低碳供热技术节能指标与经济效益综合分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0187

化工进展 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (S1): 156-162.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0187

低碳供热技术节能指标与经济效益综合分析

唐志伟¹^,²^,³(), 刘静¹^,²^,³, 石英⁴, 陆颖¹^,²^,³, 肖荣晖¹^,²^,³, 王昊¹^,²^,³

^1.北京工业大学环境与能源工程学院，北京 100124
^2.北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，北京 100124
^3.北京工业大学传热与能源利用北京市重点实验室，北京 100124
^4.北京市热力工程设计有限责任公司，北京 100027

收稿日期:2021-01-27 修回日期:2021-06-26 出版日期:2021-10-25 发布日期:2021-11-09
通讯作者: 唐志伟
作者简介:唐志伟（1966—），男，博士，副教授，研究方向为可再生能源、强化传热及过程节能。E-mail：tangzhiw@263.net。

Comprehensive analysis of energy saving index and economic benefit of low carbon heating technology

TANG Zhiwei¹^,²^,³(), LIU Jing¹^,²^,³, SHI Ying⁴, LU Ying¹^,²^,³, XIAO Ronghui¹^,²^,³, WANG Hao¹^,²^,³

^1.College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
^2.MOE Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
^3.Beijing Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
^4.Beijing Thermal Engineering Design Co. , Ltd. , Beijing 100027, China

Received:2021-01-27 Revised:2021-06-26 Online:2021-10-25 Published:2021-11-09
Contact: TANG Zhiwei

摘要/Abstract

摘要：

基于能源资源与环境保护的迫切需求，结合北方采暖问题面临的严峻形势，当前需进一步探索可持续发展的清洁采暖技术。清洁采暖技术及采暖热源的选择，也应适时地根据资源情况、环境保护、能源效率及费用等综合因素进行考量，经技术经济分析比较后确定。故以北方地区某采暖工程为例，基于电能供热、天然气供热、热泵供热等新型清洁能源供热方式，本文介绍了各分布式集中供热技术原理，分析了各清洁采暖技术各自的优劣势对比，采用具体算例并结合成本、使用寿命及一次能源消耗等评价指标对供暖区域的技术方案进行经济性与节能性综合分析，发展低碳经济促进可持续发展，以期为北方地区供热方式的选择提供一定的参考依据。

关键词: 清洁供暖, 空气源热泵, 相变蓄热电采暖, 低谷电力, 经济性分析

Abstract:

Based on the urgent needs of energy resources and environmental protection, combined with the severe situation of heating problems in northern China, it is necessary to further explore the sustainable development of clean heating technology. The selection of clean heating technology and heating source should also be considered according to the comprehensive factors such as resource situation, environmental protection, energy efficiency and cost, and determined after technical and economic analysis and comparison. Therefore, taking a heating project in northern China as an example, based on the new clean energy heating methods such as electric energy heating, natural gas heating and heat pump heating, this paper introduces the principle of each distributed central heating technology, analyzes the advantages and disadvantages of each clean heating technology, and uses a specific example to analyze the technical scheme of the heating area combined with the evaluation indexes such as cost, service life and primary energy consumption The comprehensive analysis of economy and energy saving is carried out to develop low-carbon economy and promote sustainable development, so as to provide some reference for the selection of heating mode in northern China.

Key words: clean heating, air source heat pump, phase change thermal storage electric heating, low valley power, economic analysis

中图分类号:

TK511

唐志伟, 刘静, 石英, 陆颖, 肖荣晖, 王昊. 低碳供热技术节能指标与经济效益综合分析[J]. 化工进展, 2021, 40(S1): 156-162.

TANG Zhiwei, LIU Jing, SHI Ying, LU Ying, XIAO Ronghui, WANG Hao. Comprehensive analysis of energy saving index and economic benefit of low carbon heating technology[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2021, 40(S1): 156-162.

图/表 12

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项目	时段	时长/h	价格
天然气	全天	24	2.75CNY·m^-3
电	峰时段（10∶00—15∶00； 18∶00—21∶00）	8	1.2884CNY·kWh^-1
	平时段（07∶00—10∶00；15∶00—18∶00；21∶00—23∶00）	8	0.7697CNY·kWh^-1
	谷时段（23∶00—07∶00）	8	0.3023CNY·kWh^-1

项目	时段	时长/h	价格
天然气	全天	24	2.75CNY·m^-3
电	峰时段（10∶00—15∶00； 18∶00—21∶00）	8	1.2884CNY·kWh^-1
	平时段（07∶00—10∶00；15∶00—18∶00；21∶00—23∶00）	8	0.7697CNY·kWh^-1
	谷时段（23∶00—07∶00）	8	0.3023CNY·kWh^-1

供热方式（分布式集中供暖）	一次能源利用率/%	单位供热面积年标准耗煤量/kg·m^-2·a^-1
直热式电锅炉	0.2979	45.01
相变蓄热电锅炉	0.3205	41.83
燃气锅炉	0.9000	14.90
空气源热泵站	0.8094	16.57
地源热泵站	1.1331	11.83

供热方式（分布式集中供暖）	一次能源利用率/%	单位供热面积年标准耗煤量/kg·m^-2·a^-1
直热式电锅炉	0.2979	45.01
相变蓄热电锅炉	0.3205	41.83
燃气锅炉	0.9000	14.90
空气源热泵站	0.8094	16.57
地源热泵站	1.1331	11.83

序号	一次能源	碳排放系数
1	煤炭	2.77kgCO₂·kg_ce^-1
2	燃气	1.88kgCO₂·m^-3

低碳供热技术节能指标与经济效益综合分析

Comprehensive analysis of energy saving index and economic benefit of low carbon heating technology

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供热方式（分布式集中供暖）	说明
直热式电锅炉	取直热式电锅炉热效率为92%
相变蓄热电锅炉	取蓄热式电锅炉的热效率为99%，按照夜间谷电蓄热，白天供热
燃气锅炉	取燃气锅炉的热效率为90%
空气源热泵站	取COP为2.5
地源热泵站	取COP为3.5

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供热方式（分布式集中供暖）	经济寿命/a	参考系统初投资I₀/万元
直热式电锅炉	15	150
相变蓄热电锅炉	20	300
燃气锅炉	15	180
空气源热泵站	10	240
地源热泵站	20	280

供热方式（分布式集中供暖）	经济寿命/a	参考系统初投资I₀/万元
直热式电锅炉	15	150
相变蓄热电锅炉	20	300
燃气锅炉	15	180
空气源热泵站	10	240
地源热泵站	20	280