内蒙古绿能：太阳能+电供暖经济边界条件研究

　　12月8日-9日，由太阳能光热联盟和中国科学院电工研究所主办，内蒙古旭宸能源有限公司联合承办的“2020国际可再生能源供热技术大会”在内蒙古自治区包头市召开。会上，内蒙古绿能新能源有限责任公司（以下简称绿能公司）工程师白龙在会上作了《太阳能+电供暖经济边界条件研究》的报告。

　　他的报告源自对内蒙古自治区“呼和浩特市区市周边35个村落，共计14120户约241.86万平方米的房屋居舍进行电供暖改造”咨询规划，以电价政策等为边界条件，测算性能最优的“太阳能+”电供暖方案的经济性；并提出了合理的建议——希望相关主管部门开放对应政策权限，发挥市场的主观能动性。结合目前农村“煤改电”发展趋势，农村地区非常有可能率先实现自我或区域碳中和。

　　以下内容整理自白龙的报告，以供业界参考：

　　为全面加强生态环境保护，坚决打赢污染防治攻坚战，围绕取暖季烟煤散烧造成我市空气污染的主要原因，内蒙古自治区呼和浩特市出台了一系列关于治理大气污染，改善生态环境的政策文件及会议纪要，包括：根据政策文件及会议纪要指导精神，因地制宜，采取棚户区改造、集中供热、“煤改电”或“清洁煤炭”等多种替代方式，治理呼和浩特市生态环境民生问题。

　　“对呼和浩特市周边35个村落，共计14120户约241.86万平方米的房屋居舍进行电供暖改造，计划投资4.49亿元”。根据绿能公司实地调研，确定本次改造每户不超过100㎡，主要原则是在不增加居民冬季采暖费用的基础上进行电供暖改造，争取兼顾各方利益，达到多赢的最终效果。

　　农村100㎡每年用煤量：北方地区每个农村住户每个供暖季每平方米需要消耗约27千克标煤，100平方米消耗2.7吨标煤，折合3.3吨散煤。

　　农村100㎡每年费用：按散煤每吨600元（2020年煤炭价格）计算，那么100平方米农村住宅每年缴纳供暖方面费用约为1980元。

　　折算电价：100平方米农村住宅使用3.3吨散煤产生79.33GJ，合22054kWh，折合为用电电价约为0.09元/kWh。

　　城市供暖标准100㎡每年缴纳供暖费用：2019-2020年呼和浩特供暖收费是每月每平方米3.68元，按180天，那么100平方米农村住户每年缴纳供暖方面费用约为2208元。

　　折算电价：100平方米农村住宅以城市供暖标准每平米需要0.6221GJ热量，合17294kWh，折合为用电电价约为0.128元/kWh。

注：基础数据引用《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》报告和城市供暖费用标准

　　电供暖电价如果想要达到用户不增加负担的要求，那么，最合理的电价为0.09元/kWh（燃煤供暖标准）和0.128元/kWh（城市供暖标准）；现阶段的谷电电价0.165元/kWh虽然与之还有部分差距，但已在相当程度上缓解了电供暖项目最尖锐的矛盾。

　　根据详细调研，发现呼市周边涉及的35个村民房屋中：房屋结构和墙体保温部分，90％为砖混结构，墙体未做保温；门窗部分，85％为塑钢门窗，15％为老旧铁铝合金和木门窗；屋顶部分，40％为坡屋顶，60％为平屋顶，屋顶材料多为瓦片及彩钢。

　　由此可见，根据《农村居住建筑节能设计标准》（GB/T 50824-2013）和《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2019）相关定义，呼和浩特市周边涉及的35个村民房大部分为不节能建筑。

　　对应节能改造不同场景设定，运行情况也有所不同，根据《城市热力网设计规范》（CJJ34-2016）及《我国村镇农村住宅采暖热负荷指标计算分析》等相关资料显示，农村住宅节能建筑（进行65%节能改造）的采暖热指标取40W/㎡；农村住宅节能建筑（进行30%节能改造）的采暖热指标取80W/㎡；非节能建筑（不进行节能改造）的采暖热指标取115W/㎡。

不同节能情景下供暖项目投资估算

不同节能情景下运行费用

　　综上分析:

　　（1）低温空气源热泵（热风机、热水机）在运行方面相比其他设备更为省电，这是由设备特性决定的；

　　（2）体现了建筑节能改造的重要性，不同节能建筑的运行费用相差巨大，总体来说，农村地区住宅最为经济效率的方案是30％节能改造，将农村住宅节能改造费用控制在4000元左右，这样改造投资费用和运行费用都在居民和政府可承受范围之内。

　　如果按照每户屋顶利用面积50㎡计算，每户户用光伏最大装机容量约为10kW（平铺）,按14120户计算，光伏总容量约为141.2MW。

　　“光伏+电供暖”系统运行模式为电供暖设备主要运用夜间谷电进行供暖，享受0.165元/kWh的谷电电价；超出谷电部分，采用与光伏系统结合“自发自用、余量上网”的形式，用电电价为0.415元/kWh，比峰电电价0.465元/kWh优惠0.05元/kWh，节约了用电成本，增加了收入。

　　单户“光伏+电供暖”100㎡电供暖每年用电量14399kWh（低温空气源热泵热水机），年总运行费用3074元；其中谷电12071kWh（14小时），运行费用1992元（0.165元/kWh）；峰电2328kWh（2.7小时），运行费用1082元（0.465元/kWh）。

　　下面将列举不同容量和不同等效时数下年均净利润：

　　第一阶段：形成以源（户用光伏）网（大电网、微网）荷（电供暖、生活用电）为主干的“光伏+电供暖”系统，最大的特点是首先供暖设备安装的同时，在设备前端配置智能联网控制系统，使单户供暖集合形成能够强开强关的大型电力负荷；其次，在此基础上，配合智能光伏，形成以供暖用户为核心的智能微网，配合大数据进行集中控制调度，提高系统效率。

　　第二阶段：待储能成本实现大幅下降甚至能够达到0.1元/kWh的水平时，在第一阶段的基础上，加入储能系统，真正形成“源、网、荷、储”协同发展的能源系统，为大电网调峰调频服务。

　　综上所分析，户用光伏装机容量最少应能保证10kW/户，在这个容量下单户发电量与用电量、收入与支出能够基本达到平衡。

　　从以上分析，研究团队认为：

　　1、最合理的电价为0.09元/kWh（燃煤供暖标准）和0.128元/kWh （城市供暖标准）；

　　2、低温空气源热泵（热风机、热水机）在运行方面相比其他设备更为省电；

　　3、农村地区住宅最为经济效率的节能改造方案是30％节能改造；

　　4、在呼和浩特市地区，户用光伏装机容量最少应能保证10kW/户。

　　“光伏+电供暖”系统中户用光伏部分，最优选项为企业集中投资集中管理，而要求用户自行投资在其资金和积极性方面必然出现问题，而集中开发户用光伏在政策上存在掣肘，如何看待这个问题呢？

　　我们认为，针对户用光伏集中开发政策部分，相关主管部门开放对应政策权限，户用光伏市场尤其是农村户用光伏市场巨大，单靠用户自有资金和积极性，发展受限，不能形成规模，如果开放企业进入相关领域，结合目前农村“煤改电”发展趋势，农村地区非常有可能率先实现自我或区域碳中和，意义重大。

　　内蒙古绿能新能源有限责任公司，成立于2005年，为国家首批工程咨询单位电力行业甲级资信证书单位，电力行业甲级资信证书单位内蒙古自治区仅有两家，绿能公司为其中之一。同时绿能公司还获得了内蒙古国土厅颁发的测绘资质证书、国家认证认可监督管理委员会颁发的CMA检验检测资质认定证书，且为中国工程咨询协会会员单位、国家太阳能光热联盟理事单位，并获得ISO9001:2000国际质量体系认证证书。