冬季用电负荷创纪录想到的能效……-北极星售电网

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2021年伊始，一场“来如山倒、去似抽丝”的寒潮席卷中国大地。除了青藏高原、云南之外，大部分地区的温度较常年偏低，如下图所示[1]：

（来源：微信公众号“电力市场那些事儿” ID:ElectricityMarkets 作者：郎木晨烟）

天寒地冻之下，多地负荷创下了历史新高。尤其是中东部地区，以往的记录都是在夏季暑期创造了，这次打破了惯例。笔者所在的南京，2021年1月7日19:50，电网负荷达到1288.4万千瓦，超过历史最高记录，较往年同期增长30%左右[2]。

下表为近期各地电网负荷创纪录汇总表[3]：

*1.表中，华北电网、京津唐电网记录是1月6日创造的，北京记录发生在1月7日；

*2.北京电网原纪录发生在2018年夏天。由于北京产业结构调整的影响，2020年夏天记录为2044.4万千瓦，如果以此为基数，则增长率为20.2%。

*3.江苏电网凭借此纪录，超过广东成为冬季负荷最高的省份；

*4.陕西电网的原纪录是去年11月份创造了，入冬以来，陕西电网已经连续8次创造用电记录。

除了以上省份之外，冀北、山西、辽宁、吉林、黑龙江、新疆等省级电网用电负荷也创历史新高。北京电力调控中心主任白晶在接受央视新闻采访中表示，经测算，北京在大负荷期间，电采暖负荷占比达到48.2%，突破2018年同期42.66%的历史极值。国家电网官微“电网头条”称，越来越多的居民使用清洁的电采暖。越是气温低，采暖用电的负荷就会越大，电网承受的压力也就越大。取暖是重大民生问题，尤其在北方地区，电可以停，暖不能断。满足如此刚性的需求，对供应方式、效率的更要仔细斟酌、考量。一个寒潮带来多地打破用电负荷记录，而且是以相当大的幅度，该现象值得注意。除了电网安全运行、错峰用电等表面现象外，还需要考虑深层次的能源利用效率问题。或许是我们还是处于规模经济的上升期，感觉对效率的重视程度不够，大到国家社会、小到企业个人。媒体报道的重点还是在电网公司保供的种种努力上，业界人士也更多关注电网的峰谷差、尖峰容量等，未见涉及效率问题的报道。下面，本人不才，对电取暖的效率进行大致估算，未经严格核算，结果仅作参考，期望批评指正。

2019年，我国发电量统计如下表：

发电量占比中，65.32%来自火电，其中燃煤为绝对大头，62.15%；水电占比为17.77%，冬季枯水期，水电发电量考虑剩25%，算5%；风电全年占比5.53%；本次寒潮持续时间长，风力相对平稳，期间发电占比取8%；近期持续晴天，光伏发电占比考虑2.5倍均值，7.5%。综合以上分析，本次寒潮过程，白天火电发电占比为：1-5%-8%-7.5%=79.5%；夜晚火电占比为：1-5%-8%=87%。简单算术平均83.25%，火电发电量近期占比取83%。火力发电，一次化学能转换为电能的效率，考虑为40%，考虑输配损耗，降为35%。电采暖的效率，与设备有关。如果是电锅炉，效率小于1，考虑为95%。如果是空调，制热COP值随着温度的降低而下降。尽管厂家宣传在零下10度还能工作，但是个人亲身感受：低于零度时，站在空调外机附近，除了有风，并不比周边冷多少，说明此时空调制热以辅热为主，并没有高效的把热量从户外转移到户内，COP值姑且算作1.2。

水、光、风的发电边际成本算作0，只考虑火电的边际成本。

电锅炉取暖的系统效率为：0.35*0.95/0.83=40%。

空调取暖的系统效率为：0.35*1.2/0.83=50.6%。

燃煤锅炉直接取暖呢？从郑（州）锅股份的官方网站查到的资料[4]，燃煤锅炉主要分为两种炉型：1、循环流化床锅炉（国家鼓励使用），效率可达90%以上，且低氮环保，媲美燃气锅炉，确实大型集中供热、热电联产的主力设备；2、链条式锅炉（国家鼓励大容量链条层燃式锅炉使用），效率在85%左右，锅炉设备投资较低，是一直以来应用最广的燃煤锅炉炉型。两相对比下，在当前的电源结构下，电取暖的效率只有高效燃煤锅炉取暖的一半左右。由此，产生两点感想：1.南方，尤其长江沿岸地区，特别是长三角地区，集中供暖需要尽快考虑，提到议事日程。从本文第一张表可以看出，虽然各地的冬季负荷均大幅提高，但江浙沪皖四地的提高幅度远超其他地区，都在30%以上。

随着人民生活水平的提高，以往靠“抖"过冬的南方广大群众对高品质取暖的需求逐年强烈，在集中供暖不能覆盖的地区，空调取暖成为刚需。如果这种零散的空调取暖方式继续发展，供暖负荷持续增加导致高品质的电能得不到高效利用，系统综合能效低下，同时增加了电网的运行压力和保供负担，造成资源浪费。2.电能替代，不是说说那么简单，也不一定以电为核心。仅仅加大变压器容量、提高功率因数、建设管控平台是远远不够的，需要提供跨学科协同合作，才能做好电能替代。尤其在终端综合能源服务领域，要做好“电气专业搭台、其他专业唱戏”的思想准备。还是以取暖为例，低温下空调效率低是因为COP值下降。如果改用地源热泵，在合适的地区，COP值高达6.0，此时的能源利用效率就成为0.25*6.0/0.83=2.53，远远高于燃煤锅炉了。不同于标准化的空调产品，地源热泵项目需要工程化开发、定制化服务。而且项目实施、性能提升更加依赖于热能工程、工程热物理、暖通等专业，而不是电气专业。国家电网公司很早就意识到了这个问题，在2017年10月22日发布的《国家电网公司关于在各省公司开展综合能源服务业务的意见》中，明确提出：加强技术人才配置，充实省综合能源服务公司岗位人员暖通、技经等专业人才。在2019年初颁布的《推进综合能源服务业务发展2019~2020年行动计划》中，对多能服务业务也进行了详细的谋划，如下图所示：不知最终落地情况如何。

本公众号两年前的文章：综合能源服务，不一定以电为核心

[1].中央气象台网站，http://www.nmc.cn/publish/observations/mta-10days.html[2].历史最高负荷：1265.3万千瓦，2020年8月17日12:15分。历史同期最高水平：1040.02万千瓦，2020年1月9日10:53分[3].综合工业能源圈、央视新闻、科技日报、上海证券报等多家媒体消息

[4].郑锅股份网站，https://www.zzboiler.com/baike/faq/703.html

原标题：冬季用电负荷创记录想到的能效 ……

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