哈尔滨市几种主要供热方式的技术经济比较.docx

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哈尔滨市几种主要供热方式的技术经济比较

市专顾委工业专家组

2008年12月23日

城市供热管理是我国北方地区城市政府管理工作的重要部分。

目前，随着经济和技术的发展，供热方式有很多种选择，选择时要考虑的因素也越来越多，如环保能源方面、投资方面、运行管理方面、舒适程度等等。

推广哪一种供热方式对一个城市来说都涉及巨大的资金投入，错误的选择或采用某种不适当的供热方式，不仅会导致巨大而宝贵的建设资金的浪费，还会引起能源、环境和社会安定等方面的一系列问题。

因此，如何准确全面的评价各种供热方式的优劣，或者说如何针对一个具体的现实情况选取最适合的供热方式，就成为一个既重要又亟需解决的问题。

因此，以科学发展观为统领，坚持节能减排和可持续发展的原则，因地制宜地选择城市供热的最优方式，就成为城市采暖供热管理的首要任务。

为此，市专家咨询顾问委员会工业专家组将“哈尔滨市几种主要供热方式的经济技术比较”确立为2007年重点课题。

通过对国内外几种主要供热方式的发展状况分析，结合哈尔滨城市供热的具体实际，对能效、经济和环保等一系列相关数据进行经济技术对比分析，得出了明确的结论，并据此提出了有关哈尔滨市供热方式选择的建议。

现将研究报告呈上，供市委、市政府领导决策时参考。

一、哈尔滨市区主要供热方式的现状分析

（一）供热现状

我市城市供热主要用于采暖用热和工业企业生产用热。

采暖用热方面，截止到2006年末，城市供热面积为14400万平方米，实现集中供热面积8488万平方米，集中供热普及率为58.78%。

工业热负荷主要是生产工艺用汽，主要用热行业有机械制造业、医药工业和食品工业。

随着老工业基地改造和传统产业结构布局的调整，市区工业热负荷呈逐年减少的趋势。

目前，我市的供热方式主要有热电联产供热、区域锅炉房供热、分散小锅炉房供热和小采暖炉灶供热。

据统计，截止到2006年末，全市共有热电厂（站）16座（包括企业自备电厂），总装机容量1050.5MW，年发电量42.5亿kWh，供热能力1088GJ/h，供热面积3917万平方米，占供热总面积的27.13%，年耗煤97.375万吨，单位面积耗标煤量24.8kg；全市运行的区域锅炉房（7MW及以上）170座，锅炉453台，承担集中供热面积4571万平方米，占供热总面积的31.66%，年耗煤量137.13万吨，单位面积耗标煤量30kg；分散小锅炉房（7MW以下）2430座，锅炉3491台，生产供热能力512GJ/h，供热面积4209万平方米，占总供热面积的29.15%，年耗煤315.675万吨，单位面积耗标煤75kg；小炉灶采暖近16.4万户，采暖面积1239万平方米，占8.58%；电、油、气等其他形式采暖面积504万平方米，占3.49%（详见表1）。

表1　　　　　 2006年哈尔滨市城市供热情况明细

采暖方式

座（站）数（个）

锅炉数（个）

供热面积（万平方米）

占总供热面积

百分数（%）

热电联产

—

3917

27.13

区域锅炉房

170

453

4571

31.66

分散小锅炉房

2430

3491

4209

29.15

小炉灶采暖

16.4万户

—

1239

8.58

其他方式采暖

504

3.49

合计

14400

100.0

（二）热网现状

目前，我市现有的集中供热热网主要有以哈尔滨市热电厂为主热源的原动力区热网和香坊区热网、以哈尔滨发电厂为主热源的南岗区热网、以哈尔滨化工热电厂为主热源的开发区南岗集中区热网、开发区哈平路集中区热网、开发区迎宾路集中区热网、以华能热电厂为主热源的道里区热网、以哈尔滨华欣热电厂为主热源的道外区热网。

（三）环境评价

近年来，哈尔滨市的燃油、燃气及电力等清洁能源的应用虽逐年增多，但能源消费结构以煤为主的格局并未发生大的变化，大量燃煤排放的污染物仍是造成哈尔滨市区大气环境污染的主要根源。

2006年，市区空气首要污染物可吸入颗粒物年均值为0.104毫克/立方米。

全年空气质量达到和好于二级的天数为304天，占全年总天数的83.28%。

夏秋两季空气质量基本上达二级，冬季和春季大风日多超二级为轻度污染。

主要原因是以煤为主的能源结构不合理，冬季煤烟污染严重，春季扬尘污染更为显著。

二氧化硫年均值为0.034毫克/立方米、二氧化氮年均值为0.050毫克/立方米，均达到国家二级标准。

降尘年均值14.28吨/平方公里·月，未达标。

2006年，哈尔滨市固体废物产生总量为1348.47万吨。

其中，城市生活垃圾产生量为109.91万吨，占固废总量的8.15%；工业固体废物产生量为1238.36万吨，占固废总量的91.83%，主要为粉煤灰、煤矸石、尾矿、炉渣等。

二、主要供热方式的技术比较

（一）各种供热方式的热源结构

1.燃煤锅炉房热源。

这类热源由于历史的原因和我国能源资源的构成，使得我国供热的热源主要以燃煤锅炉房为主。

据资料表明，我国的能源资源中煤占70%，而煤作为供热燃料是最好的利用途径。

2.热电厂热源。

热电联产具有提高能源利用率、改善供热质量等特点，是目前提倡的一种供热热源。

一些有热电厂的城市均建设了城市供热管网，得到了较好的效益，并逐渐在发展。

3.燃气为热源。

燃气包括天然气、液化石油气、煤气等。

近些年，一些天然气田的发现，以及有的煤田直接生产煤气等，使得在采暖地区利用燃气作为热源来供热越来越普遍，甚至一些城市还推出了优惠政策鼓励用燃气供热。

燃气作为燃料有些用于区域锅炉房，而更多的是用于单体、户用燃气炉。

4.电力为热源。

我国近几年电力的发展，为直接采用电能供热提供了先决条件。

电暖气、电热膜、电缆线、电热板的供热方式应运而生。

除此之外，还有单栋建筑物电锅炉供热、单户的电锅炉供热。

5.轻质油为热源。

轻质油作为燃料生产热源在一些场合也被用于热水供热。

目前的燃油锅炉既有供整栋建筑物的燃油锅炉，也有小型的单户燃油锅炉。

6.利用热泵的热源。

利用电驱动的热泵将空气中的低温热能转化为可供热的高温热能，称为空气热泵供热；将地表水或地下水及地表土壤中的低温热能用热泵转化为可供热的高温热能称为水（地）源热泵供热系统。

目前已在市区少量建筑物中采用。

（二）各种供热方式的技术特性

随着经济的发展，供热技术越来越先进，供热方式也日趋多元化，目前国内主要采用的供热方式有热电联产、区域锅炉房、各种电采暖和热泵等。

这些供热方式的技术特性如表2所示。

表2　　　　　　国内各种供热方式的技术特性

能源种类

供热方式

主要采暖设备

热效率（%）

优势

劣势

煤炭

热电联产

热电机组厂、热网、热力站、散热器

技术成熟，供热能力大，节能效果好，供热质量高，符合国家能源政策

投资大，建设周期长，热损失大，分户计量难度大，管理费用高，经济效益低

区域锅炉房

锅炉（燃煤）、热网、动力站、散热器

技术成熟，建设周期较短，调峰灵活

投资较大，环境效益较差，热损失大，分户计量难度大，节能效果较差

天然气

燃气锅炉房

锅炉（燃气）、热网、动力站、散热器

技术成熟，环境效益好，占地较少，建设周期短

设备投资较大，安装费用较高，运行费用高

油

燃油锅炉房

锅炉（燃油）、热网、动力站、散热器

技术成熟，环境效益好，占地较少，建设周期短

设备投资较大、运行费用高、油料储存困难

电力

电暖气

电暖气设备

安装简单，使用方便，升温速度快，调节灵活，美观清洁

运行费用高

电热膜

变压设备、电热地膜、温控器、T型电缆

（终端）

高新技术，投资较小，安装方便，寿命长，无污染，安全舒适，有利于行为节能

安装条件要求高，需符合国家节能建筑标准

地能

水源热泵

热泵机组，室内末端设备

99～115

技术成熟，可实现热、水、冷联供，节能和环保效果好，运行成本较低

一次性投资较高，受水源资源分布情况制约

地源热泵

热泵机组，室内末端设备

99～115

技术成熟，可实现热、水、冷联供，节能和环保效果好，运行成本较低

一次性投资较高，受地能资源分布情况制约

三、主要供热方式的经济比较

哈尔滨市位于东经125°42′～130°10′，北纬44°4′～46°40′之间，室外系统计算温度为－26℃，冬季室外平均温度为－10℃，供暖期179天。

经济分析采用综合投资及运行费的年费用总体评价方法。

其中，总投资包括室外部分（锅炉房、外网）、室内部分（管道、散热设备），电热膜系统要考虑供配电工程费用。

运行费用是指运行过程中达到供热要求发生的全部费用。

供热规模与热负荷指标不同将直接影响到供热系统总投资和年运行费用，为了使各方案具有可比性，考虑到目前节能建筑的增加，根据《民用建筑节能设计标准（JGJ26-95）》规定，以单位面积耗热量21.9W/m2作为计算依据。

并设定一些所有系统所共有的因素：

一是建筑类型均为住宅，室内设计温度均为18℃，连续供热；二是由于供热指标的一致性，各种热源热水供热系统拥有同样容量的锅炉，以及相同规模的外网和室内系统；三是建筑的结构、保温性能均相同。

在供热方式的比选中，本文选择了六种供热方式进行比较，如表3所示：

表3 哈尔滨市供热方案比较

序号

具体方案

方案一

热电联产

方案二

集中燃煤锅炉房供热

方案三

集中燃油锅炉房供热

方案四

集中燃气锅炉房供热

方案五

热泵供热

方案六

电热地膜供热

（一）初投资比较

经济分析中，投资的定义一般指投入的资金额度。

项目投资由项目直接费用、间接费用、预备费（不可预见费）、投资方向调节税、流动资金以及建设期贷款利息等组成，如表4所示。

表4 项目总投资的具体内容

要素

项目投资具体内容

直

接

费

用

建筑工程费

包括各种建筑物、构筑物、列入房屋工程预算内的暖通、给排水、照明、煤气等设备的价值及装饰工程，列入建筑工程预算内的各种管道及电力、电讯电缆敷设的设备基础，各种混凝土和钢结构构件的制作安装，水利、防空、防洪等工程所花费的费用，本文中主要是指构筑物（锅炉房）建设费用。

设备购置费

指购买各种设备、工具、仪器所花的费用。

安装工程费

指设备安装时所花费的费用，其中包括生产、动力、起重与运输、建筑物与构筑物的暖通、给排水、照明等安装工程的费用。

间

接

费

用

指不属于直接用于工程建设的投资，具体包括：

（1）土地使用费；

（2）建设单位管理费；（3）勘察设计费；（4）研究试验费；

（5）建设单位临时设施费；（6）工程监理费；（7）工程保险费；

（8）引进技术和进口设备其他费用；（9）工程承包费；

（10）联合试运转费；（11）生产准备费；（12）办公和生活家具购置费。

预

备

费

预备费指在初步设计和概算中不可预见的工程费用，主要有：

（1）设计和施工过程中，批准的初步设计和概算范围内增加的工程和费用；

（2）设备、材料的代用和价差；

（3）一般自然灾害造成的损失和预防自然灾害所采取的措施费用；

（4）主管部门验收时，验收小组为鉴定工程质量必须开挖和修复的隐敝工程的费用。

流动资金

流动资金指企业用于购买原材料、燃料，储备商品，支付职工工资和其它产费用所需的处于生产领域供周转使用的资金，分为自有流动资金和借入流动资金两部分。

贷款利息

所有建设期内的贷款总额包括用于工程建设贷款和流动资金贷款，按规定均应付利息，该利息也可列入总投资。

经计算，各种供热方案的初投资总额比较如表5所示。

电热膜的初投资最小，热电联产项目初投资次之，热泵的初投资最大。

但热泵系统实际上是包括了冬季供暖、夏季供冷并可同时供应热水，等于是一机三用，同时省去了锅炉房、空调机和热水器，虽然初投资较高，但综合算起来并不算高，具有较好的应用前景。

表5　　　　　各种供热方案初投资比较表

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　单位：

元/m2

项目

热电联产

区域锅炉房

热泵

电热膜

燃煤锅炉

燃油锅炉

燃气锅炉

热源

45.52

40.97

27.74

—

热网

37.77

55.65

37.77

－

室内

100.90

其它

—

15.14

46.23

总计

118.29

131.62

119.91

146.74

198

100.9

年折算值

15.84

18.87

17.19

21.04

26.51

12.15

（二）能耗比较

1.各种方式热损失的确定。

供热一般由三个主要环节构成：

热源、管网和建筑物，其能源消耗主要有燃料转换，输送和分配过程的损失和建筑散热构成。

随着建筑节能的不断发展，建筑物本身的能耗逐渐降低，为了使得供热方式适应并跟上建筑节能的步伐，对供热系统各环节的能耗分析就显得日益突出和重要。

各种供热方式造成能耗差异的主要原因有：

（1）建筑散热。

供热的目的就是向建筑物内补充热量，使其与散失的热量平衡，从而实现室内的热舒适。

根据《民用建筑节能标准》的规定，哈尔滨地区耗热量的指标为21.9W/m2。

（2）不均匀热损失。

由于集中供热系统的不均匀而末端无效的调节手段和激励调节的机制，流量大的用户为防止室内过热，只能开窗进行调节，导致建筑物散热量增大造成过量热损失。

这是导致集中供热建筑物实际耗热量大于根据建筑保温状况计算值的主要原因。

在目前的调节水平下，集中供热的不均匀热损失为建筑实际需要热量的30%～40%，约6.57～8.76w/m2。

由于集中供热的管网难以调节或没有进行有效的初调节，促使各种失调现象而产生的为满足供热“不利”用户的供热要求，系统加大供热量，导致部分用户过热开窗，使得建筑物的实际散热量显著增加。

这部分损失可能比实际管网热损失还要大，目前大多数集中供热系统现有的调节手段和调节水平很难减少这部分损失。

（3）管网热损失。

包括保温热损失和漏水热损失，其中管网漏水热损失占管网热损失的比例很小。

一是室内管网。

管网布置在室内，其散发的热量也用于加热建筑，因此不形成直接的热损失。

楼内管网一般与室外管网直连，其由于漏水造成的热损失与室外管网一并考虑；二是室外管网。

换热站至建筑热入口之间的热损失、保温网热损失与管网敷设方式（直埋/管沟）、建造年代、保温水平、管网规模、供回水温度和维护水平等都有关。

一般室外管网热损失为2.63～4.38W/m2（含泵耗）。

高温热力管网与室外管网相比，其长度并不大，但保温水平和管理水平远高于室外管网，因此热损失较小。

目前，哈尔滨城市热网热源供水温度与大多数热力站处测出的供水温度之差均小于2℃，回水干管温差应更小些，总损失温差在3℃左右，现在供热高峰期供回水温差约为65℃，城市高温热力管网热损失不超过输送热量的5%，约为1.5W/m2（含泵耗）。

因此，管网热损失约为4.13～5.88W/m2。

2.各种方式的燃料消耗量的确定。

根据《城市热力网设计规范》计算年供热总耗热量，可以计算出哈尔滨地区建筑物单位全年耗热量为0.339GJ/㎡，各种类型燃料的发热值及不同热源供热系统的热效率，并可以计算出各种供热方式能耗情况，如表6所示。

表6　　　　　　　各种供热方式的能耗对比表

项目

热电联产

燃煤锅炉

燃油锅炉

燃气锅炉

热泵

电热膜

燃料量

20.69kg/（㎡·a）

23.45

kg/（㎡·a）

9.01kg/（㎡·a）

10.82

Nm3/（㎡·a）

31.85

kwh/（㎡·a）

93.63

kwh/（㎡·a）

折合成标准煤量

㎏/（㎡·a）

14.78

16.75

13.13

12.87

37.83

通过分析得出供热规模越大、供热环节越多，供热耗能就越大。

分散采暖的能耗仅以建筑耗热为主，区域集中供热的能耗则是由建筑耗热、不均匀热损失和室外管网损失组成，而城市集中供热还包括高温热力管网损失。

对于集中供热，不均匀热损失占供热能耗的比例很大，当建筑保温性能得到改善后，这部分损失的比例将越来越大，对于城市集中供热而言，建筑能耗占供热能耗的66%、各项损失占34%。

当仅仅改善建筑保温水平时，虽然建筑耗热量降低了，但如果管网保温和调节没有得到相应的改善，各项热损失数值将基本保持不变，所占比例将增大。

因此，对于集中供热，怎样减少管网热损失和不均匀热损失变得越来越重要，随着建筑围护结构节能力度不断加大，应充分重视不均匀热损失。

虽然输配环节热损失很大，燃煤热电联产依然是各种供热方式中能耗较低的。

在环保条件允许的条件下，应坚持燃煤热电联产集中供热。

煤的燃烧效率随锅炉容量的增加而增加，而且大型燃煤锅炉房有利于管理和污染处理，因此燃煤锅炉房供热应与热电联产项目合理配合，且用于调峰建设为宜。

天然气锅炉的热效率普遍较高，但天然气的成本很高，应尽量靠近用户布置，避免管网输配环节损失，宜以小规模分散为佳。

直接电热供热消耗高品位的电能，虽然能源利用不尽合理，但考虑到行为节能，用户末端可进行很好的调节，所以在实际的应用中能源的消耗量会大大的降低。

因此，由于环境和电力调峰等原因而在要求电力供热的同时又给予一定优惠政策的前提下，电热膜技术也得到了相应的应用。

热泵技术供热是各种供热方式中能耗最低的，如距可利用的地表（下）水源、污水源较近，应优先利用热泵技术供热。

需要指出的是，每一种供热方式的存在都有其合理的一面，也都有其适用的条件范围。

供热方式的比较和选择是一项复杂的工作，涉及多方面的因素。

不同的供热方式有各自的特点和适用性，当从不同的角度来评价不同的供热方式时，一般来说是不具有可比性的，很难用单一的指标对其进行评价，即不存在所谓的“最优的供热方式”。

（三）年运行费用及供热成本比较

1.年运行费用，共包含八项：

（1）燃料费。

热作为供热工程的产品，其燃料费是总成本中最主要的部分，各种能源、燃料的单位价格见表7。

表7　　　　　　　　　　　燃料价格表

燃料种类

电（元/度）

水

（元/吨）

天然气（元/m3）

原煤（元/吨）

油

（元/吨）

实行峰谷电价采暖

不采用峰谷电价采暖

平价

（其他时段）

峰时（16:

00～21:

00）

谷时（22:

00～6:

00）

正常情况

超出300KWh

价格

0.284

0.564

0.204

0.51

0.41

400

5487

（2）水费。

主要是指在热生产和输送过程中用于购买所消耗水的费用（不含生活用水）。

单纯供热用水的消耗主要是指系统的第一次注水量。

（3）电费。

供热工程热的生产、输送过程中，用于外购所有用电设备消耗电能的费用。

包括循环水泵、补给水泵、鼓（引）风机、上煤除渣、锅炉炉排的运行电耗。

（4）材料费。

材料费指供热工程的热生产和输送过程中，维护管理所耗用的材料、备件、低值易耗品的费用（燃料、水、电除外）。

单纯供热系统主要指供热系统需补充的软化水的制水费用。

（5）折旧费。

目前供热工程项目基本折旧率为4.8%。

（6）大修理费。

目前大修理费率按2.5%计算。

（7）工资及福利。

工资包括生产和管理人员的工资、附加工资，可按实际定员以及年人均工资估算。

福利费包括职工医疗费、福利基金、奖励基金等，按工资总额的14%计算。

职工人数由可行性研究报告中的定员数得到，也可按单位供热量指标估算，经常采用的指标为1.5～2.5人/（GJ/h）。

（8）其他费用。

其他费用指上述七项中没有包括的成本费用，如办公费、差旅费、科研教育经费及生产流动资金贷款利息等。

其他费用估算一般是参考同类企业的指标按单位供热量指标估算。

单位供热量指标参考数据为1～2.5元/GJ。

也可根据职工总数估算，具体参考指标为3000～4000元/人·a。

由以上计算得出各种供热方式的运行费用组成如表8所示。

表8　　　　　　　各种供热方式的运行费用组成

单位：

元/m2

项目

热电联产

燃煤锅炉

燃油锅炉

燃气锅炉

热泵

电热膜

燃料费用

8.28

9.38

49.45

21.63

0.00

折旧费

5.68

6.32

5.76

7.04

4.75

2.02

大修费

2.96

3.29

3.00

3.67

2.48

0.00

电费

1.57

1.32

1.52

9.94

29.21

水费

0.45

0.05

0.23

0.05

0.00

工资及福利费用

1.51

0.73

1.61

1.75

0.00

材料费

0.28

0.40

0.00

其他

0.47

0.36

0.53

0.00

合计

21.19

21.85

62.50

36.63

18.97

31.23

注：

此表计算中未考虑行为节能。

通过比较：

热泵的运行费用最低，热电联产次之（联产好处归热），燃煤锅炉仅比热电联产稍高。

相比较而言，燃气、燃油锅炉的运行费用就相当高了。

电力直接加热的电热膜方式虽然运行费用（主要是电费）较高，但因电热膜具有分户计量、分室控温的特点，在实际运行过程中可以实现有效的行为节能，具体情况将在下文中研究。

2.年计算费用比较。

本文所采用的年总费用法，其实质是将初投资经折算后，与运行费用相加。

在必要的限定条件下可以进行模拟计算，计算结果如表9所示。

表9　　　　　　　各种供热方式的年计算费用组成

项目

热电联产

燃煤锅炉

燃油锅炉

燃气锅炉

热泵

电热膜

初投资年折算值

15.84

18.87

17.19

21.04

26.51

12.15

运行费用

21.19

21.85

62.50

36.63

18.97

31.23

年计算费用

37.03

40.72

79.69

57.67

45.48

43.38

初投资占的比例

0.43

0.46

0.22

0.36

0.58

0.28

运行费用占的比例

0.57

0.54

0.78

0.64

0.42

0.72

3.供热成本比较。

所谓供热成本指供热工程中所耗费的生产资料以及所提供的劳动的货币表现，是供热价格的基本组成部分。

供热成本项目主要包括：

生产成本、管理费用、财务费用和销售费用。

经过典型案例分析，各种供热方式的供热成本比较如表10所示。

表10　　　各种供热方式供热成本比较

单位：

元/GJ

方案

单位供热成本

方案一（热电联产）

29.09

方案二（区域燃煤锅炉）

33.16

方案三（区域燃油锅炉）

103.38

方案四（区域燃气锅炉）

88.18

方案五（热泵）

78.08

方案六（电热膜）

86.23

（四）投资回收期比较

2007年哈尔滨市热费由原来的31.15元/㎡调整到34.55元/㎡，根据对各种供热方式的

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