盤管式外融冰冰蓄冷系統的技術經濟分析

張海濤，吳志湘，周 敏，孔祥睿，宋陽光，于鵬飛

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

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盤管式外融冰冰蓄冷系統的技術經濟分析

張海濤，吳志湘，周 敏，孔祥睿，宋陽光，于鵬飛

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

摘要：歸納了冰蓄冷系統的經濟性評價方法與影響其經濟性的一些因素，并應用一個外融冰冰蓄冷系統的工程實例闡明了其優越的經濟性。

關鍵詞：外融冰；冰蓄冷評價方法；工程實例；投資回收期

1引言

冰蓄冷空調系統能夠實現對電網負荷的“移峰填谷”，是現代空調發展的一個重要方向。而冰蓄冷空調系統的經濟性是它能否得以推廣的關鍵，本文結合工程實例，對冰蓄冷空調系統進行了經濟分析與應用論證。冰蓄冷空調的經濟效益分為兩部分，即社會經濟效益和用戶經濟效益。改革開放以來， 我國政府投入了大量的財力建設電廠， 但仍滿足不了年增長率為5%～7% 的供電需要。近年來， 隨著現代工業的發展和人民生活水平的提高， 中央空調的需求量越來越大， 一些大中城市空調用電量已占其高峰用電量的30%以上， 使得電力系統峰谷荷差加大， 電網負荷率下降， 電網不得不實行拉閘限電， 嚴重制約了工農業生產的增長和投資環境的改善[1]，而蓄冷空調系統對電網的移峰填谷無疑有巨大的社會經濟效益。本文將對于冰蓄冷空調系統的用戶經濟效益進行詳細討論。

概括起來， 空調蓄冷的主要優點包括: 降低發電設備裝機容量， 提高發電設備平均效率， 提高電網運行的安全性; 降低制冷機的裝機容量， 提高設備的運行效率; 降低用戶電費支出等[2]。空調系統的總費用包括初投資和運行費用，而采用冰蓄冷空調系統是否經濟需要對其初投資和運行費用進行綜合考慮，采用適宜的經濟性評價方法，對于具體工程具體分析才能得出結論。

2經濟性評價方法

表1　經濟性評價方法對比

靜態經濟評價方法直觀且實用，在投資回收期后，其每年節省的運行費用即為冰蓄冷空調系統為用戶實現的經濟效益。一般來說，投資回收期5年以內認為經濟可行[3]。

從宏觀上說，空調系統的初投資包含設備購買費用與安裝調試費用兩部分，其中設備購買費用包括冷機、泵、冷卻塔、冰槽、閥件、管路等；空調系統的運行費用由“基本電費”和“電度電費”兩部分構成(一部分城市僅考慮電度電費)，電度電費是指實際用電量的費用，即電價乘以用電量；基本電費按裝機容量乘以基本電價(按月收取)，收取一筆固定費用。

冰蓄冷空調系統增加的初投資：

ΔI=Is-Ic

(1)

Is為冰蓄冷空調系統的初投資/元；Ic為常規空調系統的初投資/元。

冰蓄冷空調系統減少的運行費用：

ΔP=Pc-Ps

(2)

Pc為常規空調系統的運行費用/元；Ps為冰蓄冷空調系統的運行費用/元。

投資回收期：

(3)

ΔI為冰蓄冷空調系統增加的初投資/元；ΔP為冰蓄冷空調系統減少的運行費用/元。

需要注意的是，冰蓄冷空調系統不是一項短期投資，在分析其經濟效益時，除整個系統的初投資與運行費用外，還需考慮動態因素，如通貨膨脹率、貸款利率等。因此，當投資回收期較長(例如大于5年)，采用動態的經濟性評價方法更符合實際情況。

3冰蓄冷空調經濟性影響因素

影響冰蓄冷經濟性的因素較多，包括：電價政策、設計與運行策略等。

3.1電價政策

電力增容費、電力報裝費對于冰蓄冷系統初投資影響很大，電力報裝費或電力增容費越高，冰蓄冷系統初投資降低越多，甚至會低于常規系統，在此情況下，即使其他電價政策不變，冰蓄冷系統可能已優于常規系統。其次，峰谷電價政策對于冰蓄冷系統的運行費用具有直接影響。峰谷電價差越大，冰蓄冷系統節省的運行費用越多，使得回收期縮短。

此外，還有一些其他的電價政策，例如對于非工業性空調用電，我國部分城市空調季按裝機容量每月每千瓦收取一定費用，給予獎勵性補貼、免貸款等。總之不同的電價政策對于冰蓄冷系統的經濟性影響非常大，電價政策越傾向移峰填谷，冰蓄冷系統用戶收益越大。

3.2設計與運行策略

冰蓄冷系統的設計蓄冷率對于其經濟性具有關鍵影響，設計蓄冷率越大，冰蓄冷系統的裝機容量越大，蓄冷裝置(蓄冰槽)容量越大，冰蓄冷系統初投資增加，但運行費用降低，因此存在一個最佳蓄冷率，使得冰蓄冷系統的投資回收期最短。另外，冰蓄冷系統的運行策略亦頗為關鍵，全蓄冷的運行策略充分利用了冰蓄冷系統的優越性，運行費用節省最多，但由于裝機容量和蓄冷容量大，此運行策略的初投資高。而部分蓄冷的運行策略相反，其削峰能力較弱，相對于全蓄冷的運行策略，運行費用較高，但初投資較低。

空調的冷負荷分布趨勢對于冰蓄冷系統經濟性影響較大。在空調高峰時段，負荷呈高而窄分布時，采用冰蓄冷系統最為經濟，這時候采用冰蓄冷系統能最有效的實現移峰谷。

4冰蓄冷空調系統經濟分析實例

西安某一實際盤管式外融冰冰蓄冷系統，供冷給貴賓樓、酒店、信息中心、停車樓等多片區域，總空調面積為32.34萬m2；兩座蓄冰槽共裝有蓄冰鋼盤管144臺，蓄冷量為29 600RTh，下面分析與評價其經濟性。

常規冷站是根據上述盤管式外融冰冰蓄冷系統設計日負荷設計，設計日總冷負荷為153 370RTh，尖峰負荷為10 210RTh。

兩種系統主要制冷設備構成

盤管外融冰冰蓄冷系統主要制冷設備見表2。

表2　盤管式外融冰冰蓄冷系統主要設備

注：3臺800RT的冷機最多只能啟用2臺

常規系統主要制冷設備見表3。

表3　常規系統主要設備

4.2兩種系統初投資比較

盤管外融冰冰蓄冷系統初投資見表4。

表4　盤管式外融冰冰蓄冷系統初投資

常規系統初投資見表5。

表5　常規系統初投資

4.3兩種系統運行費用比較

運行費用比較時間段為一個供冷季，6月1日～10月9日。西安峰平谷電價見表6。

表6　西安市峰谷電價時間

盤管式外融冰冰蓄冷系統運行費用見表7。

表7　盤管式外融冰冰蓄冷系統運行費用

常規系統運行費用見表8。

表8　常規系統運行費用

4.4投資回收期

通過計算可得，此盤管式外融冰冰蓄冷系統的投資回收期：

投資回收期在5年之內，可知此盤管式外融冰冰蓄冷經濟性良好。

5結語

外融冰冰蓄冷系統與常規系統相比，初投資增加了67.4元；外融冰冰蓄冷系統與常規系統相比，每個供冷季可節省19.7萬元；外融冰冰蓄冷運行情況良好，3.4年即可回收初投資，之后的每個供冷季可比常規系統節省19.7萬元，在設備運行全生命周期內(國內取15年)可獲得228.5萬元的收益。

近年來，更多地方推行了峰谷電價以及其他有利于冰蓄冷系統的政策，隨著此類優惠政策在更多城市的實行，冰蓄冷系統一定可以更好地推廣并且被廣泛使用。

參考文獻：

[1]葉水泉，陳國邦.蓄冷空調技術及其發展[J].低溫工程，2001(6).

[2]王寶龍，石文星，李先庭.空調蓄冷技術在我國的研究進展[J].暖通空調，2010，40(6).

[3]曹紅奮.冰蓄冷空調的技術經濟分析[J].制冷，2002.

Techno-economic Analysis of Coil Tube Type External-Melt Ice-Storage System

Zhang Haitao，Wu Zhixiang，Zhou Min， Kong Xiangrui， Song Yangguang， Yu Pengfei

(Xi′anPolytechnicUniversity，Xi′an710048，China)

Abstract:The article briefly summarizes the economic evaluation methods of ice-storage system and a number of factors affecting the system′s economic efficiency.In addition，the article uses an engineering example of an external-melt ice-storage system to briefly explain its superioreconomic efficiency.

Key words:external-melt ice-storage system;economic analysis method;engineering project;investmentpayback period

文章編號：1674-9944(2016)02-0195-03

中圖分類號：TU831.4

文獻標識碼：A

作者簡介：張海濤(1991—)，男，陜西西安人，西安工程大學碩士研究生。

收稿日期：2015-11-03