摘要：蓄能空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用與電力系統(tǒng)的政策是密不可分的，主要原因就是蓄能系統(tǒng)具有巨大的社會效益。蓄能系統(tǒng)能夠轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差，因此可以減少新建電廠投資，提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸變電設(shè)備的使用率，同時，可以減少能源使用（特別是對于火力發(fā)電）引起的環(huán)境污染，充分利用有限的不可再生資源，有利于生態(tài)平衡。
關(guān)鍵詞：蓄能 空調(diào)系統(tǒng) 特點(diǎn)

1 社會效益

　　蓄能空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用與電力系統(tǒng)的政策是密不可分的，主要原因就是蓄能系統(tǒng)具有巨大的社會效益。蓄能系統(tǒng)能夠轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差，因此可以減少新建電廠投資，提高現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備和輸變電設(shè)備的使用率，同時，可以減少能源使用（特別是對于火力發(fā)電）引起的環(huán)境污染，充分利用有限的不可再生資源，有利于生態(tài)平衡。

　　電網(wǎng)的峰谷差是現(xiàn)代電網(wǎng)的一大特點(diǎn)，而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展有加劇的趨勢。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，雖然國家電力部門耗用大量的財(cái)力物力建設(shè)電廠，但仍然滿足不了每年用電量以5－7%增長的需要。特別是近年來隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，城市建筑能耗呈現(xiàn)加速增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)部分大城市的高峰用電量中空調(diào)用電就占了30%以上，這樣使得電力系統(tǒng)峰谷差急劇增加，電網(wǎng)負(fù)荷率明顯下降，這極大影響了發(fā)電的成本和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

　　由于電能本身不易儲存，因此通常在電用戶方面考慮辦法。空調(diào)用電在電網(wǎng)中，特別是民用電中的比例越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般寫字樓空調(diào)用電占1/3多一些，而商場建筑中空調(diào)用電占50~60%，從空調(diào)用電入手解決電網(wǎng)峰谷差問題無疑是最有效的，而且蓄能空調(diào)包括蓄冷（冰或水）和蓄熱（供暖和生活熱水）等應(yīng)用面相當(dāng)寬，同時空調(diào)用能一般具有如下特點(diǎn)，也非常適合蓄能使用：首先，大多數(shù)空調(diào)與供暖系統(tǒng)可以間歇使用，如上班時供應(yīng)、下班時關(guān)閉，使系統(tǒng)本身有可能利用原有設(shè)備在間歇期（夜間電力低谷期）進(jìn)行能量蓄存，為第二天空調(diào)運(yùn)行供能或補(bǔ)充。第二，空調(diào)用能多為7/12℃冷水或40/50~50/60℃熱水，屬于低品位能量，而電能是高品位能源，可以轉(zhuǎn)化為任意低品位的能源，而且利用制冷機(jī)或熱泵的工作，每使用1kW電能可以獲得3~6kW的熱能，電能轉(zhuǎn)化利用率非常高，而且蓄存使用也比較方便。

　　移峰填谷和節(jié)約用電，統(tǒng)稱為用電需求側(cè)管理，英文縮寫為DSM。美國在70年代開始用電需求側(cè)管理工作，在三十年時間里，政府陸續(xù)出臺了鼓勵用電需求側(cè)管理項(xiàng)目的一系列優(yōu)惠政策，包括直接提供經(jīng)費(fèi)、提供各種低息或無息貸款、鼓勵各行業(yè)投資此類項(xiàng)目并給予電價政策回收投資、提供購買蓄能節(jié)能設(shè)備的價格折扣等。在亞洲，泰國、菲律賓、斯里蘭卡等發(fā)展中國家都開展了需求側(cè)管理工作，也收到了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在國外，工廠車間、辦公樓、商場、醫(yī)院、學(xué)校甚至居民住宅等建筑物都可以看到蓄能技術(shù)的應(yīng)用，使用范圍非常廣闊，可以說前途光明。

　　我國電力行業(yè)的技術(shù)裝備和管理水平經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)躍上了一個新的臺階，電網(wǎng)建設(shè)和改造也取得了重大進(jìn)展。但是，電網(wǎng)負(fù)荷率低、峰谷差大的特點(diǎn)使電力供應(yīng)仍很緊張。例如華北電網(wǎng)的最大峰谷差別達(dá)到最大負(fù)荷的40%，而1999年電網(wǎng)負(fù)荷率在95%以上的只有12天，而實(shí)際每天達(dá)到最高負(fù)荷的僅持續(xù)1~2小時。國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委協(xié)同國家電力公司歷經(jīng)數(shù)次研究，先后出臺了一系列指令性或指導(dǎo)性的計(jì)劃下達(dá)至各地方經(jīng)委和電力公司，要以經(jīng)濟(jì)手段推動電力“削峰填谷”的實(shí)現(xiàn)。目前絕大多數(shù)地方電力公司均推出了峰谷分時電價政策，特別是制訂了針對蓄能空調(diào)技術(shù)推廣使用的各種優(yōu)惠政策，為蓄能空調(diào)的廣泛推廣帶來了契機(jī)。

　　2 用戶收益

　　蓄能系統(tǒng)在帶來巨大的社會效益的同時，也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，如推遲或減少發(fā)電裝機(jī)容量，減少環(huán)境污染治理費(fèi)用，減少電網(wǎng)調(diào)峰次數(shù)、降低發(fā)電成本等。對用戶來說，實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行管理的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

　　首先，利用分時電價政策，可以大幅節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。就象炒股票一樣，蓄能系統(tǒng)的用電策略也是“高拋低吸”，即在電價高時少用或不用電，把蓄存的能量釋放出來使用，而在電價低時多用電，把制得的冷或熱量儲存起來。一般情況下，峰谷時段的電價比可達(dá)3:1或4:1，因此每年節(jié)省的運(yùn)行電費(fèi)是相當(dāng)可觀的。

　　其次，可以減少制冷主機(jī)裝機(jī)容量和功率達(dá)30~50%，相應(yīng)地，減少冷卻塔和水泵等的裝機(jī)容量和功率。由于在空調(diào)負(fù)荷高峰時，可以依靠融冰來供冷，因此主機(jī)的裝機(jī)制冷容量可以減少，而不必象常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)那樣按高峰負(fù)荷配備設(shè)備。相應(yīng)地，設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大，可充分提高設(shè)備利用率，而且設(shè)備運(yùn)行效率也較高。

　　第三，減少一次電力初投資費(fèi)用。由于制冷系統(tǒng)設(shè)備裝機(jī)功率下降，電貼費(fèi)、變壓器和高低壓配電柜等費(fèi)用均可減少。另外，由于電力系統(tǒng)的優(yōu)惠政策，蓄能系統(tǒng)可以爭取到電貼費(fèi)減免的額外優(yōu)惠。

　　另外，蓄冷系統(tǒng)可作為應(yīng)急冷源，停電時可利用自備電力啟動水泵融冰供冷；蓄熱系統(tǒng)減少了粉塵煙塵的污染，減少或免除了消防措施等。因此，蓄能系統(tǒng)在運(yùn)行管理上具有更大的靈活性和更廣的適應(yīng)性。

　　以某地建筑面積22000m2的辦公大樓為例，夏天設(shè)計(jì)日空調(diào)的尖峰負(fù)荷2616kW，空調(diào)使用時間為8:00~18:00，年使用時間為135天，冰蓄冷空調(diào)與常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析如表1所示。

　　　表1 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析表

　　可以看出，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)初投資增加16%，而年運(yùn)行費(fèi)用減少38%，初投資增加費(fèi)用的投資回收周期約為3年。因此，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有良好的推廣意義。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　蓄能系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)需要依據(jù)當(dāng)?shù)仉娏φ?、建筑物?shí)際使用情況和蓄能設(shè)備的性能進(jìn)行系統(tǒng)形式和設(shè)備容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)。一般情況下，商業(yè)、民用和工業(yè)建筑用空調(diào)均為非全日空調(diào)，即每天空調(diào)系統(tǒng)只需運(yùn)行10~14小時，而且?guī)缀醵荚诜菨M負(fù)荷下工作。下圖中A部分為某建筑典型設(shè)計(jì)日空調(diào)冷負(fù)荷：

圖1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2

　　若不采用蓄冷，即采用常規(guī)空調(diào)形式：制冷機(jī)組的容量應(yīng)滿足瞬時最大負(fù)荷，制冷機(jī)組在有供冷需要的時間都運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用最高；

　　若采用全負(fù)荷蓄冷即圖1形式：制冷機(jī)組在白天用電高峰期不運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用最省，但冷機(jī)和蓄冷裝置的容量均較高，初投資高、占地面積大；

　　必然存在一個最優(yōu)的部分負(fù)荷蓄冰系統(tǒng)如圖2所示：夜間用電低谷期利用冷機(jī)和蓄冷裝置蓄存一定冷量，補(bǔ)充用電高峰時間所需的部分冷量；投資回收期限最短，或整個空調(diào)系統(tǒng)壽命期內(nèi)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用總和最省。

　　蓄能系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的根本不同點(diǎn)在于：常規(guī)空調(diào)只需考慮滿足最大小時的負(fù)荷，其他時段冷機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行就可以。而蓄能系統(tǒng)必須對一個運(yùn)行周期內(nèi)的逐時冷負(fù)荷進(jìn)行均衡分配，通常以日為周期，作出典型設(shè)計(jì)日的運(yùn)行周期負(fù)荷表：確定冷機(jī)和冰槽的容量和各個時段的開啟情況。

　　蓄冰系統(tǒng)需要增加的特殊裝置有：蓄冰設(shè)備，乙二醇管路和水泵，板式換熱器(絕大多數(shù)系統(tǒng)選用，乙二醇和水管路分隔并換熱)。

　　詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程可以參考《冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等專著，需要注意的是：因?yàn)橐叶嫉奈镄耘c水不同，因此乙二醇管路的水泵、膨脹水箱等設(shè)備的選型均須做修正。

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