蓄冷蓄热技术概要

蓄冷蓄热技术概述基础知识蓄冷项目的技术经济分析概述电力蓄冷技术定义：在电力负荷低谷时段采用电动制冷机组制冷，利用水的潜热（显热）以冰（低温水的）形式将冷量储存起来，在用电高峰时段将其释放，以满足建筑物的空调或生产工艺需冷量的部分或全部，从而实现电网移峰填谷的目的。特点：1.全部或部分转移制冷机组用电时间，可转移高峰负荷，减缓电力建设，减少电力投资，提高电厂利用率；2.制冷设备容量和用电功率小于常规空调系统，可减少用户配电容量30％～50％；3.增加蓄冷装置和辅助设备，初投资高于常规系统；4.利用电网峰谷分时电价差，节省系统运行费用；5.制冷设备满负荷运行比例增大，提高设备利用率和运行的灵活性；6.可实现高效制冷送风，节省空调末端输送系统的设备容量、材料投资，降低输送系统运行能耗；电力蓄热技术定义：在电网低谷时段运行电加热设备对存放在蓄热罐中的蓄热介质进行加热，将电能转化成热能储存起来，在用电高峰时段将其释放，以满足建筑物采暖或生活热水需热量的部分或全部，从而实现电网移峰填谷的目的。特点：1.全部或部分转移制热机组用电时间，可转移高峰负荷，减缓电力建设，减少电力投资，提高电厂利用率；2.制热设备容量和用电功率小于非蓄热系统，可减少用户配电容量；3.增加蓄热装置和辅助设备，初投资高于常规系统；4.利用电网峰谷分时电价差，节省系统运行费用；5.电锅炉及其蓄热技术无污染、无噪声、安全可靠、自动化水平高。推广蓄冷蓄热技术的意义1.有效利用空调（制热）系统的设备容量，缓解对于电网负荷的叠加影响；2.有效利用间歇运行的新能源发电蓄冷蓄热技术的适用范围：1.建筑物空调的冷、热负荷具有显著的不均衡性，在电力低谷时有条件利用闲置设备进行制冷、制热的；2.空调建筑面积大于3000m2，且空调逐时负荷的峰谷差大于60％；3.空调负荷高峰与电网负荷高峰时段重合，且在电网低谷时段空调负荷小于电网高峰时段空调负荷的30％；4.有避峰限电要求或必须设置应急冷源的场所；蓄冷蓄热技术的现状国内现状台湾：1984年从美国引入，1995年底已有225套系统，总蓄冷量为200万kWh，转移高峰负荷5.2万kW；大陆：1993年深圳电子科技大厦采用冰球蓄冷系统正式运行，截至2005年，已建成和在建的系统共计400余家，转移高峰负荷20万kW。国外现状：20世纪70年代以来，美国率先采用以作为电力调峰的有效手段，随后获得较快的发展；1990年以前日本主要采用水蓄冷，1990～1998年期间冰蓄冷空调系统增长迅速，预计到2010年可移峰742万kW。蓄冷技术分类：1.水蓄冷：利用3-7°C的低温水进行蓄冷，可直接与常规系统区配，无需其它专门设备。其优点是：投资省，维修费用少，管理比较简单。但由于水的蓄能密度低，只能储存水的显热，故蓄水槽上地面积大。2.冰蓄冷：潜热蓄冷方式蓄冷蓄热技术发展前景：1.20世纪30～60年代，削减空调制冷设备装机容量为主要目标，适用于教堂、体育馆等；2.20世纪70～90年代，转移高峰用电负荷为主要目标，适用于办公楼、商场等；3.20世纪90年代至今，同时提供高品味冷能为主要目标，适用于研究中心、实验楼、工厂、学校、医院、居民小区等；基础知识蓄冷蓄热技术指标制冷单位及换算制冷功率：设备的制冷能力，单位为瓦或千瓦，也常用冷吨（RT）。1RT＝3.517kW;1RTh＝3.517kWh;制冷性能系数：制冷功率与系统输入功率之比。蓄冷量：系统在空调使用时段蓄冷装置释放的全部冷量。蓄冷蓄热模式全量蓄冷：将电网高峰期空调所需要的负荷全部转移到电网低谷时段，如果是全量蓄冷，利用低谷电最充分，但设备装机容量也最大，投资大；分量蓄冷：将电网高峰期空调所需要的负荷部分转移到电网低谷时段，因为部分蓄冷方式可以削减空调制冷系统高峰耗电量，而且初投资夜间比较低所以目前采用较多。控制运行策略制冷主机优先运行蓄冷装置优先运行优化控制运行蓄冷项目的技术经济分析例：南京市某建筑冰蓄冷空调项目，该建筑建筑面积为5000m2的综合商业建筑楼，经计算设计日的最高冷负荷为837kW，常规系统冷水机组的装机容量为1315kW。夏季空调时间为120天，白天空调时间为9h（9:00~18:00），夜间制冰时间为9h。采用白天由制冷机组和蓄冷装置联合供应冷负荷需要的分量蓄冷策略，基本电价为12元/kW月，南京地区电度电价采用三段分时电价，如图，，电力增容费用为1000元/kW。项目时段电价/（元/kWh）尖峰时段8:00~11:0016:00~21:000.974平价时段11:00~16:0021:00~23:000.649低谷时段23:00~8:000.325（1）冰蓄冷空调方案①系统参数计算全日冷量＝10059kWh机组容量＝645.8kW主机白天工作时间5h蓄冷量＝5661kWh蓄冰率＝56.2％②系统配置及概算ⅰ螺杆式冷凝机组NJF290，2台，110kW/台，31.4万元/台，合计220kW，62.8万元；ⅱ冷却塔，1台，300m3/h，11kW/台，6.3万元/台，合计11kW，6.3万元；ⅲ冷却水泵，2台，200m3/h，45kW/台，1.5万元/台，合计90kW，3.0万元；ⅳ冷冻水泵，2台，120m3/h，22kW/台，0.9万元/台，合计44kW，1.8万元；ⅴ蓄冷装置，1套，5661kWh，101.9万元/套，合计101.9万元；制冷原理以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体压缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力膨胀阀（毛细管），节流成低温低压的氟里昂液体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来自室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸入。室内空气经过蒸发器后，释放了热量，空气温度下降。如此压缩-----冷凝----节流----蒸发反复循环，制冷剂不断带走室内空气的热量，从而降低了房间的温度。冷却水循环制冷剂在冷水机组里循环，经过压缩机是温度升高，这时用水将温度降下来，这部分水称为冷却水，冷却水通过冷水机组把制冷剂的热量带走，再经过冷却塔把热量释放到空气中，然后回到冷水机组，这样构成一个冷却水循环系统，在这个系统上的泵是冷却水泵。冷冻水循环制冷剂被降到冷却水的温度后，经过节流阀，温度变的更低，这时用水讲冷量带走，这部分水称为冷冻水，冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。空调系统通过三个循环把室内的热量传到室外：冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环。③蓄冰空调设备运转日耗电量时段工况运转设备功率消耗kW耗电量kWh主机冷却水泵冷冻水泵冷却塔合计谷段9h制冰22045112762484峰段3h融冰供冷222266平段1h融冰供冷222266平段4h双供冷2204522112981192峰段1h双供冷220452211298298（2）常规空调方案①系统配置及概算ⅰ制冷主机8FS125，3台，115kW/台，38.3万元/台，合计345kW，116.4万元；ⅱ冷却塔，2台，200m3/h，7.5kW/台，5.8万元/台，合计15kW，11.6万元；ⅲ冷却水泵，3台，200m3/h，45kW/台，1.5万元/台，合计135kW，4.5万元；ⅳ冷却水泵，3台，120m3/h，22kW/台，0.9万元/台，合计66kW，2.7万元；②常规空调设备运转日耗电量时段工况运转设备功率消耗kW耗电量kWh主机冷冻水泵冷却水泵冷却塔合计1976峰段4h空调345449015494平段5h空调3454490154942470（3）经济比较①初投资比较系统设备初投资/万元设备安装运杂费/万元电力增容费/万元初投资费用/万元常规系统135.216.0449.4200.64蓄冷空调175.824.6129.8230.21②年运行电费比较系统峰段日用电量/kWh平段日用电量/kWh谷段日用电量/kWh年总用电量/kWh年总运行费用/万元常规系统1976247053352042.33蓄冷空调3641258248449272023.74③年运行费用系统年运行电费/万元年基本电费/万元年维修费/万元年总运行费用/万元常规系统42.337.1146.7656.204蓄冷空调23.745.2568.7937.786年维修费＝设备初投资×5％④系统年度费用比较空调方式初投资/万元年总运行费用/万元年总运行费用差额/万元蓄冷空调230.2137.786－18.418常规空调200.6456.204⑤经济评价指标投资回收期高峰用电负荷转移率主机装机容量比蓄冷量比例1.61年81.57％54％56.3％