电蓄热锅炉替代技术在综合能源服务中应用前景分析

一、背景概述

随着国家电网正式发布《推进综合能源服务业务发展2019-2020年行动计划》，正式宣告进军综合能源服务行业，已经在社会上引起了强大反响。

作为代表国内能源超级主力的国家电网为何转型综合能源服务？其内在隐含意义非常丰富。习近平总书记提出，将能源生产和消费革命一起提升至国家长期战略的高度，这明确显示中央的动作和决心很大，其背后有着推动中国经济发展模式转变的深切意涵，也是中国经济和中国能源未来发展必须要走的路径。

所谓综合能源服务实际上包含两层含义，即未来的国家电网不仅仅完成综合能源供应，未来将要深入开展综合能源服务。简单来说，就是不单销售能源商品，还销售能源服务，当然这种综合能源服务是以主要能源供应开展的附加增值服务，即由单一售电模式转为电、热、冷、气等的多元化能源供应和多样化增值服务模式。未来将国家电网建设成为综合能源服务领域主要践行者、深度参与者、重要推动者和示范者。

创客能源携手中国节能协会节电与绿色电能委员会主办的综合能源服务落地实践峰会（山东站）暨用户能源效率提升新技术交流会在青岛成功召开，本次会议由来自政府部门、科研机构、大型用能单位及园区代表，配合会议重点议程，对参加会议的大型工业企业用能重点单位，开展了针对工业企业用能实际状况的调研，尤其是重点开展目前中国典型工业企业中电能替代热能潜力的初步调查，由于直接参加会议的代表均来自于这些大型重点用能企业的主要专业负责人，各种工业行业，门类相对比较全面，具有一定的典型意义，即使作为管中窥豹，也基本上能够初步了解当地工业企业的实际用能现状，也从中可以寻找到未来开展综合能源服务的有效解决途径和技术路线。

二、调研内容分析

下面针对本次调研表具体内容，以及各单位专业技术负责人员填写回复，在此基础上分析电蓄热锅炉替代技术在综合能源服务中应用前景。

1、企业主要热源形式分析

从上述企业主要热源形式来看，目前青岛地区所参加调研的企业，已经使用燃气锅炉和电热锅炉（含电蒸汽发生器）达到29.17%，接近三分之一，但从目前来看并不是全部都改造为清洁燃料锅炉，在用锅炉中仍有接近4成的企业使用燃煤锅炉，这个高比例已经超过燃气锅炉（25%）和电热锅炉（4.17%），即使把所有生物质锅炉（8.33%）也算上，燃煤锅炉总比例上仍然超过这几种锅炉的总和。总体来看与我们国家煤炭作为主要能源形式，仍然充当工业企业热能的主力军，同时也显示未来工业企业的削减燃煤锅炉任务还比较艰巨，但困难也许恰恰就是机会，这些领域恰好也许正是电能替代及综合能源服务的未来主战场。

在调查结果中发现，企业另外仍然有高达20%以上的其它热源方式，虽然调研中未能详细表示出具体热源形式与设备名称，但不排除各种能源作为工厂的主要能源，例如天然气直接工艺加热，太阳能和热泵等新能源形式加热等等，也显示出随着新技术不断进步，未来各种新能源替代的多种灵活路径和丰富的技术解决方案将不断出现。

2、企业主要加热用热来源分析

从上述企业主要加热用热来源来看，由于各地区环境保护要求的日益提高，未来工业企业迫于自身建设能源站投资运营管理等压力、或者环保排放，或者占地空间利用等多方面考虑。大多数企业总体趋向于外购能源，其中外购热电厂蒸汽比例高达56%；但一部分企业内部由于某种特殊生产工艺需要，目前自建锅炉房装备蒸汽锅炉和导热油锅炉也仍然占据一定比例（均分别占据18.75%），但是热水锅炉未见安装，显示工业企业采暖设计方式与居民住宅采暖用热方式在重点安排上有着明显区别，同时也显示企业内部采暖用热大多数仍然都有可能采用汽水交换采暖方式，来满足工业企业内部少数建筑采暖需要，汽水换热这些方式从能源消耗使用角度上讲，属于能源利用中典型的“高能低用”或者“高焓低用”实质上是将宝贵的高品质能源作为低温消耗使用，远远未能够发挥出高品质能源的作用，因此这也是未来电蓄能替代的途径之一。

调查结果发现，工厂自备导热油锅炉占有较高比例（18.75%），显示出工业高温加热工艺比一般常规蒸汽或者热水加热需要更高的温度要求，而这点恰恰是普通蒸汽锅炉和热水锅炉无法解决的问题。也是电能替代在工业热能利用方面未来需要考虑的研发方向。

3、企业热能占企业用能总量比例分析

从上述企业热能占企业用能总量比例分析来看，热能占企业总体能源消耗比例大多数都分布在40%以内，其中20%以下，20%~30%，30%~40%，基本上各占三分之一弱，另外超过50%和60%的比例都在5%左右，超过70%以上的比例几乎没有，显示大多数企业热能构成企业总体用能的不超过三分之一。但从另外一方面分析，也显示企业用热仍然是未来电能替代和综合能源服务主要内容和目标。

由于本次未同时进行企业内部电能利用情况调研，有些具体电能使用情况未能够进一步调研清楚，这不能不说存在一点遗憾。

4、企业主要工艺加热形式分析

从上述企业主要工艺加热形式分析来看，工业企业主要工艺加热，仍然是蒸汽加热工艺为主（36.8%），热水加热工艺为辅（21.05%），这个特点是和大多数工业行业加热均需要较高的工艺温度有直接关系，也显示出未来电蓄热蒸汽蓄能具有；但仍然有许多企业（21.05%）蒸汽加热和热水加热各占一半，显示相当一部分企业内部用热温度区间同时存在着中温加热（蒸汽加热方式）或者低温加热（热水加热方式），另外还有10.57%比例企业利用其它形式加热方式。

总体分析，这些蒸汽加热和热水加热工艺，几乎都存在电能替代改造空间，也是未来综合能源服务主要内容和目标。

5、企业内部生产用热工艺是否具备用电能替代分析

关于企业内部生产用热工艺是否具备用电能替代，这是我们设计这个题目考察未来以电代替其他能源的主要目标。虽然问题比较直接，没有想到调查结果令人兴奋，因为从企业填报的结果来看，实际上有相当多的生产加热工艺都可以用电能进行替代，其中70%的生产加热工艺可以用电能进行替代的比例高达22.22%，70%50%之间的生产加热工艺可以用电能进行替代的比例为16.67%，50%30%之间的生产加热工艺可以用电能进行替代的比例也有5.56%，但是随着生产工艺的不同，其中30%生产加热工艺可以用电能进行替代的工厂比例仍然有44.44%。显示各种行业加热生产工艺之间区别很大。

6、企业蒸汽系统存在问题分析

关于工业企业的蒸汽系统节能用能问题，历来都是工业节能的重点，从上述企业工业企业的蒸汽系统分析来看，首先暴露比较突出的是蒸汽凝结水的回收问题。

作为大多数工业企业使用蒸汽满足生产工艺用热来说，除了少数生产工艺使用蒸汽与生产物料直接加热方式外，绝大多数工业行业90%以上的工艺流程均属于间接加热方式。也就是说，大多数工业加热生产工艺从理论上说蒸汽凝结水是完全可以回收的，但是实际调查情况并不十分理想，除了其中十分之一的企业技术及管理方面均达到较高水平外（蒸汽凝结水回收率达到100%），另外16.67%的单位蒸汽凝结水回收率也能够达到80%以上，仍然属于较高水平；占据比例最多的生产单位（38.89%）凝结水回收率都处在30%-60%之间，这个也是我国工业企业目前蒸汽凝结水回收的现状实际水平。需要指出的是，在所有调研单位中，仍然有高达22.22%（超过五分之一）的工业企业蒸汽凝结水回收率在30%以下，这也是蒸汽系统节能的重点方向。

7、企业用热工艺分析

从上述企业用热工艺分析来看，企业内部用能分布比较均衡，空气压缩机、循环水泵、蒸汽锅炉、热水锅炉、洗浴用热水、外购蒸汽，甚至包括生产车间用电用热各种能源形式占企业消耗的总能源比例相差不大，几乎绝大多数都处在10%-14%比例，显示大多数企业工艺用能基本平均。

从生产工艺详细需求分析，虽然本次未能详细调研到各种工艺细节，但是从总体用能环节分析，工业企业外购生产用蒸汽需求、自备锅炉蒸汽需求、以及生产用热水需求，均能够完全使用电蒸汽蓄热、热水蓄热（包括常温热水蓄热、高温热水蓄热、固体蓄热、相变蓄热、熔盐蓄热）等多种方式实现多种电能替代，未来空间可期。

本次调研结果中没有想到的是洗浴用热水在企业能源所占比重明显过高，也同时显示未来企业内部洗浴热水节能的方向，也指明了企业内部洗浴热水方面未来存在大量低谷电能替代空间，或者包括空压机余热回收热能替代等各种多样形式的节能改造空间。

三、调研结果分析

我国能源革命的关键是能源技术革命，能源技术革命的实质是能源转换的革命，其目标是对能源的有效驾驭和高效转换，只有颠覆性技术才能有效促进能源的低碳转型。随着技术进步的不断发展，世界上各国均在蓄热技术开发研制等方面投入巨资，各种蓄热技术，蒸汽蓄热、热水蓄热和其它新型蓄热技术不断涌现，应用领域不断扩大，应用范围也从原本单一低谷电蓄热锅炉替代小型建筑面积实现清洁能源采暖，已经逐步扩展到工业蒸汽蓄热能源替代、各种高中低温工艺加热电能替代、电厂灵活性调峰改造、军用特殊设备工艺及系统的电蓄热替代等等，相信未来在综合能源服务整体能源服务提升条件下，建立在高技术基础的各种蓄热技术即将层出不穷的涌现出来，未来电蓄热技术在各行各业将大展拳脚。