甘肃省炊具电能替代空间研究

焦杰，何永秀

（华北电力大学经济与管理学院，北京102206）

甘肃省炊具电能替代空间研究

焦杰，何永秀

（华北电力大学经济与管理学院，北京102206）

2013年国家电网公司在其经营区域全面启动电能替代工作,倡导“以电代煤、以电代油、电从远方来”的能源消费新模式,不断提高电能占终端能源消费比重,推进社会节能减排,提高能效[1]。而电炊具推广是电能替代的一个主要方向。传统燃气炊具使用一直以来都存在热效率低,燃气燃烧不充分,污染物排放等问题。而电炊具由于安全环保、清洁卫生、节能高效、控温精确、智能控制等诸多特点受到推广,已经成为“以电代气”的一个重要举措。

目前,国内外一些学者已经对传统燃气炊具与电炊具的能耗、成本对比情况以及电能替代的技术评价方法进行了相关的研究。文献[2]通过在印度北部农村地区实验性推广电磁炉,收集了近1 000户居民的使用数据,通过统计对比分析,提出电磁炉可以作为向印度农村地区推广的清洁炊具。文献[3]通过实验测量,集合数值模拟的方法来研究电磁炉与锅之间的热效率传导。文献[4]利用实验测量出搪瓷铸铁和不锈钢锅具能够在电磁炉的作用下获得更高的热传导效应,并提出电磁炉使用推广应该与此类锅具配套,以最大限度的节约能耗。文献[5]-文献[6]结合首都北京、天津地区的终端能源消费情况,从经济性和环境影响2方面来对各种终端生活用能进行比较评价,以研究电能在终端能源中的替代可行性。文献[7]通过研究北京地区能源消费情况,探究不同能源消费的成本,从经济性的角度,研究北京地区普通家庭厨房进行电气化改造的可行性。文献[8]对南京地区餐饮服务业的商用电炊具进行了问卷调查,针对市场现状对电炊具进行了经济性和社会效益评价。文献[9]通过能源消费结构分析,建立电能替代其他能源的指标体系,应用综合评价模型进行分析评价,为进一步推广电能消费起到一定的理论支持。以上研究并未涉及炊具电能替代的具体方案,以及如何测算替代空间。

甘肃省当前面临着较为严重的新能源消纳问题,大力推行电能替代工作是解决方案之一,其电能替代潜力巨大[10]。本文在提出甘肃省炊具电能替代方案的基础上,提出了一个简单的炊具电能替代测算模型,参考甘肃省相关行业厨房统计数据,对甘肃省炊具电能替代的替代空间进行测算分析,同时利用已有的评价模型对电炊具推广进行经济性以及社会效益评价。

1 炊具电能替代方案

由于长期以来喜好明火烹饪的生活方式,传统燃气灶一直以来都是我国城镇居民生活的首选。然而燃气灶一直以来都存在着诸多问题,如：燃烧不充分,热效率低,厨房环境差等。因此,为促进我国“以电代气”项目的实施,设计炊具电能替代方案如图1所示。

图1 炊具电能替代方案

如图1所示,针对不同的用户类型,提出3种实施方案。其中方案一和方案二主要针对居民等小型用户。由于受到明火烹饪的饮食文化影响,直接改造为电磁灶方案难以实施,因此设计过渡方案。方案一在不改造传统燃气灶的情况下,购进小型电磁炉,同时使用2种炊具,最后再逐步淘汰传统燃气灶。而方案二是将传统燃气灶改造为电气一体灶。所谓气电一体灶是一种整合型产品,将燃气与电磁合二为一,一边为燃气炉,连接天然气或液化气管道,一边为电磁炉。而后再逐步过渡到电磁灶。过渡方案的推行时间较长,但是可以使得居民等小型用户逐步适应电炊具,同时也有利于均摊改造成本。方案三主要针对餐饮行业,食堂等大用户,通过直接的整体改造方案,有利于整体的规划,控制改造成本,由于改造工期一般较短,改造前后效果对比显著直观。而政府部门作为电能替代的主要推动者,应当继续推行“家电下乡”等相关政策予以推动。电网公司作为电能替代的主要实施方和受益方,也应该采取主动的营销策略,采取“优惠电价”等方式引导用户选择电炊具。

2 炊具电能替代空间分析及技术经济评价模型

2.1 炊具电能替代空间分析模型

本文采用可替代电量来表示可替代空间,自建一个较为简单的测算模型,其基本原理是基于某一领域内厨房数量和市场普及率增长的准确评估,同时按照厨房电炊具的基本配置数量及基本运行功率来计算总功率,最后再结合运行时间来测算可替代电量。具体折算方法如式(1）所示

式中：Q为可替代电量;为电炊具未来的预期市场普及率为电炊具当前的市场普及率;m表示厨房数量;为第i种电炊具的功率;为第i种电炊具的配置数量;t为炊具的使用小时数;d为一年的使用天数。

2.2 经济可行性评价模型

能源的经济性是用户在选择炊具时的首要考虑因素,本文在此考虑单位可燃性能源的燃烧值转化为等效电能值,再把能源价格都换算成电价,进行经济性比较。

式中：B为1单位可燃性能源等效电能值;为1单位某可燃性能源的燃烧值;为其热效率;为1 kWh电能燃烧值,为3 600 kJ;l2为其热效率;D为折算电价;P为1单位可燃烧能源单价。

为验证炊具电能替代是否可行,本文在此建立一个考虑购置安装成本、运行成本、维修成本的经济模型,对电炊具与传统炊具的经济性进行评价。

式中：c为年平均成本;为购置安装费;为运行成本或燃料费;为维修成本;n为设备使用年限;m为燃料使用量。

2.3 社会效益可行性评价模型

电炊具的使用除了能够降低能耗,节约成本以外,还能够极大地降低污染物的排放。由于燃气的使用,每年会向大气排放大量的污染物。目前造成我国大气污染的主要污染物为二氧化硫、氮氧化物、烟尘等。本文在此利用2.2所求的等效电能值来进行相关能源以及电能对环境影响的测定比较。

式中：G为污染物折算量;E为某能源某类污染物的排放系数;B为1单位可燃性能源等效电能值。

3 算例分析--以甘肃省为例

3.1 甘肃省炊具电能替代空间分析

考虑到甘肃省不同用户对于电炊具的功率需求存在区别,因此本文针对甘肃省电炊具使用实际情况,分4个领域来分别进行测算,如图2所示。

(1）餐饮业厨房

甘肃省餐饮业近年来发展迅速,甘肃省第三次全国经济普查主要数据公报[8]显示,甘肃省2013年餐饮业共有企业法人单位1 240个,从业人员4.4万人,同时每年的增长率保持在15%左右。公报中同时指出住宿和餐饮业有证照个体经营户有51 399个。此数据整体包含街头林立的各类个体户小饭店,以及归属住宿业的旅游饭店、酒店自备餐厅等。由此可以基本确定甘肃省餐饮业厨房大概在5万户左右。其中几乎全部采用以天然气、液化石油气等为主的燃气炊具。餐饮业厨房与居民家庭厨房有所不同,主要采用大功率的商业电炊具设备,当前我国市场流通的商用电炊具功率一般在3 kW～35 kW之间。结合甘肃省电炊具市场的实际情况,空间分析模型相关参数的评估数值如表1所示。

图2 甘肃省电炊具主要需求领域

表1 餐饮业厨房相关参数评估值

(2）企事业单位食堂

依据《甘肃省第三次全国经济普查主要数据公报(第一号）》可知,2013年年末,甘肃省有法人单位130 872个(其中企业法人67 455个,机关、事业法人25 125,社会团体和其他法人38 292）,产业活动单位180 354个。而企业法人中,国有企业、集体企业,外资企业等大中型企业6 424个。同餐饮业厨房与居民家庭厨房不同,企事业机关单位食堂主要是“吃大锅饭”模式,能源使用较为集中,消耗功率较大,由此需要的是超大功率电炊具,参数评估值如表2所示。

表2 企事业单位机关食堂相关参数评估值

(3）学校食堂

学校食堂由于服务人数众多且较为集中,也一直是能源消耗大户。从甘肃省教育厅2012年教育事业统计简报中可以得出,甘肃省学校统计情况如表3所示。

表3 甘肃省学校统计情况

食堂一直以来都是学校的标准配置,以高中教育学校平均2个食堂、高等教育平均3个食堂,其他学校平均1个食堂来计算,甘肃省学校食堂的厨房大致在1.7万间左右。同企事业机关单位食堂一样,学校食堂也主要是“吃大锅饭”模式。参考企事业机关食堂的计算方法以及相关的参数评估值(由于学校寒暑假的存在,营业时间改为190天）,可以得出,即学校食堂电炊具的可替代电量在7.441亿～9.320亿kWh之间。虽然如此,但是由于甘肃省就学人口的限制,除非电炊具普及率的上升,否则其可替代空间增量将何难获得提升。

(4）居民家庭厨房

依据国家统计局2010年第六次全国人口普查数据来看,甘肃省全省常住人口为25 575 254人,共计7 113 833户,详细统计情况如图3所示。

图3 甘肃省居民户数统计情况

当前电炊具的使用主要集中于城镇居民厨房,不考虑集体户,城镇居民家庭户共计275.796万户。甘肃省城镇居民主要还是使用传统炊具,以燃气、燃油等为主,电炊具的市场占有率目前只保持在15%左右,可提升空间巨大[9],其参数评估数值如表4所示。

表4 城镇居民厨房相关参数评估值

综上所述,以上四大类用户以电代气替代空间对比分析如图4所示。

图4 4类用户替代空间对比分析

从图4可以看出,在未来几年,企事业机关食堂和餐饮业是甘肃省电炊具推广的主要领域。教育系统可替代空间与其他相比虽然不具优势,同时受到甘肃省常住人口限制,其增长潜力也明显不足,但是也不能忽视。居民生活可替代空间最小,但是其电炊具使用数量最多,覆盖面最广。

3.2 甘肃省炊具电能替代经济可行性分析

利用可行性评价模型,结合甘肃省相关能源价格,计算结果如表5所示。

表5 天然气、液化气电价折算结果

居民生活与一般工商业销售电价如表6所示。

表6 甘肃省居民生活与一般工商业销售电价一览

对于餐饮行业而言,由于一般工商业电价(由于餐饮行业电压等级不高,此处采用1 kV～10 kV等级电价）较居民用户而言偏高,因此天然气相对于电能还是在经济性方面更胜一筹,而对比液化气,电能则拥有一定的经济性优势,同样存在较大的替代空间。

以上是只考虑了燃料费用的经济性情况,此处分析全成本效益情况。本文以美的品牌电磁灶(C2-2ST3304）和燃气灶(JZT-QL303B）进行对比,其中燃气灶含2款(使用天然气和使用石油气）。该2款产品功率大致相等(燃气灶4 kW,电磁灶4.3 kW）。

其中,假设每天以常规功率(电灶具1.5 kW,燃气灶具2 kW）使用炊具2 h(电磁灶运行成本电价按照平段电价计）,一年按照360天计,维修费用按照购置成本的20%计取,使用年限按照国家燃气灶具安全管理规程取6年,具体计算结果如表7所示。

表7 平均成本对比

从全成本经济效益分析来看,电磁灶平均成本为890.8,低于天然气灶和液化石油气灶,具有很强的替代性。

3.3 甘肃省炊具电能替代社会效益可行性分析

利用社会效益可行性模型,结合甘肃省实际情况,计算结果如表8所示。

表8 天然气、液化气污染物排放测定

其中电能污染物排放量取值于火电生产度电排放量。从数据直观来看,电能的清洁度似乎并不是特别突出。但实际上,电能污染物排放只考虑了火电,并未考虑光电、风电、水电等清洁能源的零污染情况;同时,以上数据只是等效能值的统计数据,并未考虑在实际使用中的等效能值的实际效率。因此综合而言,电能清洁度较高。同时电能消耗过程中不产生任何污染物,是真正的清洁能源,将极大的改善厨房环境,为厨房人员营造良好的工作氛围。同时电炊具使用噪音较小,无明火燃烧、无燃烧泄漏,可避免人员及环境安全隐患,还进一步突破了场地使用限制。

4 电炊具推广政策建议

虽然电能替代意义巨大,同时也存在极大的潜力,但是在实际推广过程中依然需要政策的支持。针对甘肃省的实际情况,提出以下建议。

(1）采取“以点带面”的辐射推广策略,有针对性的推进炊具电能替代。在前期,电网公司应当与政府部门加强合作,主要针对各个可替代领域的可替代空间较大的企事业单位(12.747亿kWh）和餐饮业(10.152亿kWh）,推广电炊具使用,以形成示范效应。后期逐步过渡到覆盖面广、可替代空间增长潜力大的中小型企业和广大用户。

(2）加强电炊具经济性和环保性的宣传。电炊具使用从长期来看经济性更好(电磁灶年平均成本890.8元,低于天然气灶950.96元和石油气灶1 501.46元）,而这一点往往为消费者所忽略。因此电网公司可以通过举办社区宣传活动、上门走访等途径加强电炊具的经济性和环保性的宣传。

(3）政府应当继续推行“家电下乡”政策,以补贴的形式推动电炊具的销售和使用。同时尝试扩展政策覆盖面,使部分符合条件的城镇用户也能得到政策惠及。

(4）电网公司作为电能替代的主要实施方和受益方,也应当采取激励措施以推动电能替代。电网公司可以以国网商城为平台,实行产品组合的营销策略,将电炊具与电能捆绑销售,通过给予电炊具能耗一定的电价优惠,以间接补贴用户设备置换成本,鼓励居民购置和使用电炊具。

5 结束语

通过以上分析,可以看出未来甘肃省炊具电能替代空间巨大,同时增长潜力也较大。随着电能替代的逐步实施,电炊具逐步推广,居民节能意识的加强,电炊具将逐步取代传统炊具,成为人们餐饮生活的首选。D

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[11]甘肃省统计局.甘肃省第三次全国经济普查主要数据公报[EB/OL].(2015-03-23）[2016-10-25]http:// www.gansu.gov.cn/art/2015/4/15/art_4420_233542.html

The study on electric cooker alternative space in Gansu province

JIAO Jie,HE Yong⁃xiu
(School of Economics and Management,North China Electric Power University,Beijing 102206,China）

在电能替代的背景下,提出了以电炊具替代传统燃气炊具的方案。根据用户的不同分类,采用一种较为简单的测算方法来测算可替代空间,并进行替代方案的可行性分析。最后结合甘肃省实际情况作算例分析,希望为我国实施电能替代方案提供一定的参考。

电能替代;电炊具;替代空间;折算电量

Under the background of electrical energy alterna⁃tive,this paper proposes a solution that uses electric cookers in place of gas cookers.According to different categories of users,this paper uses a relatively simple calculation method to measure the al⁃ternative space,and conducts a feasibility analysis.Finally,this pa⁃per does a calculation with the actual situation of Gansu Province as a numerical example.We hope to provide some reference for electric power alternation program.

electric power alternation;electric cookers;alter⁃native space;conversion quantity of electric energy

1009-1831（2017）02-0030-06

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.008

F407.61

B

2016-10-25；

2016-12-26