蓄冰空调技术对转移用电高峰的原理阐释.doc

蓄冰空调转移用电高峰原理阐释
刘娜 陈明卓
80年代以来，欧美、日本等经济发达国家为充分有效地利用能源，积极鼓励电力用户使用夜间富余的廉价电能，蓄冰空调技术作为相当有效的技术形式在经济发达国家得到广泛的推广和应用。
　　90年代初，我国在深圳、广州、上海等城市引进蓄冰空调技术，对节约能源和电网的削峰填谷效果十分明显。实践证明，蓄冰空调技术不仅节能经济效益十分可观，而且是电网削峰填谷，均衡电网负荷，提高电网安全经济运行水平的一项有力措施，它代表了21世纪集中空调技术的发展方向。
1　冰球式蓄冰空调技术
目前，国内推广的蓄冰空调技术主要有冰球式、冰桶式、冰槽式等等。从电力用户的接受程度来看，高灵冰桶蓄冰系统由于有结构简单，性能可靠，蓄、放冷速度均匀，造价低，管理方便，运行费用低廉等优势比较适合我国夏季城市防暑降温的需要。
　　以高灵为代表的冰桶蓄冰系统的核心部分是一只装满冰的圆柱体蓄冰桶，外壳由玻璃钢碳纤维钢化材料制成，内部是PERT改性导热塑料盘管。
当然，单是1只蓄冰桶还无法构成蓄冰空调系统，它只相当于1个“冷量仓库”，还需要水泵来搬运冷量，1个冷源来不断地生产冷量，需要1台换热器来把冷量交换出去。
　　这样，由蓄冰桶、制冷主机、水泵、换热器构成1个简单的蓄冰空调系统。冰桶式蓄冰桶系统按制冷主机与蓄冰桶的相对位置可分为并联系统和串联系统。
2　蓄冰空调系统的简单工作原理
　　下面以并联系统为例，简单介绍这个系统是如何工作的。如图1所示。

图1　蓄冰空调技术简单工作原理图
　　(1)夜间蓄冰
　　制冷主机、蓄冰桶、与水泵之间构成循环：a→b→c→d→a。
　　(2)白天主机单供冷
　　制冷主机、板式换热器与水泵1和2构成循环：d→a→i→g→h→e→f→j→d。
　　(3)白天蓄冰罐单供冷
　　蓄冰桶、板式换热器与水泵2构成循环：c→b→i→g→h→e→f→j→c。
　　(4)主机与蓄冰共同制冷
　　制冷主机、蓄冰桶、板式换热器与水泵1和2构成循环：

　　(5)主机边蓄冷边供冷
　　当三通调节阀在直通支路的流量小于水泵1的流量时，构成制冷主机放冷的同时，对蓄冰桶进行蓄冰：

3　蓄冰空调技术的适用范围
蓄冰空调技术广泛适用于商贸、办公、医院等大型建筑物，由于充分利用电网负荷低谷时段用电，节约电费的经济效益尤为明显。
　　高灵能源技术人员说，采用蓄冰空调技术必须使用蓄冰桶，单个蓄冰桶一般占用空间数6平米，采用蓄冰空调技术的前提，必须有足够的空间放置蓄冰桶。浙江上虞的大通购物中心的蓄冰桶放置在夹层和地下室二层，占地面积约390 m2，较好地解决了蓄冰桶的空间问题。
部分蓄冰空调技术的基础建设投资大于常规集中空调投资的15％～20％，全部蓄冰空调技术的基础建设投资则更大。据浙江、上海等已运行一至两年的蓄冰空调电力用户介绍，采用部分蓄冰空调技术，利用电网深夜负荷低谷时段用电蓄冰，白天电网高峰时段部分停机调节室温，按目前峰谷电价的比差计算，由此节省的电费能在2～3年内收回空调基础建设投资的增加值。
　　但是，诸如体育场馆、影剧院等一些空调利用率不高的场所，采用蓄冰空调技术，经济上的效果欠佳。
4　蓄冰空调技术对电网削峰填谷作用
蓄冰空调技术将白天电网负荷高峰时的大量降温用电负荷移入深夜电网低谷时段，不仅改善了深夜电网负荷低谷时段的无功电压，对电网的安全经济运行十分有利，如果城市中大部分商贸、办公、医院等建筑物以及集中住宅区采用蓄冰空调技术，还可以节省大量的发电设备，输配电设备的基础建设投资和运行维护费用。
4.1　蓄冰空调与削峰填谷
　　(1)全部(全量)蓄冰模式
　　全部(全量)蓄冰模式的蓄冰用电时间与空调使用时间完全错开，在夜间电网负荷低谷时段启动制冷主机进行蓄冰，当所需冷量达到空调所需的全部冷量时，制冷主机停机；在白天电网负荷高峰时段需要使用空调时，蓄冰系统将冷量供给空调系统，空调期间制冷主机停止运行。全部蓄冰时，蓄冰设备要承担空调所需的全部冷量，使用的电量以电网负荷低谷时段电量为主。
　　(2)部分(分量)蓄冰模式
　　在夜间利用电网低谷时段开启制冷设备，蓄存所需的一部分冷量，白天空调负荷高峰期间一部份(尖峰负荷)由蓄冷设备承担，另一部份空调负荷则由制冷设备承担，制冷设备昼夜运行，既使用电网负荷高峰时段的电量又使用低谷时段的电量。
4.2：高灵能源于2009年施工完成的上虞大通蓄冰空调技术的削峰填谷实例：
　　上虞大通购物中心为浙江省上虞市最著名几大商场之一，是高灵能源科技于2009年11月完工的工程项目，已投入运行。
一、主楼总高9层,地下一层为沃尔玛超市，其中主楼部分（1~9层）空调面积近100，000M2，地下一层空调面积近25，000 M2，配备制冷站有中央空调机组共四台，为约克双工况螺杆机组，共配置蓄冰桶65台。
商场采用型号为YSK2K2D55C主机，共计2台，单机制冷量为1036冷吨，高灵蓄冰桶53台，总蓄冷量37259KWH,乙二醇溶液泵3台,冷冻泵4台,冷却泵5台,冷却塔台共4座，每塔风机台数1台；
超市采用型号为YSDYCZS455C主机，共计2台，单机制冷量为270冷吨，高灵蓄冰桶12台，总蓄冷量8436KWH,乙二醇溶液泵3台,冷冻泵3台,；冷却泵3台，冷却塔台共1座，每塔风机台数1台。
制冷机房位于地下室二层，蓄冰桶放置在夹层和地下室二层，占地面积约390 m2，分别通过乙二醇溶液管道和机房内设备相连。
浙江电力有限公司出台了《浙江省实施分时电价优惠政策》的行政法律文件，并规定对蓄冷空调的用电量执行以下电价：
二、峰谷电价时段划分
高峰时段：19.00—21.00(共2小时)
平 段: 08.00—11.00 13.00—19.00 21.00—22.00 (共10小时)
低谷时段: 22.00—08.00 11.00—13.00 (共12小时)
三、峰谷电价:
采用蓄冷空调后，空调有关设备执行非普工业电价并执行分时电价：
平段电价： 1.034元/度。
高峰电价： 1.340元/度。
低谷电价： 0.388元/度。
四、现行空调运行状况：
上虞大通购物中心空调季节一般为5－10月，根据2010年的运行记录，制冷季均在夜间低谷电价时段22：:00-5:00蓄冰，白天融冰，过渡季约10天负荷占总负荷25%，一般白天不开机，完全由冰桶融冰供冷；运行季约40天负荷占总负荷50%，视天气情况断续开机，此时由冰桶和主机联合供冷，主机开机时间约4个小时，冰桶供冷11个小时；运行季约70天负荷占总负荷75%，此时由冰桶和主机联合供冷，主机开机时间约7个小时，冰桶供冷12个小时，主机进、出口压差为1.5kpa；在最热的8月上旬至9月下旬，此时由冰桶和主机联合供冷，主机开机时间约10个小时，冰桶供冷13个小时；峰值电价段停主机，冷冻水泵开机台数与主机开机台数对应，进口压力不祥，出口压力为7.5kpa。
五、冰蓄冷系统经济效益
每年可节约空调运行费用约85.5万元。
每年将为国家电网转移高峰电力1614000千瓦
每年将为国家减少1125.54吨电力燃煤
每年将为环境减少12380000立方米的废气排放
5　蓄冰空调技术的广阔前景
面对资源、环境、生态等方面的制约，人们越来越重视如何有效地利用有限的能源，各行各业都在探索如何降低成本，节约开支。目前国内还开发了蓄冰储热空调技术，这一技术被越来越多的电力用户所接受，进一步加快利用电网负荷低谷时段电能的步伐，积极推广运用蓄冰储热空调技术对电网的安全经济运行也十分有利。
　　在计划经济不断地向市场经济转化的今天，利用经济杠杆的作用调节电网的安全经济运行水平，比任何行政手段更为有效，宣传推广蓄冰空调技术就是其中一项有力措施。