摘 要 电采暖以其环保、节地、节水、节材和高度的安全性、舒适性和可调控性，已为广大消费者认可，但其是否节能和运行费用的高低却一直受到人们质疑。

本文通过对电网电力冬季负荷曲线和电力生产、输配和销售特点的分析，说明应用国际领先的创新技术——“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”对电采暖进行集中控制、管理，可以创建电热集中供暖新产业，达到对电网电力进行“负荷整形”、“移峰填谷”的目的，使冬季电采暖谷期电利用率达到85%以上，不仅极大地节约了谷期电这一宝贵的清洁能源，同时使电采暖的运行费用降低35%以上。

“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”已获国家知识产权局《发明专利证书》（专利号：200410021073.5）。其查新结果表明：该项发明专利在国内、外具新颖性。系统在北京地区运行一个采暖期后获选参评北京市2006年度科技成果奖。

 关键词 谷期电能  峰谷分时电价  电采暖组群计算机（网络集中）控制系统  电热集中供暖  发明专利

一、我国冬季电网存在的大量谷期电能是一种亟待开发利用的清洁能源 

人们普遍认为电能作为一种高品位能源用于低温采暖是不经济的，但认真研究电能在生产、输配、消费过程中的特点，我们可以发现：

1）由于电能的不可储存性，其生产和消费几乎在同一时间完成；

2）电力生产的过程必须是连续的，而电力消费的过程却是非连续的。

通过对我国冬季电网典型负荷曲线的分析可以看出：我国电网电力30%时段的使用效率不足40%，而且明显呈24小时周期性变化。大量谷期电能的存在不仅使电能这一宝贵的清洁能源被白白浪费，而且会给电网安全运行造成隐患。

我们知道，我国北方城市冬季供暖负荷需求量巨大，而谷期电能的产生时段恰恰是建筑物热需求的峰值时段，同时采暖负荷又属于“可中断负荷”，如果我们根据各地区电网谷期电量，采用“直接负荷控制”手段将其用于建筑物供暖，则不仅可以使谷期电这一宝贵的清洁能源得到充分利用，而且可实现对电网电力的“负荷整形”，极大提高电网电力使用效率，仅北京市目前存在的谷期电能即可在不增加电力投资的前提下满足约5000万平方米建筑物的冬季供暖需求！

因此，国家发改委在2000年12月29日印发的《节约用电管理办法》第十六条中规定“要极积推动需求侧管理，对终端用户进行负荷管理，推行可中断负荷方式和直接负荷控制，以充分利用电力系统的低谷电能。”。嗣后，我国大部分省级电力公司均出台了峰谷分时优惠电价政策，以鼓励用户在冬季使用谷期电能采暖。

二、国内外电采暖现状及存在问题

为了平衡电网电力负荷，十九世纪末英国建成了第一座提水蓄能电站，二十世纪五十年代推出蓄能式电热设备，上世纪末欧盟又利用电视载波和带信号接收装置的蓄能式电暖器在谷期电时段通过电视信号控制电热设备停启。但其明显的缺陷是不能保证用户供暖质量和满足用户个性化热需求。

自2000年我国开始在部份城市推行峰谷分时优惠电价以来，仅北京一地就已经完成电采暖工程1000万平方米，由于没有有效的集中控制技术和管理手段，几年来运行的结果显现出以下2个突出问题：

1、  电采暖谷期电利用率不足30%。这样，推广使用电采暖不仅达不到“削峰填谷”的目的，而且将造成“峰值漂移”，甚至会出现“峰谷倒置”的现象。同时也使电采暖的平均费用高于其它采暖形式；

2、由于建筑物能效水平的不同和热损分布不同（最高可达1:5），造成部分居住于能耗高的建筑物和处于建筑物高热损部位的用户采暖费用过高。这部分用户的不满使得位于建筑物顶层、底层、西北外墙等高热损部位的房产难于销售。

三、“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”创新成果的诞生

如果我们能够对电采暖的供暖质量、用电负荷进行直接控制，实现电热集中供暖，就可以通过提高谷期电利用率而降低运行费用，如果我们把整个建筑物作为供暖单元，即把建筑物整体能耗做为计量单位，就可以使供暖费均摊，从而彻底解决了建筑物高热损部位采暖费用过高所引起的诸多问题。

通过对电采暖市场的调查和科技查新检索，我们发现国内、外还没有一种可以通过对电采暖的集中控制实现对电采暖供暖质量和用电负荷进行“直接负荷控制”的有效手段和适用产品。因此，沈阳金绿源电热供暖设备有限公司自2001年以来一直致力于利用成熟的计算机网络技术、温度传感技术、通信技术和蓄热技术实现对电热供暖负荷直接控制的研究，完成了“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”软、硬件产品的研发、定型和市场推广，并于2006年取得国家知识产权局《发明专利证书》（专利号：200410021073.5）。其查新结果表明：“该项发明专利在国内、外具新颖性”。系统配套的所有产品均通过国家相关部门检测和强制认证。系统经北京、沈阳等地三个采暖期运行结果表明：电采暖能耗谷期电利用率达到85%以上，供暖运行费用比照传统电采暖降低35%以上。系统在北京地区运行一个采暖期后获选参评北京市2006年度科技成果奖。

四、“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”简介

1，系统原理图

2，系统配置及功能

A-电热集中供暖网站（供暖授权中心）

功能：

（1）提供固定的IP地址，实现电采暖系统的网络集中控制。

（2）针对不同用户、经销商、代理商提供不同的授权控制密码，实现不同监控功能。

（3）保存用户地址码、建筑平面图、系统竣工图、功率配置、供暖质量等相关资料。

（4）定时循检用户供暖状态。

（5）供暖系统出现故障时自动报警。

B-小区电采暖服务器

功能：

（1）接收授权控制密码，打开“网络控制器”，启动供暖运行、监控服务。

（2）采集、显示、自动记录并保存整个采暖期户外温度、各供暖区域室内温度和不同时段采暖耗电量曲线。

（3）自动记录并计算每日各个不同时段电采暖耗电量、电费及总耗电量、总电费、谷期电利用率、运行小时数，并累计，在采暖期结束后出具运行数据报表。

（4）将相关数据上传至“电热集中供暖网站”。

（5）监控各供暖区域运行状态，警示故障。

C-网络控制器

功能：

（1）执行“电热集中供暖网站”、“小区供暖服务器”下达的温控指令，并下传至“室内温度传感控制器”，自动控制各采暖区域在不同时段、不同状态（有人/无人/防冻）下采用不同的加温策略。控制电热设备的启停。

（2）执行特殊状态下的特殊目标温度指令。

（3）根据“户外温度传感器”给出的温度自动控制各温控区域进入防冻状态。

（4）自动按照峰谷平电表设定的峰谷平时段控制各温控区域按经济运行模式运行。

（5）通过通信接口接受并显示电表计量的峰谷平各段采暖耗电量。

（6）监控各电热设备运行状态，将温度数据、故障情况等上传至“小区电采暖服务器”。

（7）接受、执行并贮存客户在各个“室内温度传感控制器”上设定的即时温度。

（8）自带数据存储器，断电后可保存设定、指令及各类相关数据。

（9）当发生断电或网络中断时，控制电采暖系统执行最后一次获得的指令运行，保证供暖系统的正常运行。

D-数据交换机

功能：

（1）加快数据传输速度，增加数据传输量。

（2）扩充系统功能，增加控制点。

（3）保证系统运行的稳定性，降低故障率。

E-户外温度传感器

功能：

（1）自动定时采集户外温度，并将温度数据随时传输给“小区电采暖服务器”。

（2）当温控区域设为“防冻状态”、户外温度降至0℃以下时， 自动控制各供暖区域在谷期电时段按5℃目标温度运行，在峰平尖时段按1℃目标温度运行。

F-室内温度传感控制器（有屏/无屏）

功能：

（1）接收并执行“网络控制器”的温控指令。

（2）测量、显示运行状态、目标温度、实际温；

（3）将采集的温度数据上传至“网络控制器”。

（4）监测供暖区域热异常。 

G-采暖控制器

功能：

（1）接受“室内温度传感控制器”的温度设定指令，控制电热设备的启停。

（2）通过调整脉宽改变电热设备的运行功率以实现对供暖区域温度的精确控制。

（3）利用负荷变化监控技术防窃电。

H-电热设备：

系统选用两种不同特点的电热设备:

a,带数字控制接口的热对流式电暖器：安装于铺装地板区域。其特点：温升快，供暖区域的温度梯度分布均匀。

b,金属全屏蔽地热电缆：安装于铺装石材地面。其特点：

辐射供热，将谷期电能转换为热能存储于建筑物楼板中，实现蓄能功能。

3，系统特点及优势

1）工程造价低

免除了以水为热媒的集中供热锅炉房的土建及用地、外网管路、燃气、消防等施工费用。工程造价比照传统以水为热媒的锅炉集中供暖降低10%以上。

2）供暖质量稳定

可精确设定和控制不同热需求区域的供暖温度，并可在最大限度节约供暖能量的基础上依据客户要求提供个性化供暖服务。同时自动记录用户各房间在整个采暖期的温度并生成温度曲线，用户可随时通过数据库查询，避免了因供暖质量产生的纠纷。

3）采暖费用低

最大限度利用谷期时段低价电在建筑物内实现加温蓄热，降低采暖成本。谷期电利用率达到85%以上，比照传统电采暖费用降低35% 以上，电热集中供暖成本与煤热集中供暖费用基本相当。

4）使用安全、寿命长

系统的设计、施工标准均有相应的国家设计规范支持。不存在以水为热媒的供暖管路跑、冒、滴、漏等现象。电热设备的使用寿命达50年以上。

5）运行管理、收费管理、维修服务简单

①    运行管理：由我公司电热集中供暖网站依据当地的电网负荷或电力公司规定的峰谷时段，自动按经济运行模式运行，无需现场管理人员；

②    收费管理：用户只需向指定银行或物业公司缴费，银行或物业公司将缴费用户的地址码输入电脑，则电采暖系统自动开启运行服务。未缴费用户，系统将自动进入防冻状态，并依供暖合同做出欠费记录，在该用户提出供暖服务需求时出示；

③    维修服务：电热集中供暖网站的计算中心将自动判断系统故障并提示故障种类，运行管理公司将要求当地服务商上门维修。比照传统供暖方式管理费用降低50%以上。

6）环保并节约资源

完全避免了传统供暖系统的有害气体排放、噪声和粉尘污染等问题。同时免除了冬季供暖用水，节约宝贵的水资源。

7）节约安装空间

金属全屏蔽地热电缆安装于楼板内，不占用室内空间，使室内空间更美观，家俱布置不受任何影响。

8）舒适度高

自下而上的热传导方式符合人体“足暖，全身皆暖”的要求和中医“足暖顶凉”的养生之道，感觉舒适，兼具保健功能。

五、“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”示范工程运行报告

项目名称：北京市慕田峪长城旅游局办公楼

项目地点：北京市怀柔区慕田峪长城景区

建筑性质：新建、独立维护结构办公楼（内有办公室、值班室、卧室、会议室、库房、卫生间等不用用途采暖区域）

建筑面积：875.42㎡

设计总功率：80.54KW

运行时间：2005-11-14~2006-03-16  共计：2918小时

供暖标准：

电费标准：

运行结果：

1、  采暖期总耗电量：63,462.3KWH

其中：

谷期耗电：61,293.3 KWH

平期耗电：2,024.1 KWH

峰期耗电：144.9 KWH

2、  采暖运行谷期电利用率：96.58 %

3、  采暖期平均能耗：72.49KWH/建筑㎡（建筑物采暖期平均热损：24.84W/H）

4、  采暖总电费：18,016元

5、  采暖期采暖费：21.17/建筑㎡

六、结论

利用计算机网络技术、通信技术、传感技术、自控技术和蓄热技术开发的“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”，实现了电热集中供暖的一体化、智能化、交互式联动管理。

该技术所支持的供需双方的逻辑关系清晰，即一方面我国冬季电网电力30%

时段的大量谷期电能因没有有效直接负荷控制手段而无法被开发利用，另一方面谷期电能产生时段恰恰是冬季建筑物热需求峰值时段，而供暖负荷又属可中断负荷。本专明专利把谷期电能利用直接负荷手段用于电热集中供暖，不仅可以极大地提高我国能源使用效率，而且可以在降低供电成本的同时降低电热供暖成本。

因此，“电采暖组群计算机（网络集中）控制系统”发明专利可以为发展电热集中供暖新的产业、建立新的绿色电力能源消费体系提供了重要的技术手段！同时可以产生巨大的社会效益和经济效益！