霍達(dá)仁

上海綠色環(huán)保能源有限公司

0 前言

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國政府正引導(dǎo)在能源終端消費(fèi)中逐步實(shí)現(xiàn)電力對化石能源直接消費(fèi)的替代。國家能源局在《2021 年能源工作指導(dǎo)意見》中指出：“因地制宜推進(jìn)實(shí)施電能替代，大力推進(jìn)以電代煤和以電代油，有序推進(jìn)以電代氣，提升終端用能電氣化水平?！?021 年 10 月 24 日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中也提出：“大幅提高建筑采暖、生活熱水、炊事等電氣化普及率?！庇纱丝梢姡瑖腋邔訉﹄娔芴娲呀?jīng)提出明確支持和要求。然而，要實(shí)現(xiàn)炊事電氣化普及率需要我們改變傳統(tǒng)烹飪習(xí)慣。本文著重分析關(guān)于家庭廚房用能電氣化的問題，希望通過問題的提出，為減碳降耗獻(xiàn)計獻(xiàn)策。

1 歐美國家家庭廚房以電代氣的成功經(jīng)驗(yàn)以及上?，F(xiàn)狀

據(jù)《中國能源報》在2021 年12 月8 日刊登的《能源轉(zhuǎn)型要兼顧低碳效率和經(jīng)濟(jì)安全》文章對天然氣的闡述：“厘清清潔能源、低碳能源的概念。應(yīng)明確以碳排放作為界定低碳能源的唯一標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能和水電等均屬于低碳能源。我國將天然氣劃分為清潔能源，與煤相比，碳排放低，且排放顆粒物少（氮氧化物高），相較于可再生能源仍是高碳能源。國際上以碳排放作為衡量能源是否清潔的標(biāo)準(zhǔn)，天然氣不屬于低碳能源?！?/p>

歐美發(fā)達(dá)國家家庭廚房用能電氣化替代天然氣很普及，天然氣已經(jīng)不是家庭廚房用能主流。雖然美國是全世界天然氣產(chǎn)量最高的國家，但美國地方政府正努力加快從天然氣等化石燃料向可再生能源電力的轉(zhuǎn)變，立法禁止家庭和新建建筑使用/鋪設(shè)天然氣管道。制定這些法規(guī)的目的就是要減少傳統(tǒng)天然氣的使用和管道建設(shè)?！度嗣袢請蟆返木W(wǎng)絡(luò)媒體《人民資訊》曾報道：“包括舊金山、西雅圖、丹佛和紐約在內(nèi)的一些大城市已經(jīng)頒布或提議采取措施，禁止或不鼓勵在新建住宅和建筑中使用天然氣?！蓖瑯樱缛毡?、新加坡等國的新建住宅也采取全家電生活模式，力推家庭廚房用能節(jié)能環(huán)保的進(jìn)程，使污染少、清潔、加熱效率高的全電廚房越來越受到青睞。發(fā)達(dá)國家經(jīng)過多年探索廚房用能以電代氣推廣應(yīng)用實(shí)踐證明，其便捷、安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、低碳的效果顯著，是政府、家庭等多方共贏的成功案例，為此本文希望政府借鑒他山之石，為我所用。

上海作為中國最發(fā)達(dá)的城市，改善居民住宅取得了長足進(jìn)步，20 世紀(jì)初已經(jīng)全面告別煤球爐，實(shí)現(xiàn)了家庭廚房以氣代煤。上海市人民政府辦公廳印發(fā)《上海市住房發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出：“到2022年底前，全面完成中心城區(qū)成片二級舊里以下房屋改造；本規(guī)劃期內(nèi)，力爭提前完成中心城區(qū)零星二級舊里以下房屋改造。”這一困擾上海多年的民生問題今年將歷史性解決，至此上海居民住房條件得到大規(guī)模改善，基本實(shí)現(xiàn)家庭獨(dú)用廚房，因此上海有條件抓住機(jī)遇，率先試點(diǎn)推廣家庭廚房用能電氣化。上海率先在家庭廚房用能以電代氣具有先發(fā)優(yōu)勢，首先隨著居住條件改善，廚房面積的增加，居民對廚房炊具安全、衛(wèi)生、方便使用有更高的需求，其次上海新建居民住宅建筑面積120 m2及以下的，基本配置用電容量每戶達(dá)8 kW，比老舊住宅有很大的提高，為家庭廚房用能以電代氣創(chuàng)造良好的條件。

2 家庭廚房以電代氣更省錢

據(jù)2017 年11 月10 日中國財經(jīng)網(wǎng)的《低碳減排：全電廚房亮相聯(lián)合國波恩氣候大會》新聞報道：“據(jù)研究對比，使用全電廚房，單個廚房可減少碳排放30%～50%，能耗節(jié)省68%～77%，降低能源成本達(dá)22%～44%。從經(jīng)濟(jì)層面來說，無論是家庭還是商用中餐廚房也非常適用?！边€有報道分析，“在芝加哥、休斯敦等地，在過去的15年里，全電力建筑與使用電力和天然氣混合的新建筑相比，每年可為居民節(jié)省260美元?！币虼?，家庭廚房用能以電代氣可以為居民省下一筆可觀的費(fèi)用。

本文也曾經(jīng)在不同季節(jié)多次用等溫等量的水進(jìn)行用電和天然氣比較試驗(yàn)如下：

用電水壺?zé)_ 1.7 L 水，消耗電量0.155 kWh。按 上 海 每 度 電 0.617 元 計 ，0.617 元 × 0.155=0.095 6 元≈0.10 元。如果按低谷電價 0.31 元計，0.31元×0.155=0.048元。

用天然氣燒開1.7 L 水，消耗天然氣0.048 m3，按上海3元/m3計，3.00元×0.048=0.144元。

可見，用電費(fèi)用0.1元只占用天然氣費(fèi)用0.144元的70%。

如果用低谷電，其用電費(fèi)用0.048元，僅占用天然氣費(fèi)用0.144元的33%。

根據(jù)上述試驗(yàn)比較，獲得的結(jié)果也是廚房用電比天然氣更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。其原因在于電炊具的熱量直接被吸收，反觀傳統(tǒng)天然氣炊具在燃燒過程中，大量熱量散發(fā)，降低能源利用率且污染廚房空氣。因條件限制，本文使用的是精度1.0 級微型電力監(jiān)測儀和1.5 級家庭用的無線遠(yuǎn)傳燃?xì)獗磉M(jìn)行試驗(yàn)，僅作定性分析參考。

3 家庭廚房以電代氣的優(yōu)勢

家庭廚房用能以電代氣因其能源特性，除了無明火，熱量直接被吸收，極少熱量散發(fā)，還可以精準(zhǔn)溫控少油煙或無油煙，完善的高溫閉鎖保護(hù)功能在燒干鍋時自動報警并切斷電源，確保用能安全。另外，由于可移動電炊具輕巧移動方便，當(dāng)冬季室內(nèi)低溫干燥，將電水壺、電飯煲放在餐廳客廳使用，可以增加室內(nèi)溫度和濕度。反之，夏季將電水壺、電飯煲移至無人活動的空間使用，可避免室內(nèi)不必要的升溫，這些優(yōu)點(diǎn)目前天然氣炊具是難以企及的。以電代氣還可方便居民利用夜間低谷電價，參與削峰填谷，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，利國利民。

如今，許多人開始逐步接受智能家居的概念，更多家庭愿意打造高端智能的現(xiàn)代廚房。對于上班族來說，通過APP 遠(yuǎn)程控制，在下班到家前就可以對電炊具進(jìn)行預(yù)約和定時，到家后即可享受美食。晚間提前預(yù)約制作早餐，則可節(jié)省早上通勤前的準(zhǔn)備時間。通過智能電炊具和家居視頻、語音喊話系統(tǒng)相結(jié)合，還可遠(yuǎn)程照護(hù)家中老弱病殘和未成年人的飲食起居。智能廚房烹飪機(jī)器人可提供精確的配料調(diào)料、精準(zhǔn)的火候溫控、精細(xì)的自動操作，烹飪出標(biāo)準(zhǔn)化菜肴，同時還可以提供菜品的營養(yǎng)分析，為不同人群提供健康參考。這種一鍵啟動，坐等健康美味佳肴的方式已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。例如，北京冬奧會的主媒體中心智能餐廳，無論中餐西餐，從點(diǎn)菜-做菜-上菜都由機(jī)器人一手包辦，驚艷全世界。以上這些優(yōu)勢都是傳統(tǒng)天然氣炊具很難做到的?？傊瑥N房智能化的發(fā)展前景無可估量，它將大大提高人們的生活質(zhì)量，而以電代氣是廚房邁向智能化的先決條件。

業(yè)內(nèi)眾所周知，天然氣和電能分屬一次能源和二次能源，并且天然氣還是化石能源不可再生，倘若將天然氣以簡單粗放方式燃燒，其能源利用效率十分低下。然而無論大容量天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，還是小型區(qū)域式/樓宇式燃?xì)鉄幔ɡ洌╇娐?lián)產(chǎn)聯(lián)供分布式供能站，它們的能源利用總體效率遠(yuǎn)超過散發(fā)粗放狀態(tài)的終端天然氣使用效率。大容量燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組能源效率大于60%，當(dāng)它通過余熱實(shí)施向工廠、樓宇等供熱與制冷的系統(tǒng)能源梯級利用，其效率更可達(dá)80%以上。對于小型區(qū)域式/樓宇式燃?xì)鉄幔ɡ洌╇娐?lián)產(chǎn)聯(lián)供分布式供能站，其年均綜合能源利用效率也可大于70%。因此，天然氣集中用于熱（冷）電聯(lián)產(chǎn)，而居民廚房用能由電能替代的方式更為合理，使傳統(tǒng)化石能源高效清潔綜合使用。當(dāng)然，熱（冷）電的能源梯級利用是一個相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要求選址靠近負(fù)荷中心，其容量應(yīng)依據(jù)以熱冷定電，兼顧熱冷電平衡的原則合理確定。天然氣的集中使用更有利于對CO2的捕集、利用與封存(CCUS)，這種技術(shù)避免其分散排放到大氣中，被認(rèn)為比通過提升生態(tài)系統(tǒng)植樹造林、植被恢復(fù)等碳匯措施和機(jī)制實(shí)現(xiàn)碳中和更有效，是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)、可行的方法。沒有CCUS，要實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)幾乎是不可能的。雖然我國CCUS 技術(shù)起步較晚，成本較高，但隨著各環(huán)節(jié)技術(shù)逐年迭代，成本在逐年下降。上海的CCUS 走在全國前列，早在2009 年華能上海石洞口第二電廠碳捕集項目就已經(jīng)投入運(yùn)營，處理煙氣量為標(biāo)準(zhǔn)66 000 m3/h，年生產(chǎn)食品級CO2（可用于碳酸飲料等）10 萬t。今年6 月18 日國家電投上海電力的長興島電廠10 萬噸級燃煤燃機(jī)CCUS創(chuàng)新示范項目正式動工。項目建成后將成為全國首套10萬噸級燃機(jī)低濃度煙氣碳捕集裝置，填補(bǔ)國內(nèi)萬噸級燃機(jī)碳捕集裝置的空白。該項目同時也是國內(nèi)最大且首個CO2直供現(xiàn)代造船與港機(jī)企業(yè)用于氣體保護(hù)焊的CCUS全流程項目，該CCUS項目的建成相當(dāng)于種植556萬棵樹。如果沒有CCUS，在寸土寸金的上海種植556 萬棵樹談何容易。當(dāng)然，CCUS無法很快得到推廣，主要還是其昂貴的成本，這就需要政府加大稅收等政策扶持力度。

2022年6月14日，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《城市燃?xì)夤艿赖壤匣赂脑鞂?shí)施方案（2022-2025年）》，其“工作目標(biāo)是2022年抓緊啟動實(shí)施一批老化更新改造項目，到2025 年底前基本完成城市燃?xì)夤艿赖壤匣赂脑烊蝿?wù)”。1865 年，上海是全國最早使用煤氣的城市，因此需要改造燃?xì)夤艿赖膮^(qū)域通常位于市中心的幾十、上百年房齡的老舊洋房公寓樓宇，道路開挖困難，廚房局促，通風(fēng)采光條件差。隨著生活水平的提高，多數(shù)居民開始摒棄“無火不成灶”的烹飪理念，迫切希望擺脫低效、高污染、易燃易爆的燃?xì)馀腼兎绞?，向往無明火、無污染、不消耗空氣中氧氣的電烹飪方式。因此，建議上海電力部門會同政府以此為契機(jī)，發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢，充分利用現(xiàn)有的城市電力網(wǎng)絡(luò)對居民供電擴(kuò)容，從而拓展上海居民家庭廚房用能以電代氣比例。

4 家庭廚房以電代氣，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)

2022 年1 月17 日，人民日報發(fā)表了《推動“十四五”可再生能源高質(zhì)量躍升發(fā)展》文章，指出：“大力發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的重大戰(zhàn)略方向和一致宏大行動。”為實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展，近年來國家大力發(fā)展光、風(fēng)、水、生物質(zhì)等非化石能源，出現(xiàn)一批風(fēng)儲、光儲、風(fēng)光儲一體化發(fā)電項目，第四代先進(jìn)核能、氫能和電網(wǎng)抽水蓄能電站等新型/大型清潔能源項目和一批大容量化學(xué)儲能電池，如全釩液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池等儲能調(diào)峰電站的建成，解決了令電網(wǎng)頭疼的可再生能源不可控、不穩(wěn)定而導(dǎo)致反向調(diào)峰的弊病。以未來新型電力系統(tǒng)為引領(lǐng)的智慧電網(wǎng)、虛擬電廠等不僅以最大化消納新能源為主要任務(wù)，“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同互動，更是解決困擾世界電力系統(tǒng)100多年的“即發(fā)即用”發(fā)供用瞬時平衡的難題，為實(shí)現(xiàn)”雙碳“目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

當(dāng)前，中國的可再生能源生產(chǎn)處于世界領(lǐng)先地位，光伏、風(fēng)電的生產(chǎn)、運(yùn)行成本下降得比較快，已經(jīng)形成非化石能源既基本滿足能源需求增量又規(guī)?；娲茉创媪康哪茉瓷a(chǎn)消費(fèi)格局。我國發(fā)展可再生能源，從戰(zhàn)略上講也是為了擺脫對煤炭、石油、天然氣的過度依賴。人類只有從化石能源向新能源發(fā)展，才能從工業(yè)文明時代進(jìn)入生態(tài)文明時代。

目前，我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)終端環(huán)節(jié)體現(xiàn)電能對化石能源的深度替代取得舉世矚目的成就。但要在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和依然任重道遠(yuǎn)，需要我們在2030年前或更早達(dá)到峰值，并將峰值控制在相對較低水平。上海作為我國社會經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市，近幾年全面取消分散燃煤，完成中小燃煤（重油）鍋爐的提標(biāo)改造，鍋爐窯爐的能源替代工作取得很大成績，PM2.5的年均濃度下降成效顯著。上海市政府在《上海市生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃》中首先提出：“2025年碳排放總量提前實(shí)現(xiàn)達(dá)峰”，比全國碳達(dá)峰目標(biāo)提前了5年。隨著可再生能源發(fā)電比例不斷提高，家庭廚房用能步入以電代替天然氣時機(jī)已經(jīng)成熟。因此，建議上海主動作為，跟蹤國外動態(tài)，借鑒國際廚房用能轉(zhuǎn)型成功經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新電能替代技術(shù)路線，先行先試開展在新建住房的居民家庭廚房“有序推進(jìn)以電代氣，提升終端用能電氣化水平”試點(diǎn)工作。積極探索有效模式和有益經(jīng)驗(yàn)，為補(bǔ)充完善現(xiàn)有綠色建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。先立后破，逐步建設(shè)一批無天然氣管道的全電建筑示范小區(qū)，為實(shí)現(xiàn)中央提出的“大幅提高建筑采暖、生活熱水、炊事等電氣化普及率”目標(biāo)，為尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然貢獻(xiàn)中國智慧、中國方案、中國力量，共同構(gòu)建人與自然和諧共生的美麗家園。