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电力市场环境中电蓄热供暖接入系统设计研究

刘帅

沈阳恒久安泰环保与节能科技有限公司

摘要: 电供暖作为一种新兴的供暖方式,其在我国的发展受到国家政策和电力市场改革的双重支持。在电力市场环境下,电供暖接入系统的设计研究对于提升用户对电供暖产品的认识、增强用户对电供暖产品的信心、促进电供暖产品的推广应用具有重要意义。文章分析了我国电采暖发展现状,指出了电供暖接入系统存在的问题,通过调研国外先进国家发展经验,提出了我国电采暖接入系统设计的建议;以电蓄热为例,介绍了电供暖接入系统设计思路,包括设计原则、设计思路、关键技术和运行策略等。针对国内电采暖发展现状,分析了现有系统存在的问题,并结合未来电力市场改革发展趋势,提出了电蓄热接入系统的发展方向。
关键词: 电力市场;电蓄热供暖;系统设计
DOI:10.12721/ccn.2024.157032
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近年来,随着我国城镇化进程不断加快和人民生活水平不断提高,城市居民对电采暖产品需求呈现快速增长态势。目前在我国北方地区,电供暖已成为冬季供暖方式中一种重要形式。与传统集中供热相比,电供暖具有无污染、无排放、不产生噪音等优点。随着国家“煤改电”政策的逐步实施和新一轮电力体制改革的推进,我国电力行业迎来了新一轮发展机遇。然而,在国家政策支持和电力市场改革背景下,电供暖产品却面临着用户认知度低、市场推广不足、运行效率不高等问题。为进一步推动电供暖产品的推广应用,推动电供暖产品向产业化、规模化方向发展,需要对电供暖接入系统进行深入研究。目前有关电供暖接入系统的研究主要集中在电采暖产品类型和应用场景方面。有关电供暖接入系统的研究主要集中在基于热泵技术的电蓄热供热系统、电锅炉供热系统等方面。有关电蓄热接入系统的研究主要集中在基于电蓄热供热系统的用户侧储能技术和控制策略方面。

一、我国电采暖发展现状及存在的问题

现阶段我国电采暖行业仍处于起步阶段。

一方面,国内企业产品质量良莠不齐,在部分地区甚至出现了质量问题。另一方面,国内企业在市场开拓方面能力不足。尽管我国冬季采暖时间较长、供暖面积庞大,但居民采暖支出占比仍相对较小。其中以北京市为例,根据北京市统计局公布的数据显示,北京市冬季采暖支出占冬季消费支出比重最大的是房屋修缮费用(29.1%)和商业服务业费用(19.7%);其他地区如天津市、河北省等地也呈现出类似情况。

目前电采暖产品主要以电热膜、电暖器等为代表,这些产品在使用过程中存在一定安全隐患。例如电热膜产品中的电热膜为聚氯乙烯塑料制成的电热膜材料易燃烧;电暖器产品中的电锅炉、电热板等存在漏电隐患;电地暖产品中存在采暖管道易破裂、发生安全事故等问题。

除了上述问题外,我国现有的电采暖系统还存在一些不足之处。首先,我国现有电采暖系统均采用集中供暖方式,这种方式由于受建筑空间布局影响较大,导致其对电能消耗过大;其次,我国现有电力市场机制尚未完全建立起来、电力系统运行模式仍较为单一、用户参与市场交易意愿较低;最后,我国电供暖系统尚处于起步阶段、相关技术标准和规范制定仍需进一步完善、市场机制尚需进一步健全。综合来看,在当前电力市场环境下,电采暖接入系统设计方面还存在一些问题需要解决,如接入方式不合理、系统运行灵活性不够等。

二、国外先进国家发展经验

国外先进国家在电供暖领域已经建立起较为完善的管理体制和运行机制,电供暖市场已逐步形成,在市场中发挥着越来越重要的作用。在美国,虽然政府不强制要求实施电采暖,但政府制定了《气候变化框架协议》,鼓励发展清洁能源,对电动汽车和可再生能源给予补贴。根据美国能源部发布的《联邦政府节能和气候变化计划》,对安装太阳能电池板的家庭给予补贴。美国在2013年实现了无人售电服务,2017年开始在全美电网中试行无人售电服务。在德国,政府对建筑供热系统进行补贴,用于新建住宅和老旧建筑的节能改造。德国联邦政府规定,对新建建筑采暖系统的节能改造,以政府补贴为主;对改造后的设备和系统的运行维护费用进行补贴。德国政府对住宅供热系统的补贴主要采用直接支付方式。德国居民家中安装的蓄热式电采暖设备可通过电费抵免抵减相应的补贴金额。

三、电供暖接入系统设计思路

电供暖接入系统设计与一般的电采暖接入系统设计有很大区别,其需要综合考虑电力市场环境下的电力负荷特性和电供暖的特性,主要包括两个方面:一是考虑不同地区电力负荷的特点,制定适合当地需求侧管理和有序用电的策略,确保不同地区用电需求和电网负荷特性相匹配;二是考虑电供暖接入系统与其他系统的协调配合,包括电源侧、电网侧、用户侧等各个方面。

(一)电蓄热供暖接入系统

由于在电力市场环境下,电力用户能够根据自身的负荷特性自主地选择不同类型的电供暖产品,因此在进行电供暖接入系统设计时需要充分考虑到这一点。例如,在南方地区,由于其地区气候较为温和,因此该地区的冬季采暖时间相对较长,此时就需要通过合理的控制,确保电力用户能够根据自身的负荷特性自主选择不同类型的电供暖产品。而在北方地区,由于其冬季采暖时间较短,因此该地区的电力用户可以通过自主选择电供暖产品来满足自身对温度的需求。此外,由于北方地区冬季电力负荷较为集中,因此需要通过合理的控制手段确保电力负荷在电网负荷峰值和谷值之间实现平衡。基于此,可以通过以下两个方面来实现电蓄热供暖接入系统设计。

(二)电供暖用户负荷特性

电供暖接入系统设计需要考虑到不同地区的电力负荷特性,会对电供暖接入系统设计产生影响,具体体现在以下几个方面:(1)地区电网的经济运行环境,即需要考虑到地区电网在不同时期、不同时间段的负荷特性。

(2)地区的用电负荷情况,包括用户需求侧管理政策以及电价水平等。

(3)电网电压等级以及供电范围,即需要考虑到地区电网是否有足够的供电能力满足电供暖接入系统所需容量。

(4)地区电价水平,即需要考虑到用户使用电供暖产品的成本和收益问题。

本文针对某电力市场环境下的电供暖接入系统设计进行了相关研究,具体研究内容包括:确定当地电力负荷特性,为电供暖接入系统设计提供相关参考;分析不同地区的电力负荷特性;提出适合当地市场环境下的电供暖接入系统设计思路,具体包括技术方案和运行方案。

结束语

电采暖作为一种新兴的供暖方式,具有发展前景广阔、应用潜力巨大的优点。随着国家对北方地区的电力市场改革不断深入,电采暖作为一种有效的市场手段,在未来的发展中将具有广阔的前景。本文总结了我国电供暖发展现状,分析了其存在的问题,并在此基础上提出了电供暖接入系统设计研究建议。

以电蓄热为例介绍了电供暖接入系统设计思路,提出了电供暖接入系统设计原则、设计思路、关键技术和运行策略等方面的设计方案。在此基础上,针对国内电采暖发展现状,分析了现有系统存在的问题,并结合未来电力市场改革发展趋势,提出了电蓄热接入系统的发展方向。未来电蓄热接入系统在提升用户对电供暖产品认识、增强用户对电供暖产品信心、促进电蓄热推广应用等方面仍有较大潜力可挖。随着电力市场改革深入推进、储能技术不断发展、电蓄热技术不断进步,以及电力市场主体多元化发展和竞争加剧,电蓄热接入系统也将在更广阔的电力市场中发挥更重要作用。

参考文献:

[1]徐峰, 风电蓄热供暖系统动态特性仿真及运行策略. 河北省,河北建筑工程学院,2021-11-26.

[2]顾志伟. 模块化电蓄热采暖技术研究[D].燕山大学,2021.

[3]王宇卫,高杨杨.电力市场环境中电蓄热供暖接入系统设计研究[J].上海节能,2020(10):1155-1162