電蓄熱技術及應用的探討

郭奕

【摘 要】隨著國家對大氣污染物排放的限制日益嚴格，在一些無法采用市政熱力網、天然氣、熱泵等清潔熱源供暖，但具備供電條件的區域和場所，可選擇電采暖方式供熱。要保證電采暖的經濟性，充分利用峰谷電價，有效降低供熱成本，就必須通過蓄熱技術來實現熱量的儲存和調配。因此，論文對電蓄熱技術和應用進行了分析，為電蓄熱技術的創新和推廣提供參考。

【Abstract】With China's increasingly stringent restrictions on atmospheric pollutant emissions， in some areas where the municipal heating network， natural gas， heat pump and other clean heat sources cannot be used for heating， but where the power supply conditions are met， electric heating can be chosen for heating. In order to ensure the economy of electric heating， make full use of peak and valley electricity prices， and effectively reduce heating costs， it is necessary to achieve thermal storage and distribution through thermal storage technology. Therefore， this paper analyzes the technology and application of electric thermal storage， and provides a reference for the innovation and promotion of electric thermal storage technology.

【關鍵詞】電蓄熱;節能技術;能源利用

【Keywords】electric thermal storage; energy-saving technology; energy utilization

【中圖分類號】TU96+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）08-0172-02

1 電蓄熱技術

電蓄熱技術是為了解決電能不能大量儲存的缺點，將電能轉化成熱能并利用蓄熱材料進行儲存，以便在需要時使用的技術。電蓄熱技術能充分利用低谷電的價格優勢，削峰填谷，節約運行成本，減少污染物排放，既是能源利用的客觀需要，也是今后發展的必然趨勢[1]。

根據蓄熱材料的不同，蓄熱技術主要分為水蓄熱、固體蓄熱、相變蓄熱等。

蓄熱系統按蓄熱方式的不同又分為全量蓄熱和分量蓄熱兩種，全量蓄熱就是利用谷電時段的電價優勢，把全天所需熱量全部蓄存，做到非谷電期不用電。分量蓄熱就是在谷電時段蓄存部分熱量，以盡量減少峰電、平電的使用。

全量蓄熱能很好地利用夜間的低谷電價，能最大限度發揮峰谷電的經濟效益，但所需設備容量大，初投資高，資金回收期長。分量蓄熱設備容量較小，初投資較為合理，但電費成本較高。在實際工程中，在選擇全量或分量蓄熱方式時，要考慮當地的階梯電價因素和項目的實際需要，結合工程造價情況，通過經濟分析和綜合考慮，達到投資和效益的平衡。

2 電蓄熱應用舉例

2.1 項目概況

新疆某礦山生活區電采暖項目的最大小時供熱負荷為2668.6kW，極端天氣下全天最大耗熱量為48035kW。考慮設備初期投資和用電容量等綜合因素，本項目采用分量蓄熱模式。即利用夜間谷電時間段儲存峰電時段全部所需的熱量，做到完全不使用峰電，平電期供熱視氣溫條件采取蓄熱供熱或直熱方式（見表2）。

2.2 運行方式

鍋爐根據峰谷電的時段不同，采取的運行模式如下：谷電期0：30～8：30，鍋爐同時運行，供熱和蓄熱同時進行，在滿足谷電期供熱量需求的同時，也使蓄熱體達到額定蓄熱溫度;平電期8：30～10：00，鍋爐全部停運，依靠蓄熱裝置供熱;峰電期

10：00～13：00，鍋爐全部停運，依靠蓄熱裝置供熱;平電期

13：00～19：30，采用蓄熱裝置供熱，較冷天氣時視蓄熱裝置余熱量開啟電鍋爐為蓄熱裝置補熱，滿足下次峰電期蓄熱要求;峰電期19：30～0：30，鍋爐全部停運，依靠蓄熱裝置供熱。

2.3 系統設計

考慮到礦山地處嚴寒地區，且采用散熱器供暖，為保證供熱效果，供熱熱媒溫度不宜過低。考慮場地限制和節省土建投資等因素，應提高蓄熱裝置的單位熱容量。故蓄熱體采用135℃高溫熱水，二次網供熱熱媒采用70/50℃熱水，有效可利用換熱溫差為60℃，蓄熱容量按滿足最冷天氣條件下峰電期供熱負荷選型。系統的供熱模式可采用邊供邊蓄或全部利用蓄熱裝置供熱，可根據峰谷電不同時段和系統的負荷情況適時作出調整，電鍋爐可在供熱的同時進行蓄熱。

直熱或蓄熱供熱兩種方式采用管路上設置的電動閥門進行切換。蓄熱水罐為逐個放熱，有利于保證連續供熱效果。熱控系統通過采集供回水溫度、壓力、氣溫周期變化等熱工參數，進行變頻控制，通過調節換熱循環泵、采暖循環泵的流量以調整供熱量。

2.4 主要設備

電鍋爐容量按滿足最大供熱負荷選型，選用3臺1.8MW電鍋爐。蓄熱容量按滿足最冷天氣條件下峰電期供熱負荷選型，蓄熱系統定壓滿足防汽化要求。蓄熱罐采用溫度分層式的蓄熱形式，罐體設計成細長狀，上部出水，下部安裝布水器均勻回水，形成上熱下冷的溫度梯度，以保證使用效果。通過計算，得出所需蓄熱體體積為272m3，蓄熱水罐選用4臺鋼制圓柱形立式承壓水罐，安裝在室內并采取保溫措施以降低熱損耗。

2.5 經濟分析

項目總投資為975.9萬元，年運行費用為217.3萬元。通過綜合對比發現，在同等供熱規模條件下，本方案與電鍋爐直熱方案相比，投資額高190.6萬元，年運行費用節省194.7萬元;與全量蓄熱方案相比，投資額低232.5萬元;年運行費用高22.6萬元，綜合性價比較高。

階梯電價是影響項目經濟性的決定性因素，必須以此為基礎進行多方案比選來確定蓄熱規模。否則，會出現投資或運行成本經濟性差的情況。

【參考文獻】

【1】洪紹斌.電蓄能技術在我國的應用與發展[J].電力需求側管理，2001，3（6）：13-15.