寧夏校園“煤改電”項(xiàng)目實(shí)施方案研究

康月明 葉強(qiáng) 王銀東 陳琳 劉菲燕

【摘 要】本文針對(duì)寧夏校園“煤改電”改造項(xiàng)目實(shí)施方案設(shè)計(jì)進(jìn)行研究論證。采用面積估算指標(biāo)法得出某校峰值熱負(fù)荷及不同典型日熱負(fù)荷曲線，根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)論作出設(shè)備選型后得出項(xiàng)目初始造價(jià)，再根據(jù)寧夏電價(jià)政策得出學(xué)校運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)一步得到學(xué)校電采暖經(jīng)濟(jì)敏感性分析結(jié)果。研究結(jié)論如下：固體蓄熱電鍋爐在寧夏校園“煤改電”改造項(xiàng)目中具有占地面積小、造價(jià)相對(duì)小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)良特性。在當(dāng)前寧夏校園熱價(jià)政策下，采用固體蓄熱電鍋爐開(kāi)展校園“煤改電”項(xiàng)目仍需政府給予一定補(bǔ)貼方具有較好經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】寧夏校園；煤改電；設(shè)計(jì)研究；熱負(fù)荷計(jì)算；初始造價(jià)；運(yùn)行費(fèi)用；敏感性分析

1.1 項(xiàng)目背景（以銀川某小學(xué)為例）

銀川市某小學(xué)供暖面積11500m?，供暖范圍為教學(xué)區(qū)，無(wú)法接入城市集中供熱管網(wǎng)。自建校至2016年初，一直采用小型燃煤機(jī)組獨(dú)立冬季供暖。按照《銀川市大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（2014-2017年）》：“2017年年底前拆除 20 t/h 以下燃煤鍋爐”要求，該學(xué)校計(jì)劃進(jìn)行“煤改電”，考慮到該學(xué)校原有鍋爐房改造空間限制，計(jì)劃將原燃煤鍋爐替換為蓄熱式電鍋爐

1.2 技術(shù)路線及工程應(yīng)用

1.2.1 技術(shù)路線選取

該校供暖面積11500㎡，采用燃煤鍋爐+暖氣片散熱，建有1座煤鍋爐房（建筑尺寸約8×8m），供熱系統(tǒng)設(shè)施完善?？紤]鍋爐房布置空間緊張，不適合采用單臺(tái)大型蓄熱裝置（如蓄水罐），而相變蓄熱裝置+電鍋爐系統(tǒng)造價(jià)成本太高[5] [11]，故本項(xiàng)目按固體蓄熱鍋爐技術(shù)路線考慮。

1.2.2 技術(shù)路線原理

固體電蓄熱機(jī)組供熱系統(tǒng)是由蓄熱機(jī)組、循環(huán)泵、補(bǔ)水箱、補(bǔ)水泵、軟化水發(fā)生器等設(shè)備組成[3]。以蓄熱機(jī)組為熱源，水為熱媒，利用峰谷電價(jià)差，在供電低谷時(shí)，開(kāi)啟蓄熱機(jī)組將裝置內(nèi)蓄熱介質(zhì)加熱、保溫、儲(chǔ)存；在供電高峰及平電時(shí)，關(guān)閉蓄熱機(jī)組，通過(guò)蓄熱機(jī)組內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)將水加熱后輸配到用熱區(qū)域進(jìn)行供熱。

系統(tǒng)根據(jù)室外溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供水溫度。系統(tǒng)內(nèi)的蓄熱機(jī)組、循環(huán)水泵、均由系統(tǒng)控制柜控制，可做到無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行，也可手動(dòng)操作運(yùn)行。

該校原有供熱水網(wǎng)管道運(yùn)行良好，本期新建固體蓄熱電鍋爐與供熱水網(wǎng)通過(guò)氣—水換熱方式換熱供暖。固體蓄熱電鍋爐可適用于暖氣片、地暖、風(fēng)機(jī)盤管等多種末端方式

2 主要設(shè)備選型

固體蓄熱電鍋爐供暖系統(tǒng)主要設(shè)備包括固體蓄熱電鍋爐、循環(huán)泵、供暖末端設(shè)備。據(jù)第二章結(jié)論，學(xué)校電采暖宜采用全量蓄熱模式，夜間由固體蓄熱電鍋爐蓄熱，白天用所蓄熱量給教學(xué)區(qū)供熱。

2.1 電鍋爐選型

1）電鍋爐容量計(jì)算[6]

2）電鍋爐配置

本項(xiàng)目擬選用1臺(tái)功率為700 kW的固體蓄熱電鍋爐，最大熱負(fù)荷時(shí)以97%額定功率運(yùn)行。

2.2 蓄熱裝置容量

根據(jù)固體蓄熱電鍋爐結(jié)構(gòu)，固體蓄熱電鍋爐蓄熱裝置與加熱模塊為成套裝置，因此無(wú)需單獨(dú)配置蓄熱裝置，但需蓄熱裝置容量進(jìn)行計(jì)算。

供暖期采用全量蓄熱模式，蓄熱裝置容量在教學(xué)日100%典型負(fù)荷日的條件下進(jìn)行選取，該典型日需要的最大需熱量為5770 kW·h，折合20772 MJ。

經(jīng)計(jì)算，固體蓄熱電鍋爐蓄熱容量不低于20772MJ。

2.3 循環(huán)水泵

1）二次循環(huán)水泵

用于校區(qū)供暖，流量60 m?/h，揚(yáng)程30 m H2O，功率4 kW，配置2臺(tái)，設(shè)計(jì)溫度55 ℃。

2）補(bǔ)水泵

用于給熱網(wǎng)補(bǔ)水，流量5 m?/h，揚(yáng)程5 mH2O，功率0.5 kW，配置2臺(tái)，設(shè)計(jì)溫度 55℃。

循環(huán)水泵均配置變頻器。

3 投資和運(yùn)行費(fèi)用估算

本工程為電鍋爐改造項(xiàng)目總改造容量為700 kW，主要任務(wù)是電鍋爐取暖。本工程建設(shè)期為3個(gè)月，生產(chǎn)運(yùn)行期為20年。

工程靜態(tài)總投資111萬(wàn)元，動(dòng)態(tài)投資113萬(wàn)元。

附屬設(shè)施（如水泵）用電成本。

經(jīng)計(jì)算，采暖期運(yùn)行總費(fèi)用為15萬(wàn)元，折合2.7元/月·㎡，低于集中供熱價(jià)格（3.8元/月·㎡）。

4 實(shí)施效果分析

4.1 環(huán)境效益分析

該學(xué)校實(shí)施煤改電后，每個(gè)采暖季可減少標(biāo)煤191.7t，減排CO2 477.8 t，SO2 14.4 t，NOx 7.2 t，供暖系統(tǒng)污染物排放為零，實(shí)現(xiàn)了淘汰落后燃煤鍋爐和清潔供暖的改造目標(biāo)。

4.2 盈利能力分析

校園“煤改電”項(xiàng)目建設(shè)中，初始投資和項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)期內(nèi)執(zhí)行的采暖費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)是直接影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的主要因素。銀川某小學(xué)不同初始投資和執(zhí)行采暖費(fèi)用敏感性分析

綜上分析，校園“煤改電”仍需政府給予一定補(bǔ)貼才具有經(jīng)濟(jì)性，要提高校園“煤改電”項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，可采用以下方式：

（1）政府提供初始投資補(bǔ)貼

若校園“煤改電”清潔供暖服務(wù)商按當(dāng)前學(xué)校集中供暖標(biāo)準(zhǔn)（即3.8元/月·㎡）向?qū)W校收取采暖費(fèi)用，則政府需按60元/㎡標(biāo)準(zhǔn)為項(xiàng)目提供初始補(bǔ)貼，可使“煤改電”項(xiàng)目具有較好經(jīng)濟(jì)性。

（2）適當(dāng)提高采暖費(fèi)收取標(biāo)準(zhǔn)

若校園“煤改電”清潔供暖服務(wù)商按5.1元/月·㎡標(biāo)準(zhǔn)向?qū)W校收取采暖費(fèi)用（不超過(guò)改造前燃煤鍋爐采暖費(fèi)用），則無(wú)需政府補(bǔ)貼“煤改電”就具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

（3）政府提供較小初始投資補(bǔ)貼并適當(dāng)提高采暖費(fèi)收取標(biāo)準(zhǔn)

若校園“煤改電”清潔供暖服務(wù)商分別按3.92、4.16、4.4、4.6、4.85元/月·㎡向?qū)W校收取采暖費(fèi)用，則政府需分別按50、40、30、20、10元/㎡標(biāo)準(zhǔn)為項(xiàng)目提供初始補(bǔ)貼，可使“煤改電”項(xiàng)目具有較好經(jīng)濟(jì)性。

5 校園“煤改電”開(kāi)發(fā)模式

結(jié)合寧夏已建成校園清潔取暖項(xiàng)目方案經(jīng)驗(yàn)，推薦寧夏校園“煤改電”可采用以下兩種開(kāi)發(fā)模式：

1）政府推動(dòng)、市場(chǎng)運(yùn)作

清潔供暖服務(wù)商投資實(shí)施項(xiàng)目改造，政府提供初始補(bǔ)貼，清潔供暖服務(wù)商在一定時(shí)期內(nèi)承擔(dān)項(xiàng)目運(yùn)維并向?qū)W校收取合理的采暖費(fèi)用。

以上述項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目可由專業(yè)化清潔供暖服務(wù)商投資建設(shè)，政府提供按照50元/㎡提供初始補(bǔ)貼，項(xiàng)目建成后專業(yè)化清潔供暖服務(wù)商負(fù)責(zé)運(yùn)維，并按照一定的標(biāo)準(zhǔn)向?qū)W校收取采暖費(fèi)用。

對(duì)于政府來(lái)講，該模式的優(yōu)點(diǎn)是可以吸引社會(huì)資本投資，縮短前期工作周期，促進(jìn)投資主體多元化，減輕政府財(cái)政負(fù)擔(dān)，有效發(fā)揮政府和專業(yè)化企業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)專業(yè)化清潔供暖服務(wù)商來(lái)講，該模式有利于合理分配項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)投資信心，提高項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率。

2）政府投資建設(shè)

該模式由政府投資全額實(shí)施項(xiàng)目改造，并承擔(dān)后期運(yùn)維。

該模式的優(yōu)點(diǎn)是政府可主導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度，便于政府對(duì)項(xiàng)目的綜合管理，雖然初始投資大，但相比“煤改電”前燃煤鍋爐供暖可節(jié)省可觀的采暖費(fèi)用。

綜上分析，校園“煤改電”項(xiàng)目一方面改善了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了清潔供暖，另一方面雖然投入部分改造資金，但降低了運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約了人工成本，以上述項(xiàng)目為例，若采用全量蓄熱電鍋爐供暖，比燃煤鍋爐供暖每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約25萬(wàn)元，20年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用500萬(wàn)元，一舉兩得。

（作者單位：寧夏回族自治區(qū)電力設(shè)計(jì)院有限公司）