周勇 李雪梅 王北福

[摘 要]現(xiàn)有山東散燒煤治理研究缺乏對(duì)大區(qū)域煤改電長(zhǎng)遠(yuǎn)布局的綜合比較。根據(jù)各地區(qū)煤炭消費(fèi)特點(diǎn)，結(jié)合電能替代技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性變化趨勢(shì)，提出基于熱當(dāng)量法的煤改電技術(shù)潛力預(yù)測(cè)方法，按照山東未來(lái)分品種能源消費(fèi)量及其單位能耗的污染物排放水平測(cè)算了煤改電的綜合效益。研究表明，山東煤改電技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮螅s為1200億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少散燒煤約4500萬(wàn)噸；實(shí)施煤改電具有顯著的節(jié)能減排、提高安全用能水平等綜合效益。案例表明所提方法的合理性。

[關(guān)鍵詞]散燒煤治理；煤改電；潛力；綜合效益

[中圖分類號(hào)]F426.61 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 引言

化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)帶來(lái)的能源安排、溫室氣體排放和大氣污染問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注。我國(guó)大氣污染問(wèn)題的主要來(lái)源之一是散燒煤。大力發(fā)展清潔能源，通過(guò)煤改電在能源消費(fèi)中以電能替代煤炭的直接消費(fèi)，可以從根本上解決制約人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的能源環(huán)境和氣候變化等問(wèn)題。

（范帥，等， 2017）提出了智能電暖網(wǎng)絡(luò)的確定性優(yōu)化運(yùn)行模型、最大舒適度、運(yùn)行電費(fèi)最小化的運(yùn)行策略和魯棒優(yōu)化模型。（武中，等，2015）提出了電能替代效益的分析方法。已有研究主要側(cè)重于特定電能替代技術(shù)的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、建設(shè)改造方案和運(yùn)行優(yōu)化，缺乏對(duì)大區(qū)域電能替代長(zhǎng)遠(yuǎn)布局的戰(zhàn)略研究。

鑒于未來(lái)5-10年山東大氣污染防治的重點(diǎn)工作之一是散燒煤治理，本文根據(jù)各地區(qū)煤炭消費(fèi)特點(diǎn)，結(jié)合電能替代技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性變化趨勢(shì)，提出基于熱當(dāng)量法的煤改電技術(shù)潛力預(yù)測(cè)方法，測(cè)算山東煤改電的綜合效益，案例研究表明所提方法的合理性。

2 煤改電技術(shù)潛力分析模型

計(jì)算方法：依據(jù)山東和各地市大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃和實(shí)施方案、能源消費(fèi)和煤炭消費(fèi)控制目標(biāo)，以及相應(yīng)替代領(lǐng)域的城市、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合山東電能替代技術(shù)水平、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)可替代能源消費(fèi)以及技術(shù)工藝進(jìn)行分析比較，兼顧能源替代的經(jīng)濟(jì)性變化趨勢(shì)和可比性、主要電能替代設(shè)備生產(chǎn)制造能力等因素進(jìn)行綜合推測(cè)，計(jì)及能源利用效率，將電能替代技術(shù)可行的化石能源消費(fèi)量按熱當(dāng)量法折算得出煤改電的技術(shù)潛力，即煤改電的替代電量潛力。

計(jì)算范圍：一是散燒煤全部被替代，不適宜熱電聯(lián)產(chǎn)地區(qū)的集中供暖煤也被替代，動(dòng)力煤（不含電煤和工業(yè)窯爐中的焦炭）根據(jù)煤炭消費(fèi)特點(diǎn)進(jìn)行部分替代。二是自備電廠電煤的替代電量為考慮發(fā)電權(quán)交易，通過(guò)高效發(fā)電機(jī)組提高發(fā)電效率后的增發(fā)電量。三是其他耗煤按各類煤炭消費(fèi)比重分別折算到散燒煤、集中供暖煤、動(dòng)力煤和化工原料煤中，并計(jì)算相應(yīng)的替代電量。

3 案例分析

根據(jù)課題組開(kāi)展的山東煤炭消費(fèi)調(diào)研數(shù)據(jù)，參考山東省發(fā)改委、山東統(tǒng)計(jì)局煤炭消費(fèi)數(shù)據(jù)等相關(guān)資料，2015年山東一次能源消費(fèi)量為3.68億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭消費(fèi)4.09億噸，其中，發(fā)電用煤1.87億噸，供熱用煤0.47億噸，洗煤損耗0.14億噸，煉焦0.61億噸，終端消費(fèi)1億噸。煤炭在山東一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重達(dá)到79.5%，遠(yuǎn)高于64%的我國(guó)煤炭平均水平和30%的世界煤炭平均水平。

結(jié)合近10年來(lái)電鍋爐、電窯爐等主要煤改電技術(shù)類別及其應(yīng)用規(guī)模變化，采用上述預(yù)測(cè)方法對(duì)山東未來(lái)煤改電技術(shù)潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)，煤改電技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮?，預(yù)計(jì)山東煤改電技術(shù)潛力約為1200億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少散燒煤約4500萬(wàn)噸。其中，集中電采暖280億千瓦時(shí)、分散式電采暖160億千瓦時(shí)、工業(yè)電鍋爐310億千瓦時(shí)、工業(yè)電窯爐170億千瓦時(shí)、家庭電氣化180億千瓦時(shí)、自備電廠替代100億千瓦時(shí)。

實(shí)施煤改電具有顯著的節(jié)能減排、提高安全用能水平等綜合效益。

一是有效提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。我國(guó)分散低效燃煤浪費(fèi)的能源超過(guò)1.14億噸標(biāo)煤，約占終端能源消費(fèi)總量的4%。大部分工業(yè)燃煤鍋爐實(shí)際運(yùn)行效率在60%-65%之間，有的甚至在30%-40%之間，比先進(jìn)國(guó)家平均水平低10-20個(gè)百分點(diǎn)；而電鍋爐的運(yùn)行效率約為85%-90%。工業(yè)窯爐效率在40%左右，電窯爐的效率可達(dá)70%-80%。居民散燒的能源利用效率普遍低于20%，而電炊具的效率可達(dá)50%-80%。

二是顯著降低大氣污染和溫室氣體排放。按照我國(guó)未來(lái)分品種能源消費(fèi)量及其單位能耗的污染物排放水平測(cè)算，若山東煤改電技術(shù)潛力全部實(shí)現(xiàn)，每年可減排二氧化硫、氮氧化物和PM2.5分別為56萬(wàn)噸、19萬(wàn)噸、2萬(wàn)噸。如果煤改電新增電量均通過(guò)清潔能源供應(yīng)，可減排二氧化碳9000萬(wàn)噸。

三是提高居民健康安全水平。通過(guò)推廣分散式電采暖、炊事、洗浴等，可以完全避免煤氣中毒事件的發(fā)生，提高居民生活用能水平。

4 結(jié)論

散燒煤治理是山東未來(lái)一段時(shí)期大氣污染防治的重點(diǎn)工作之一，根據(jù)山東煤炭消費(fèi)特點(diǎn)，結(jié)合煤改電技術(shù)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性變化趨勢(shì)，提出基于熱當(dāng)量法的煤改電技術(shù)潛力預(yù)測(cè)方法，測(cè)算了山東煤改電的綜合效益。研究表明，山東煤改電技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮螅s為1200億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少散燒煤約4500萬(wàn)噸；其中，采暖440億千瓦時(shí)、工業(yè)480億千瓦時(shí)；實(shí)施煤改電具有顯著的節(jié)能減排、提高安全用能水平等綜合效益。案例表明所提方法的合理性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 范帥，郟琨琪，郭炳，等.分散式電采暖負(fù)荷協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017（09）.

[2] 武中，李強(qiáng)，徐紅濤.供暖領(lǐng)域電能替代效益分析[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（05）.