摘要：随着城市边缘的不断扩张，市政配套尤其是城市供热管网的建设速度常常面临严重滞后新建项目进度的窘境。同时，在国家节能减排政策的驱动下，常规集中供热的优势也在不断弱化。本文在这一背景下，充分利用新能源技术及能源价格优惠政策，给出了一种环境友好、经济可行的供热方式。

关键词：空气源热泵;峰谷电蓄热;技术经济分析

中图分类号：TU  文献标识码：A  文章编号：（2020）-01-084

长期以来，城市供热主要依赖热电联产的高温水市政集中供热系统，随着城市现代化步伐加快，市政配套建设的速度已经远远落后于城市开发的速度，很多新建项目在竣工交付后没有市政集中热源可用，个别项目甚至数年内都看不到市政供热的希望。本文旨在从新型供热结构出发，与传统市政集中供热进行技术、经济性等方面的比较，为供热形式的多元化及最优化提供思路。

一、市政集中供热系统

该供热模式是利用热电厂发电汽轮机的高温冷凝水作为热源，通过市政高温水管网，输送至热用户，并利用板换或混水装置输出适合不同末端形式的二次侧供水温度。一般一次侧高温热水的温度在110～130℃范围内，二次侧散热器系统供水温度不高于95℃，地板辐射供暖系统不高于60℃。

市政集中供热的优点主要体现在三个方面。首先，环保提质，具有一定的环境友好性，热源厂有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，同时还能够实现低质燃料和垃圾的有效利用;易于实现科学集中管理并提高供热质量。其次，节约费用，在运营方面可以减少司炉人员的数量，同时降低燃料、灰渣的运输量和散落量，有效降低运输费用，改善环境卫生。再次，节约土地，由于集中供热的热源是集中建设集中运营，可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣的堆放场地，经济效益突出。

集中供热由于应用时间较长，其技术成熟且系统可靠。但其系统形式也同样暴露出很大的制约性，最大的特点就是过渡依赖市政配套的建设情况，尤其对于城市近郊项目的支撑具有不确定性。同时集中供热依然是以生物质燃料作为能源，粉尘、氮氧化物、硫氧化物及碳排放量难以控制，这也是导致城市冬季供暖期空气污染严重的主要原因。

二、空气源热泵与峰谷电蓄热耦合的供热系统

国内新能源供热的研究工作其实早就已经展开，其推广利用也在逐步进行，已形成技术多样化的市场局面。本文就在探讨其中一种方式，即峰谷电蓄热加电蒸汽压缩式空气源热泵复合供热系统（以下简称“热泵耦合供热系统”）。在具备峰谷电价政策的地区，从初投资及运行费用上与传统集中供热进行对比，以判定其实际应用的可行性。

热泵耦合供热系统的特点是：在用电低谷时开启蓄热电锅炉蓄热，末端用热负荷采用空气源热泵承担;在用电高峰时，关闭蓄热电锅炉，根据项目的用热规模，蓄热模块提供全部或大部分负荷，不足部分由空气源热泵补充。其优缺点可归纳为以下几点。首先，最大的优点就是经济性，在夜间电网低谷期电价低的特点，充分利用夜间时段进行蓄热，在白天用电高峰时最大限度依靠蓄热模块放热，大大降低了运营费用。其次，对电网起到移峰填谷的作用，大大降低了白天用电高峰时段的电网压力，同时又有效利用了夜间低峰时段电网内多余的电量，间接提高了电网的运行效率。

当然，峰谷电政策存在地区性差异，同样具有一定的局限性，且电属于高品位能源，利用电加热进行供热的热力学效率较低，对于电力短缺及无分时电价的地区不适合推广应用。

三、热泵耦合供热系统应用的技术经济分析

本文以济南市某住宅项目为工程背景，探索热泵耦合供热系统在住宅项目应用的可行性及经济性。案例项目总建筑面积23万，套内面积14万，供热系统末端采用低温水地板辐射采暖系统，设计供回水温度55℃/45℃。供热系统分高低两个区，其中高区热负荷2589KW，低区热负荷2936KW。

3.1分时电价及热负荷分布

峰谷电价政策各地有所不同，项目实施前应提前与当地供电部门进行沟通，包括峰谷电时间分配及峰谷电价格等，峰谷电政策直接影响系统后期的运行费用。本文以发文时段当地峰谷电政策为准。济南供电部门提供的用电峰段时间为08：00-11：00和18：00-23：00，峰段电价为1.32元/kWh;谷段时间为23：00-07：00，谷段电价为0.42元/kWh;其余时段为平段电价，按0.80元/kWh计。

3.2设备初投资费用测算

由于纯电采暖具有效率低的局限性，电锅炉蓄热应充分利用谷电时段进行，在供电峰段和平段采用热效率更高的空气源热泵系统以节约电费。即空气源热泵加蓄热电锅炉的技术方案。低谷电时段的热负荷为3481KW，选择3500KW的电锅炉一台;剩余热负荷由空气源热泵承担，即4559KW;

为节省空气源热泵造价，在具备场地条件的情况下应优先选用单机容量较大的机组，以提高系统COP并减少机组数量。目前市场上大功率商用低温热泵机组集中在50～120匹左右，该项目拟选用120匹的供热专用超低温空气源热泵机组，额定制热量380KW，额定输入功率90KW，最大输入功率138KW。则热泵需配置的台数约为12台。

根据上述论证，最终测算的系统设备出投资约为1590万元人民币;

3.3设备供暖期运行费用测算

济南市供暖季起止时间为当年的11月15日至次年3月15日，共计120天。整个供暖季内各设备运行费用分别为：

①电锅炉：锅炉额定功率×谷电时间×供暖日数=141万元;

②空气源热泵：单台热泵额定输入功率×热泵台数×供暖日数×（平段电价×1h×100%+峰段电价×4h×100%+峰段电价×4h×80%+平段电价×1h×80%+平段电价×6h×60%）=179万元;

③热水循环泵：（锅炉循环泵+二次侧循环泵×2）×供暖日数×各电价对应时长×（峰段电价+平段电价+谷段电价）=32万元。

以实际供热面积（本文默认为套内建筑面积）为基准折合到整个采暖季的单方运行费约为25元/。

3.4 传统市政集中供热成本分析

市政集中供热的初投资分三部分，一部分是用地红线外的大市政热网配套费，一部分是红线内的项目自身热力施工费，再就是以住户为单位的热计量开户费。以上各项收费标准会存在地区差异，但构成基本相似，其中红线内的热力施工费包含自市政热力管网至项目换热站的一次网部分、换热站建设（土建工程除外）、换热站至楼栋（或单元）热计量小室的二次网、热计量小室（土建工程除外）。

以济南地区为例：

①红线外大配套费缴费额=（总建筑面积-地下车库面积）×78元/;

②红线内小配套费缴费额=总建筑面积×48元/;

③热计量开户费=总户数×2450元/户。

根据上述计算原则，采用市政集中供热的初投资计算额约为3155万。济南市目前的供暖收费标准为26.7元/供暖面积。

四、结论

通过上述分析得出，峰谷电蓄热加空气源热泵复合供热模式与传统市政集中供热相比，初投资可节约49.6%，运行费用可节约6.8%，具有较大的推广应用价值，如运营方制定精细化的运维策略，此新型供热方式将产生巨大的经济效益。

在市政集中供热配套设施不完善但用电政策支持的地区，峰谷电蓄热加空气源热泵采暖的形式具有技术可行性和巨大的推广应用潜力。其初投资远小于市政集中供热，且运行费用相比集中供热也具有优势。但峰谷电技术应用受政策和区域限制较大，且实际运行费用受峰谷电价格影响，如果可以争取到更低的峰谷电价格，其运行费用还可以继续降低，对比集中供热的经济性优势会更加明显。

参考文献

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[2]临界峰谷电价比在电锅炉蓄热技术中的应用[J].黄永红，王成，兰新如，张政，赵永青.长沙理工大学学 报.2014（06）