引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展,二三線城市規(guī)模在不斷擴大,用電結構也在改變,使得城市以及地區(qū)電網(wǎng)晝夜電力負荷差值越來越大。空調系統(tǒng)是用電大戶,目前在我國的大中城市,空調的用電負荷已達電網(wǎng)總負荷的30%以上,而空調用電與電網(wǎng)峰谷基本同步,這就使得電力負荷的峰谷差進一步增大,影響了電網(wǎng)的安全和經濟運行。所以,使用電蓄冷技術對電網(wǎng)"削峰填谷"起著至關重要的作用。

1電蓄冷技術簡介

1.1政策背景

2011年,由國家發(fā)改委、工信部、財政部、國資委、電監(jiān)會、國家能源局等六部門共同制定的《電力需求側管理辦法》正式實施,其中第十六條規(guī)定:"鼓勵用戶采用符合國家有關要求的高效用電設備和變頻、熱泵、電蓄冷、電蓄熱等技術,合理配置無功補償裝置,加強無功管理,優(yōu)化用電方式,配合政府主管部門和電網(wǎng)企業(yè)開展電力需求側管理。"

2014年,國家電網(wǎng)開始大力實施"電能替代"戰(zhàn)略,計劃在城市集中供暖、商業(yè)、工農業(yè)生產等領域推廣熱泵、電采暖、電鍋爐、電蓄冷(熱）等各類電能替代技術。

1.2電蓄冷的技術優(yōu)勢

電蓄冷系統(tǒng)是通過蓄能來節(jié)約空調系統(tǒng)運行費用的技術,它的工作原理是:在電價低谷時段,利用空調進行制冷,利用電蓄冷技術的顯熱或其相變過程的潛熱遷移等特性,將部分或全部能量以接近冰點的狀態(tài)存儲起來,再根據(jù)空調不同時間的負荷需求,將這些冷氣轉換成電能或者其他能量,這樣在用電電價高峰時,就可以少開空調主機或者不開。

大用戶使用空調的時間與不使用空調的時間原本是和電網(wǎng)高峰和低谷時間同步的,而利用電蓄冷原理,就可以把電網(wǎng)高峰時間大用戶使用空調的用電量轉移到電價低谷時段。所以,電蓄冷系統(tǒng)的主要特點是:轉換空調設備的運行時間。這樣,一方面可以得到夜間低谷電價的優(yōu)惠,另一方面也減少了大用戶在白天用電高峰時的電負荷,降低了負荷壓力,達到了"削峰填谷"、節(jié)約空調運行費用的目的。

蓄冷中央空調正是使用了電蓄冷技術,其從系統(tǒng)構成上來說只是在常規(guī)空調系統(tǒng)的基礎上增加了一套蓄冷裝置,其他各部分在結構上與常規(guī)空調并無不同,它在使用范圍方面也與常規(guī)空調基本一致。

從最近幾年的數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn),空調使用高峰時用電量能達到整個城市用電負荷的30%～40%,這樣就加大了電網(wǎng)的峰谷用電差。電蓄冷中央空調能得到大工業(yè)制造用戶的重視和應用,正是因為它在日常用電上能"削峰填谷",是電力需求側最有效的電能存儲方法。

電蓄冷對于大工業(yè)用戶還有以下一些突出優(yōu)點:(1）節(jié)省電力設備費用與用電困擾:(2）蓄冷空調效率高,具有節(jié)能效果:(3）節(jié)省冷水設備費用:(4）除濕效果良好:(5）斷電時利用一般功率發(fā)電機仍可保持室內空調運行:(6）可快速達到冷卻效果。

1.3電蓄冷的電價優(yōu)勢

根據(jù)廣東省發(fā)展改革委文件《關于蓄冷電價有關問題的通知》(粵發(fā)改價格函(2017)5073號）可知,峰平谷電價比價為1.65:1:0.25,江門蓬海新鶴地區(qū)谷期蓄冷電價為0.183元/kwh,臺開恩地區(qū)谷期蓄冷電價為0.161元/kwh。

相比同地區(qū)的大工業(yè)1～10kV峰電價1.007元/kwh,平電價0.6104元/kwh,谷電價0.3052元/kwh,谷期蓄冷電價有明顯的優(yōu)勢。

2電蓄冷技術在江門地區(qū)的應用

電蓄冷是利用夜間低谷時間的負荷電力制冷并根據(jù)需要儲存起來,而白天通過放冷方式將夜間低谷時存儲的冷量轉換成電能或者其他能量,以減少電網(wǎng)高峰時段用電負荷及大工業(yè)空調系統(tǒng)裝機容量。江門地區(qū)的一間計算機設備公司在2019年初進行了電蓄冷改造,即"空調機房冰蓄冷改造項目"。

在冰蓄冷改造前,改造方根據(jù)公司廠房提供的2017年度空調用電報告進行了系統(tǒng)分析和測量,原空調系統(tǒng)共有5臺主機,由于主機使用年限過長導致的制冷能力衰減、機房原設計變頻二次冷凍泵未能正常運行等問題,當時機房的綜合能效很低。測試計算得到的主機COP(當天制冷工況下的C0P）為3.91,相比主機原COP(5.56）衰減了約30%。按2018年主機運行工況計算,得到常規(guī)空調能耗及運行費用如表1所示。

通過與用戶溝通協(xié)商,用戶認可空調年負荷為173萬RT,空調年用電量為220萬kwh,空調年電費約158萬元,折合為0.913元/RT。

改造使用的電蓄冷系統(tǒng),包括500RT雙工況主機、2660RT金屬盤管蓄冰槽、板式換熱器、相關附屬設備及自控設備。按改造后主機運行工況計算,得到電蓄冷空調能耗及運行費用如表2所示。

同時再通過系統(tǒng)優(yōu)化,如增加變頻、取消一次泵、增加自控系統(tǒng)等,可增加節(jié)能量約21萬元/年。其中,取消一次泵(55kw）,全年合計減少用電13.52萬kwh,運行費用預計減少9萬元:二次泵增加變頻(90kw）,全年合計減少用電8.8萬kwh,運行費用預計減少6萬元:增加自控系統(tǒng)對系統(tǒng)運行策略進行優(yōu)化,可節(jié)約年運行費用約5%,即6萬元。項目建成后蓄冷削峰率達60%,用冷成本約為0.584元/RT。

根據(jù)以上計算,改造約為客戶每年節(jié)約成本150多萬元。

3電蓄冷技術推廣的意義

從宏觀角度來講,采用電蓄冷空調系統(tǒng)充分利用了夜間低谷電,平衡了電網(wǎng)峰谷負荷差,提高了電廠發(fā)電效率,可以減少電廠建設,減少溫室氣體排放,具有非常好的經濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

從微觀角度來講,采用電蓄冷空調利用夜間低谷電為建筑提供冷量,降低了用戶的空調運行費用,可減少用戶空調主機及空調用電容量配置約35%:在部分負荷情況下及過渡季節(jié),可以為建筑融冰定量供冷,少開甚至無需開主機,主機運行時都在高效區(qū),不會出現(xiàn)主機大馬拉小車的現(xiàn)象:可以提供5℃低溫供冷,除濕能力強,提高了空調的舒適性:制冷速度快,上班前提前開機時間短:具備應急冷源功能,如遇突然斷電,開啟備用電源為水泵提供動力即可為建筑提供冷量。

4結語

電蓄冷技術是利用夜間低谷負荷電力制冰儲存在蓄冰裝置中,白天融冰將所儲存冷量釋放出來,減少電網(wǎng)高峰時段空調用電負荷及空調系統(tǒng)裝機容量,它代表著當今世界中央空調的發(fā)展方向。電蓄冷項目有大型化的發(fā)展趨勢,其必將在區(qū)域供冷的實踐應用中越來越多地得到推廣。