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農業論文

北方供暖地區不同采暖方式發展現狀及經濟性分析

時間:2019年11月11日 所屬分類:農業論文 點擊次數:

摘要:文章針對現今供暖質量需求不斷升高以及環境保護政策對傳統采暖方式具有沖擊力兩個問題展開探究。從北方地區供暖情況簡述、環境型分析、經濟分析以及未來采暖趨勢預判四個方面進行分析,為合理選擇采暖方式提供理論依據,實現可持續發展。 關鍵詞:北方

  摘要:文章針對現今供暖質量需求不斷升高以及環境保護政策對傳統采暖方式具有沖擊力兩個問題展開探究。從北方地區供暖情況簡述、環境型分析、經濟分析以及未來采暖趨勢預判四個方面進行分析,為合理選擇采暖方式提供理論依據,實現可持續發展。

  關鍵詞:北方地區;采暖方式;能源結構;經濟分析;發展趨勢預測

能源利用

  隨著十九大召開、我國社會主義進入新時代,我國政治上、經濟上將貫徹落實新發展理念,綠色發展、協調發展將成為國家政策所支持的發展方式。我國北方地區冬季采暖供熱是主要消費大戶,然而北方地區供暖存在著污染較高(污染物排放使北方冬季采暖對區域環境污染非常嚴重,導致近年北方地區冬季空氣質量明顯下降,霧霾天氣頻繁發生),經濟效益有待提升,化石能源消耗巨大且供應日益緊張等問題。

  在新時代我國提出了綠水青山便是金山銀山的理念,讓居民享受良好的生態環境成為新時代首要目標。我國目前對大部分北方供暖都會提出了詳細污染物排放數值要求以改良生態環境,什么樣的采暖方式、能源消費模式將同時實現經濟和環境的“雙盈利”成為引領采暖行業成長的核心問題。同時,我國對能源結構的優化調整促使新型采暖技術不斷涌現,各種技術特點相差巨大,需在不同角度進行綜合評價,指出多種能源采暖技術的發展方向。從現今北方供暖地區采暖現狀入手,對各種采暖方式進行環保及經濟性分析,并對未來采暖行業發展趨勢進行了預測,指出將來可能“受寵”的采暖新方式。

  一、北方供暖地區采暖方式簡述

  (一)按采暖覆蓋范圍分類

  我國經濟目前處于高速發展階段,相應的帶動了科技進步,富含科技含量的采暖設備也逐步被開發使用。根據供暖對象聚集程度的不同,采暖方式可以分為集中采暖和分散采暖。

  1.集中采暖

  集中供暖主要為城市小區、企業等人口集中區提供采暖需求,是首要采暖方式。現今,集中采暖方式已覆蓋中國北方地區城市大部分區域,農村部分區域。該采暖方式熱能使用效率高,技術非常成熟。能夠實現不間斷供暖,且價格便宜,安全性較高。但這種供暖方式一般不可調節溫度,供暖時間也無法靈活控制。

  2.分散采暖

  分散采暖采用功率足夠大的燃氣熱水器(燃氣爐)來為住戶提供供暖和生活熱水的系統,可由用戶隨意選擇采暖溫度和采暖時間。中國北方地區城市小部分區域(多為未經重新改造的老城區)、農村大部分區域仍采用分散采暖。部分中高檔小區采用分散取暖時,往往采用以天然氣為燃料的鍋爐進行采暖,能按照用戶需求進行供熱平衡的調節,有利于節約資源。但由于單體分散供熱方式需要建立較多的小型鍋爐房,因鍋爐容量小,技術水平差,導致了熱能損耗較多,煤炭燃燒不充分現象的發生。

  (二)按采暖能源分類

  1.燃煤采暖

  以煤為燃料目前仍是主要供暖方式,因為該技術成熟、安全可靠,且價格便宜。但是也伴隨著污染物排放非常嚴重的問題。目前國家已經出臺相關政策逐漸取締該采暖方式。針對國家有關環境改善政策,市場也研發出一定種類的新型燃煤采暖鍋爐設計。然而此類基于煤炭為燃料的鍋爐發展前景并不樂觀,更苛刻的環保要求嚴重限制了燃煤鍋爐的繼續使用,煤炭作為采暖燃料在國家政策的倒逼下將在近幾十年內逐步退出市場。

  2.燃氣采暖

  燃氣采暖以可燃氣體為能源為居民供暖。隨著國家禁止燃煤鍋爐的使用,目前已有大型燃氣鍋爐用于小區域集中供暖。燃氣采暖可實現用戶自身限定開關時間,計量準確。在實現供暖保障的同時部分燃氣供暖設備還可以提供生活熱水,滿足家庭日常需求。且一般家庭用燃氣供暖設備體積較小,可安裝在墻體、房間角落等,節省住房空間。但由于國家大規模煤改氣工程的實施導致天然氣供不應求,價格上漲,燃氣采暖成本呈上升趨勢。在安全監管較弱地區,燃氣供暖設備安裝方式不當會引起燃料燃燒不完全產生有毒氣體一氧化碳,存在安全隱患。

  3.普通電采暖

  普通電采暖以電為能量,加熱可發熱器件從而將房間空氣溫度升高。電采暖控制溫度較方便,且達到設定溫度所需時間也較短。一般電暖器不會發出噪音,也不會排放污染物,是環境友好型能源。但由于一般電暖器體積較小,房間內空氣溫度梯度較大,總體舒適度稍差。且耗電量使用成本偏高,有一定的使用安全問題。

  4.空調采暖

  用空調作為供熱機器的采暖方式。該種采暖方式使用安全方便。電能利用效率較高,因室外機可以吸收環境熱量,進行熱能轉化,所以單位電能轉化得到熱能高于電能直接發熱的熱值。但同樣成本較高。

  5.太陽能采暖

  將太陽的輻射能轉換為熱能供利用。成本低,壽命長,經濟效益顯著,可再生能源。但因集熱設備面積大,造價高,且時間性較強,需配合蓄熱設備使用。

  6.地熱采暖

  地熱采暖將地熱能作為熱源,使用熱泵實現供暖。冬季氣溫較低時,依靠溫差把地熱能熱量傳遞給房間。地熱能基本沒有成本,且消費每度電能夠獲取三度電以上的熱量,是高效節能、環保產品。使用地熱供暖機組供暖運行費用較低。但當采熱源過于密集時,地熱供給效果不佳。

  7.核能供熱

  通過核反應堆核反應放出的熱量提供供暖熱水。能量密度高,污染物排放量很低,壽命很長。當服役期滿,選用的地區可以繼續安全使用。核能供暖技術要求很高,且安全隱患在現今科技水平下仍存在,推廣應用較少。

  8.熱泵采暖

  熱泵工作原理與空調類似,有空氣源熱泵、土壤源熱泵和水源熱泵等種類。熱泵將外界的熱量高效率利用,運行成本很低。且設備調節起來比較簡單,但維護復雜產生的噪音容易造成擾民現象發生。

  二、不同采暖方式環保效益分析

  排放因子是指單位質量能源消耗伴隨的污染物的生成量,是表征污染源顆粒物排放特征的重要參數單位一般為g/kg或kg/t。由分析發現,燃煤熱電聯產和燃煤鍋爐房的排放因子明顯高于其他類型的供暖方式。

  (一)不同采暖方式污染物排放量

  對比了不同供暖模式下的污染物排放。燃氣分散鍋爐供暖模式下各種污染物排放量是最低的,集中供暖模式下以天然氣為燃料的污染物排放量明顯低于以煤粉為燃料的污染物排放量。

  (二)不同采暖方式環保效益比較分析

  根據以上對不同采暖方式的排放因子和污染物排放總量對比,可以按對環境的污染程度將全部采暖方式分為環境友好型采暖方式和高污染采暖方式。在今后的采暖方式技術改革中盡可能發展環境友好型采暖方式,高污染采暖方式則需要逐步放棄。

  1.環境友好型采暖方式

  通過上述分析,可知集中供熱相比于分散供熱具有環境友好型優勢。把多種不同的能源聯合起來使用可以提高設備熱效率。太陽能、地熱能、生物質能等本身具有能源自身清潔屬性。

  2.高污染采暖方式

  以煤炭作為主要燃料的采暖方式普遍具有耗能大、污染物多、污染高的劣勢。但往往煤炭采暖在經濟上具有優勢,開采成本、凈化成本、燃燒成本較低,屬于高污染采暖方式,已經不適合繼續推廣使用。

  三、不同采暖方式經濟性及影響因素

  分析不同采暖方式經濟性比較

  (一)初投資初投資可用如下公式進行計算:M=M1+M2+M3+M4(1)式中,M1為設備價格,元。M2為安裝費用,元/平米。M3為外網投資,元/平米。M4為室內花費,元/平米。

  (二)運行費用運行費用可用如下公式計算:N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7(2)式中,N1為使用的燃料費,元/(平米·年)。可用公式N1=K*P計算,其中K為年耗燃料量,公斤/(平米·年)。P為燃料單價,元/公斤。

  N2為水費,元/(平米·年)。鍋爐需要按需補給水,而對于單戶式燃氣鍋爐則補給水量很少。N3為電費,元/(平米·年)。鍋爐其他配套設備運行時的電耗。N4為人工費,元/(人·天)。此處指配備操作人員的傳統供暖廠家所需人力費。N5為維修費,元/(平米·年)。一般根據固定資產總價值進行估算。N6為折舊費,元/(平米·年)。

  折舊費包括各種系統及設備等的折舊,按一定百分率的固定資產進行計算。N7為其他費用,元/(平米·年)。包括燃料燃燒污染物處理費、水處理費等,按一定百分率的固定資產進行計算。

  (三)總費用

  總費用采用費用年值的方法進行計算,把初投資按一定折算率折算為與經營費用相似的費用,將兩者加至一起算出的數值稱為費用年值。根據此計算方法得到某地不同采暖方式的總費用對比,與燃煤集中鍋爐房相比,分散燃氣鍋爐和發熱電纜的總費用是較高的,而熱電廠、戶式燃氣爐和電暖器的總費用相對是較低的。

  (四)國家政策對于采暖方式的影響

  《中國的能源政策》中給出八項能源發展方針,并指出此后一段時期內,中國仍將處于快速發展的階段,經濟和民生兩個任務十分艱巨,能源供給依然形勢嚴重。國家層面將繼續支持新能源和環境保護技術的研發。傳統燃煤采暖格局將漸漸被改善。隨著2020年全面小康的接近、2050年建成富強民主文明和諧美麗的社會主義強國的目標確立,國家將支持、引導采暖方式向環境友好方向轉變。

  (五)環保效益

  對不同采暖方式的影響二氧化碳的排放是導致全球氣候變暖的重要原因。我國目前已經成為二氧化碳第一排放國,約占全球排放總量的20%。電站鍋爐發電產生的二氧化碳約占我國排放總量的一半左右。對風電、核電、水電和太陽能光伏發電減排二氧化碳的經濟性進行定量分析,若以水電減排每噸二氧化碳的費用作為基本標準,設定系數為1,那么核電的系數為1.2,風電系數為1.9,太陽能光伏發電系數為3.4。

  核電的減排效果最好。為了從根本上減少二氧化碳排量,我國需大力發展可再生能源發電和核電。目前,大氣污染已經成為全國各地尤其是北方亟需解決的問題,而其導致的霧霾天氣正在危害人類健康。

  根據國家環境保護部提供的空氣質量監測數據,在全國主要大中型城市中,空氣污染主要集中在華中華北地區,重度霧霾主要集中在北方冬季,霧霾嚴重程度也是隨入冬開始呈上升趨勢。由此可知,冬季北方燃煤供暖是霧霾日漸嚴重的關鍵誘因。所以控制北方冬季采暖燃煤量不僅可以節約能源,還能減少霧霾天氣的發生。清潔能源供暖將逐步取代傳統燃煤供暖,這是加強環境保護大背景下對供暖方式改變的要求。

  (六)房地產行業對于采暖方式的采納

  現狀及不同規格樓盤對采暖方式的需求高層住宅的采暖系統的選擇與設計在目前來說依然在運用傳統建筑的思路,根據大樓高度、樓層內部設計來設置管道與配套設施。采暖設施除了要顧及效率與節能的問題,還要考慮高層建筑的美觀問題。大力開發利用太陽能、風能等可再生資源,達到建筑整體的保溫效果,能夠很大程度上降低采暖的能源消耗。

  對于房地產廠商開發的高檔別墅區,由于選址多遠離市區,既沒有傳統鍋爐房提供熱水采暖,也沒有天然氣管道提供燃氣供暖。因此很多都選擇電采暖或空調采暖。而根據本文對各種采暖方式的經濟性分析,這兩種采暖方式供熱費用較大,尤其是別墅空間面積較大導致采暖季總體采暖費用較高。發展多能源耦合供熱技術成為房地產廠商解決別墅區采暖問題的有效途徑。

  四、未來采暖方式預測

  (一)能源多元化的采暖方式的優勢及發展前景

  煤炭作為中國的主要能源在供暖中具有一定的經濟優勢,但隨著我國居民生活水平提高引起的對生存環境要求的提高,以及環保政策的日益嚴格,煤炭供暖將逐步退出歷史舞臺。新型采暖技術的快速發展和日趨成熟可以滿足人們對采暖水平不斷提高的需求,采暖逐步走向多元化發展。雖然采暖方式的增加為人們提供了更多更方便的選擇,但單一的采暖方式總存在一些缺點和劣勢。

  因此,多能源耦合采暖技術應時而生,不僅可以集多種采暖方式優點于一身,還因為多能源耦合采暖中選用的多為具有環保優勢和可再生優勢的新型能源,成為采暖行業發展的主要趨勢。現用兩種多能源耦合采暖方式作為例證說明其優勢。太陽能與水源熱泵的多能源耦合供熱:常規太陽能供暖系統中集熱系統的可利用溫度范圍限制了太陽能的利用率,通過太陽能與水源熱泵的結合可充分利用太陽能低溫得熱,降低集熱系統的工作溫度,顯著提高太陽能集熱效率,同時通過控制技術提高了水源熱泵的性能系數(COP)。

  太陽能與生物質能的多能源耦合供熱:利用生物質鍋爐承擔大部分負荷來保障系統供熱溫度,保障夜間或陰雨天系統的正常運行。而當白天日照充足時,將太陽能集熱器產生的熱水送入水箱儲存,并通過一定的聯合方式參與供熱循環,實現兩種可再生能源的有機結合。

  (二)未來采暖的經濟預判

  目前,我國經濟水平的提高和城鎮化規模的擴大使全國供熱總量持續增長。全國集中供熱總量從2006年的215805萬GJ增至2013年的319704萬GJ,年復合增長率5.78%。其中熱水的供應量增長迅速,由2006年的148011萬GJ增至2015年的302110萬GJ,年復合增長率為7.4%。我國供熱能源仍以煤炭為主,只有少數較發達地區使用天然氣供暖。由于能源成本占供熱消費總數的一半以上,煤炭、天然氣等能源價格的波動對明顯影響企業的效益。

  長江中下游流域冬季濕冷,供暖訴求強烈,有望成為新增供暖市場擴容。我國長江中下游區域每年12月至次年3月處于冬季。根據數據測定,我國安徽、江蘇、上海等南方地區冬季室溫幾乎與室外溫度接近,遠低于北方供暖城市室內溫度(16℃-18℃)。隨著人們對生活舒適度要求越來越苛刻,目前南方已有部分小區推出供暖服務,市場潛力相當巨大。

  由此可知,在新能源采暖技術尚未完全取代傳統燃煤供暖的形式下,未來我國采暖費用將會呈現上升趨勢,在國民經濟中所占比例也將有所升高。只有大力發展新能源供暖、多能源耦合采暖,才能降低冬季采暖費用。雖然我國采暖方式呈現多元化發展趨勢,人們可選擇供暖種類也逐漸增加,但只有科學選用經濟、環保的供暖方式,發展設計多能源耦合供暖技術,才能實現可持續發展。

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