摘要:为了减少冬季燃煤污染、改善空气质量,我国北方许多城市开始推广“煤改气”“
煤改电”,一系列政策补贴也相应出炉,电取暖获得新的市场机遇。石墨烯是一种较好的电发热材料,但由于市场混乱、客户认可度、产品质量等问题,一直以来未大范围推广。现今
煤改电市场突飞猛进,政府对石墨烯
电采暖新兴产品持积极态度,给予准入机会,短期市场机会看好,长期需看产品能否经受市场考验。
一、电取暖市场空间
1.我国北方取暖现状
2017年12月,十部委联合发布《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》及《北方重点地区冬季清洁供暖“煤改气”气源保障总体方案》。《规划》提出,至2019年,北方地区清洁取暖率达到50%,2021年达到70%。按照规划,北方清洁供暖面积5年需要增长108%,5年复合增速16%。《规划》对“2+26”重点城市提出率先实现清洁取暖的高要求,至2021年,城市城区全部实现清洁取暖,县城和城乡结合部清洁取暖率达到80%以上,农村地区清洁取暖率60%以上。
目前农村清洁取暖主要方式:一是电代煤。包括传统的即热式空调、
电暖器、
电锅炉、空气源热泵等,以及新兴的蓄热式
电暖器、
电锅炉、地埋电热膜和碳纤维电热板等,除热泵以电为动力、耗电少外,其他均为电能转化成热能、电负荷高,推广规模受电力电网制约。二是气代煤。主要是燃气
锅炉、户用壁挂炉等。由于气代煤可同步满足炊事、取暖和用水等需求,且建设周期短、投资相对小,易于被接受。三是新型供暖取暖。利用新能源、新技术、新模式的分布式供暖和分散式取暖,包括地热、生物质、醇葵燃料和光热+等方式,普遍运行成本低、可持续。另外,光热+的热能主要来自太阳能,用电或用气作为辅助热源只是少量补充。
截至2016 年底,我国北方地区城乡建筑取暖总面积约206 亿平方米。其中,城镇建筑取暖面积141 亿平方米,农村建筑取暖面积65 亿平方米。“2+26”城市城乡建筑取暖面积约50亿平方米。我国北方地区取暖使用能源以燃煤为主,燃煤取暖面积约占总取暖面积的83%,天然气、电、地热能、生物质能、太阳能、工业余热等合计约占17%。取暖用煤年消耗约4 亿吨标煤,其中散烧煤约2 亿吨标煤,主要分布在农村地区。北方整体清洁取暖率34%:天然气供暖占比11%,22亿平方米;
电供暖占比2%,4亿平方米;可再生能源占比4%,8亿平方米(地热5亿、生物质2亿、工业余热1亿);清洁燃煤集中供暖(实现超低排放)17%,35亿平方米。
2.电取暖现状及市场空间
电供暖方面,政府提出,以“2+26”城市为重点,在热力管网覆盖不到的区域,推广碳晶、石墨烯发热器件、电热膜、蓄热
电暖器等分散式
电供暖,科学发展集中
电锅炉供暖,鼓励利用低谷电力,有效提升电能占终端能源消费比重。到2021 年,
电供暖(含热泵)面积达到15 亿平方米,其中分散式
电供暖7亿平方米,
电锅炉供暖3 亿平方米,热泵供暖5 亿平方米。城镇
电供暖10 亿平方米,农村5 亿平方米。
电供暖带动新增电量消费1100 亿千瓦时。
图:各种清洁热源2017-2021规划
供热面积及5年复合增速(亿平方米)
在北方地区,独立供暖已经成为集中供暖的有利补充和替代;京津冀地区及全国对与防治大气污染的需求,京津冀及周边地区5年内将强力推行削减“燃煤”的行动,这将在城镇居民以及农村居民原来分散燃煤供暖领域中,形成了一个特殊的燃气或用电的分散供暖刚性需求市场。据保守的估计,规模将超过500万户。而南方地区,受恶劣天气影响,居民生活水平的提高,独立供暖的关注度显著提高。2017年独立采暖市场规模预计620亿,
电采暖预计达280亿,
电采暖约占45%。
表:
电供暖发展路线及适用条件
分散式
电供暖:适合非连续性供暖的学校、部队、办公楼等场所,也适用于集中
供热管网、燃气管网无法覆盖的老旧城区、城乡结合部、农村或生态要求较高区域的居民住宅。
电锅炉供暖:应配套蓄热设施,适合可再生能源消纳压力较大,弃风、弃光问题严重,电网调峰需求较大的地区,可用于单体建筑或小型区域
供热。
空气源热泵:对冬季室外最低气温有一定要求(一般高于-5℃),适宜作为集中
供热的补充,承担单体建筑或小型区域
供热(冷),也可用于分户取暖。
水源热泵:适用于水量、水温、水质等条件适宜的区域。优先利用城镇污水资源,发展污水源热泵,对于海水或者湖水资源丰富地区根据水温等情况适当发展。对于有冷热需求的建筑可兼顾夏季制冷。适宜作为集中
供热的补充,承担单体建筑或小型区域
供热(冷)。
地源热泵:适宜于地质条件良好,冬季供暖与夏季制冷基本平衡,易于埋管的建筑或区域,承担单体建筑或小型区域
供热(冷)。
二、石墨烯在电热领域应用
1.电热膜种类及特点
电热膜制热原理是产品在电场的作用下,发热体中的碳分子团产生“布朗运动”,碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击,产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递,其电能与热能的转换率高达98%以上。电热膜供暖系统是区别于以散热器、空调、暖气片为代表的点式供暖系统、以发热电缆为代表的线式供暖系统。
据国家2011年出台的《低温辐射电热膜》(JG/T286-2010)建筑工业行业标准,按发热体的不同,低温辐射电热膜分为金属基电热膜、无机非金属基电热膜、高分子电热膜三类。其中无机非金属基电热膜又分为“碳基油墨电热膜”和“碳纤维电热膜”两类。市场上99%的电热膜产品由金属丝电热膜、碳纤维电热膜、碳晶板电热膜、PTC陶瓷电热膜、碳基油墨电热膜占据。