電蓄熱鍋爐替代技術在綜合能源服務中應用前景分析

一、背景概述

隨著國家電網(wǎng)正式發(fā)布《推進綜合能源服務業(yè)務發(fā)展2019-2020年行動計劃》，正式宣告進軍綜合能源服務行業(yè)，已經(jīng)在社會上引起了強大反響。

作為代表國內能源超級主力的國家電網(wǎng)為何轉型綜合能源服務？其內在隱含意義非常豐富。習近平總書記提出，將能源生產(chǎn)和消費革命一起提升至國家長期戰(zhàn)略的高度，這明確顯示中央的動作和決心很大，其背后有著推動中國經(jīng)濟發(fā)展模式轉變的深切意涵，也是中國經(jīng)濟和中國能源未來發(fā)展必須要走的路徑。

所謂綜合能源服務實際上包含兩層含義，即未來的國家電網(wǎng)不僅僅完成綜合能源供應，未來將要深入開展綜合能源服務。簡單來說，就是不單銷售能源商品，還銷售能源服務，當然這種綜合能源服務是以主要能源供應開展的附加增值服務，即由單一售電模式轉為電、熱、冷、氣等的多元化能源供應和多樣化增值服務模式。未來將國家電網(wǎng)建設成為綜合能源服務領域主要踐行者、深度參與者、重要推動者和示范者。

創(chuàng)客能源攜手中國節(jié)能協(xié)會節(jié)電與綠色電能委員會主辦的綜合能源服務落地實踐峰會（山東站）暨用戶能源效率提升新技術交流會在青島成功召開，本次會議由來自政府部門、科研機構、大型用能單位及園區(qū)代表，配合會議重點議程，對參加會議的大型工業(yè)企業(yè)用能重點單位，開展了針對工業(yè)企業(yè)用能實際狀況的調研，尤其是重點開展目前中國典型工業(yè)企業(yè)中電能替代熱能潛力的初步調查，由于直接參加會議的代表均來自于這些大型重點用能企業(yè)的主要專業(yè)負責人，各種工業(yè)行業(yè)，門類相對比較全面，具有一定的典型意義，即使作為管中窺豹，也基本上能夠初步了解當?shù)毓I(yè)企業(yè)的實際用能現(xiàn)狀，也從中可以尋找到未來開展綜合能源服務的有效解決途徑和技術路線。

二、調研內容分析

下面針對本次調研表具體內容，以及各單位專業(yè)技術負責人員填寫回復，在此基礎上分析電蓄熱鍋爐替代技術在綜合能源服務中應用前景。

1、企業(yè)主要熱源形式分析

從上述企業(yè)主要熱源形式來看，目前青島地區(qū)所參加調研的企業(yè)，已經(jīng)使用燃氣鍋爐和電熱鍋爐（含電蒸汽發(fā)生器）達到29.17%，接近三分之一，但從目前來看并不是全部都改造為清潔燃料鍋爐，在用鍋爐中仍有接近4成的企業(yè)使用燃煤鍋爐，這個高比例已經(jīng)超過燃氣鍋爐（25%）和電熱鍋爐（4.17%），即使把所有生物質鍋爐（8.33%）也算上，燃煤鍋爐總比例上仍然超過這幾種鍋爐的總和。總體來看與我們國家煤炭作為主要能源形式，仍然充當工業(yè)企業(yè)熱能的主力軍，同時也顯示未來工業(yè)企業(yè)的削減燃煤鍋爐任務還比較艱巨，但困難也許恰恰就是機會，這些領域恰好也許正是電能替代及綜合能源服務的未來主戰(zhàn)場。

在調查結果中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)另外仍然有高達20%以上的其它熱源方式，雖然調研中未能詳細表示出具體熱源形式與設備名稱，但不排除各種能源作為工廠的主要能源，例如天然氣直接工藝加熱，太陽能和熱泵等新能源形式加熱等等，也顯示出隨著新技術不斷進步，未來各種新能源替代的多種靈活路徑和豐富的技術解決方案將不斷出現(xiàn)。

2、企業(yè)主要加熱用熱來源分析

從上述企業(yè)主要加熱用熱來源來看，由于各地區(qū)環(huán)境保護要求的日益提高，未來工業(yè)企業(yè)迫于自身建設能源站投資運營管理等壓力、或者環(huán)保排放，或者占地空間利用等多方面考慮。大多數(shù)企業(yè)總體趨向于外購能源，其中外購熱電廠蒸汽比例高達56%；但一部分企業(yè)內部由于某種特殊生產(chǎn)工藝需要，目前自建鍋爐房裝備蒸汽鍋爐和導熱油鍋爐也仍然占據(jù)一定比例（均分別占據(jù)18.75%），但是熱水鍋爐未見安裝，顯示工業(yè)企業(yè)采暖設計方式與居民住宅采暖用熱方式在重點安排上有著明顯區(qū)別，同時也顯示企業(yè)內部采暖用熱大多數(shù)仍然都有可能采用汽水交換采暖方式，來滿足工業(yè)企業(yè)內部少數(shù)建筑采暖需要，汽水換熱這些方式從能源消耗使用角度上講，屬于能源利用中典型的“高能低用”或者“高焓低用”實質上是將寶貴的高品質能源作為低溫消耗使用，遠遠未能夠發(fā)揮出高品質能源的作用，因此這也是未來電蓄能替代的途徑之一。

調查結果發(fā)現(xiàn)，工廠自備導熱油鍋爐占有較高比例（18.75%），顯示出工業(yè)高溫加熱工藝比一般常規(guī)蒸汽或者熱水加熱需要更高的溫度要求，而這點恰恰是普通蒸汽鍋爐和熱水鍋爐無法解決的問題。也是電能替代在工業(yè)熱能利用方面未來需要考慮的研發(fā)方向。

3、企業(yè)熱能占企業(yè)用能總量比例分析

從上述企業(yè)熱能占企業(yè)用能總量比例分析來看，熱能占企業(yè)總體能源消耗比例大多數(shù)都分布在40%以內，其中20%以下，20%~30%，30%~40%，基本上各占三分之一弱，另外超過50%和60%的比例都在5%左右，超過70%以上的比例幾乎沒有，顯示大多數(shù)企業(yè)熱能構成企業(yè)總體用能的不超過三分之一。但從另外一方面分析，也顯示企業(yè)用熱仍然是未來電能替代和綜合能源服務主要內容和目標。

由于本次未同時進行企業(yè)內部電能利用情況調研，有些具體電能使用情況未能夠進一步調研清楚，這不能不說存在一點遺憾。

4、企業(yè)主要工藝加熱形式分析

從上述企業(yè)主要工藝加熱形式分析來看，工業(yè)企業(yè)主要工藝加熱，仍然是蒸汽加熱工藝為主（36.8%），熱水加熱工藝為輔（21.05%），這個特點是和大多數(shù)工業(yè)行業(yè)加熱均需要較高的工藝溫度有直接關系，也顯示出未來電蓄熱蒸汽蓄能具有；但仍然有許多企業(yè)（21.05%）蒸汽加熱和熱水加熱各占一半，顯示相當一部分企業(yè)內部用熱溫度區(qū)間同時存在著中溫加熱（蒸汽加熱方式）或者低溫加熱（熱水加熱方式），另外還有10.57%比例企業(yè)利用其它形式加熱方式。

總體分析，這些蒸汽加熱和熱水加熱工藝，幾乎都存在電能替代改造空間，也是未來綜合能源服務主要內容和目標。

5、企業(yè)內部生產(chǎn)用熱工藝是否具備用電能替代分析

關于企業(yè)內部生產(chǎn)用熱工藝是否具備用電能替代，這是我們設計這個題目考察未來以電代替其他能源的主要目標。雖然問題比較直接，沒有想到調查結果令人興奮，因為從企業(yè)填報的結果來看，實際上有相當多的生產(chǎn)加熱工藝都可以用電能進行替代，其中70%的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例高達22.22%，70%50%之間的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例為16.67%，50%30%之間的生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的比例也有5.56%，但是隨著生產(chǎn)工藝的不同，其中30%生產(chǎn)加熱工藝可以用電能進行替代的工廠比例仍然有44.44%。顯示各種行業(yè)加熱生產(chǎn)工藝之間區(qū)別很大。

6、企業(yè)蒸汽系統(tǒng)存在問題分析

關于工業(yè)企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)節(jié)能用能問題，歷來都是工業(yè)節(jié)能的重點，從上述企業(yè)工業(yè)企業(yè)的蒸汽系統(tǒng)分析來看，首先暴露比較突出的是蒸汽凝結水的回收問題。

作為大多數(shù)工業(yè)企業(yè)使用蒸汽滿足生產(chǎn)工藝用熱來說，除了少數(shù)生產(chǎn)工藝使用蒸汽與生產(chǎn)物料直接加熱方式外，絕大多數(shù)工業(yè)行業(yè)90%以上的工藝流程均屬于間接加熱方式。也就是說，大多數(shù)工業(yè)加熱生產(chǎn)工藝從理論上說蒸汽凝結水是完全可以回收的，但是實際調查情況并不十分理想，除了其中十分之一的企業(yè)技術及管理方面均達到較高水平外（蒸汽凝結水回收率達到100%），另外16.67%的單位蒸汽凝結水回收率也能夠達到80%以上，仍然屬于較高水平；占據(jù)比例最多的生產(chǎn)單位（38.89%）凝結水回收率都處在30%-60%之間，這個也是我國工業(yè)企業(yè)目前蒸汽凝結水回收的現(xiàn)狀實際水平。需要指出的是，在所有調研單位中，仍然有高達22.22%（超過五分之一）的工業(yè)企業(yè)蒸汽凝結水回收率在30%以下，這也是蒸汽系統(tǒng)節(jié)能的重點方向。

7、企業(yè)用熱工藝分析

從上述企業(yè)用熱工藝分析來看，企業(yè)內部用能分布比較均衡，空氣壓縮機、循環(huán)水泵、蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、洗浴用熱水、外購蒸汽，甚至包括生產(chǎn)車間用電用熱各種能源形式占企業(yè)消耗的總能源比例相差不大，幾乎絕大多數(shù)都處在10%-14%比例，顯示大多數(shù)企業(yè)工藝用能基本平均。

從生產(chǎn)工藝詳細需求分析，雖然本次未能詳細調研到各種工藝細節(jié)，但是從總體用能環(huán)節(jié)分析，工業(yè)企業(yè)外購生產(chǎn)用蒸汽需求、自備鍋爐蒸汽需求、以及生產(chǎn)用熱水需求，均能夠完全使用電蒸汽蓄熱、熱水蓄熱（包括常溫熱水蓄熱、高溫熱水蓄熱、固體蓄熱、相變蓄熱、熔鹽蓄熱）等多種方式實現(xiàn)多種電能替代，未來空間可期。

本次調研結果中沒有想到的是洗浴用熱水在企業(yè)能源所占比重明顯過高，也同時顯示未來企業(yè)內部洗浴熱水節(jié)能的方向，也指明了企業(yè)內部洗浴熱水方面未來存在大量低谷電能替代空間，或者包括空壓機余熱回收熱能替代等各種多樣形式的節(jié)能改造空間。

三、調研結果分析

我國能源革命的關鍵是能源技術革命，能源技術革命的實質是能源轉換的革命，其目標是對能源的有效駕馭和高效轉換，只有顛覆性技術才能有效促進能源的低碳轉型。隨著技術進步的不斷發(fā)展，世界上各國均在蓄熱技術開發(fā)研制等方面投入巨資，各種蓄熱技術，蒸汽蓄熱、熱水蓄熱和其它新型蓄熱技術不斷涌現(xiàn)，應用領域不斷擴大，應用范圍也從原本單一低谷電蓄熱鍋爐替代小型建筑面積實現(xiàn)清潔能源采暖，已經(jīng)逐步擴展到工業(yè)蒸汽蓄熱能源替代、各種高中低溫工藝加熱電能替代、電廠靈活性調峰改造、軍用特殊設備工藝及系統(tǒng)的電蓄熱替代等等，相信未來在綜合能源服務整體能源服務提升條件下，建立在高技術基礎的各種蓄熱技術即將層出不窮的涌現(xiàn)出來，未來電蓄熱技術在各行各業(yè)將大展拳腳。