蓄能技術在電網側的節(jié)能作用研究

李穎源

摘要：蓄能技術作為一項有效的節(jié)能手段，其最大特點就是轉移制冷設備的運行時間，達到對電網移峰填谷的目的。將蓄能技術應用到電網系統(tǒng)中，可以有效地起到電網側節(jié)能作用，提高電網系統(tǒng)運行的節(jié)能性、經濟性、安全性。文章分析和研究了蓄能技術在電網側的節(jié)能作用，希望對提高電網系統(tǒng)運行的經濟效益和社會效益有所幫助。

關鍵詞：蓄能技術；電網側；節(jié)能作用；制冷設備；移峰填谷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM464 文章編號：1009-2374（2016）19-0094-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.045

目前，我國電力供應的突出矛盾是電網負荷峰谷差大，夜間至清晨谷段負荷率低、高峰時段電力嚴重不足等。蓄能技術的應用是利用制冷/熱設備將蓄冷/熱介質中的熱量移出進行蓄能，并將能量用在空調用冷/熱或工藝性的用能高峰處。由此可以有效解決電網系統(tǒng)供電的矛盾，提高電網系統(tǒng)運行的安全性，節(jié)約能量，提高經濟效益。所以在電網系統(tǒng)運行中，科學、合理、有效地應用蓄能技術是非常有意義的。

1 蓄能技術

1.1 蓄能技術

所謂蓄能，就是在電力需求低谷時啟動制冷、制熱設備，將產生的冷或熱存儲在某種媒介中，在用電需求高峰時，將儲存的冷或熱能釋放出來使用，避免用電高峰電能不夠的情況發(fā)生。由此，蓄能技術又得名為“移峰填谷”。它具有四大優(yōu)點，具體為：

1.1.1 經濟。蓄能技術應用過程中，是利用蓄能媒介來存儲冷或熱。因此，電力企業(yè)只需要利用蓄能設施或建筑地下室作為蓄能容器來進行能量存儲，在必要的時候加以應用即可。由此可以說明，蓄能技術投入較少，但其產生的經濟效益是非常大的，蓄能技術經濟性較高。

1.1.2 實用。蓄能技術應用要求較低，只需要應用常規(guī)的冷水機組，就可以實現(xiàn)蓄冷和蓄熱兩種用途，從而使蓄能技術發(fā)揮作用，所以蓄能技術具有較強的實用性。

1.1.3 節(jié)能。蓄能技術最大的用途就是將夜間多余的能量存儲在媒介中，在白天供電高峰時釋放出來，由此可以充分說明，蓄能技術具有較強的節(jié)能性。

1.1.4 合理。蓄能技術分為蓄冷技術、蓄熱技術、相變蓄能技術，其可以根據電網系統(tǒng)實際情況，合理運用，平衡電網峰谷差，促使電網系統(tǒng)安全運行，所以蓄能技術具有合理性的特點。

1.2 蓄能技術分類

蓄能技術一般可分為蓄冷技術、蓄熱技術和相變蓄能技術。

1.2.1 蓄冷技術。蓄冷技術是在夜間用低谷電制冰，白天再用制得的冰對某些場所降溫，從而達到不開空調或少開空調的目的。由此可以說明，蓄冷技術是通過水蓄冷系統(tǒng)或常規(guī)設施來實現(xiàn)應用的。綜合以往蓄冷技術應用情況，可以確定蓄冷技術特點為：可以有效節(jié)約電能；可以維持空調系統(tǒng)持續(xù)供冷；可以保證空調運行安全且穩(wěn)定；可以適當改造或擴建空調系統(tǒng)等。由此可以說明，蓄冷技術的應用性較高，將其合理地應用在電網系統(tǒng)中，將大大緩解電網系統(tǒng)供電矛盾。

1.2.2 蓄熱技術。蓄熱技術是利用電鍋爐作為熱源，通過對水進行加熱，將熱量存儲在蓄熱水箱中，在用電高峰，通過蓄熱水箱進行熱量供能。由此可以說明，蓄熱技術的應用主要是通過蓄熱裝置或電力蓄熱系統(tǒng)的構建來具體應用。

1.2.3 相變蓄能技術。相變蓄能技術是在夜間用電低谷期，采用電動制冷機制冷，利用物質潛能將冷量存儲在媒介中，在白天用電高峰將冷量釋放，降低用電負荷。相變蓄能技術的具體應用是利用顯熱蓄能技術、潛熱蓄能技術、熱化學蓄能技術來實現(xiàn)蓄能。其中顯熱蓄能技術是基于物特性原理工作的，即每一種物質均具有一定的熱容，在物質態(tài)不變的情況下，隨著溫度的變化，它會吸收或放出熱量，因此顯熱蓄能技術利用熱熔較大的物質進行蓄能。而潛熱蓄能技術則是利用物質變相時吸收或放出熱量的特性來進行蓄能，常用的是冰蓄能和共晶鹽蓄能。熱化學蓄能技術則是利用物質之熱化學反應來進行蓄能。

2 蓄能技術在電網側的節(jié)能作用

基于以上對蓄能技術的了解，本文筆者將在下文中重點分析蓄冷技術、蓄熱技術、相變蓄能技術在電網側的節(jié)能作用，探究蓄能技術在電網系統(tǒng)中的應用效果。

2.1 蓄冷技術的應用

目前，蓄冷技術主要包括水蓄冷技術和冰蓄冷技術。筆者將分別對這兩種方式的蓄冷技術進行應用分析：

2.1.1 水蓄冷技術。由于水蓄冷技術的應用主要是通過構建水蓄冷系統(tǒng)來實現(xiàn)。結合電網系統(tǒng)實際情況，所構建的水蓄冷系統(tǒng)具有投資少、使用方便、冷量存儲大等特點。目前，對水蓄冷系統(tǒng)的構建可以有兩種，即開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。對開式水蓄冷系統(tǒng)是按照圖1構成的，其結構簡單、溫度梯度損失小，但在其應用的過程中容易出現(xiàn)污染環(huán)境、制冷回路容易出現(xiàn)故障、回水管容易處于泄壓狀態(tài)，增加能耗。閉式水蓄冷系統(tǒng)則是按照圖2構建，與開式水蓄冷系統(tǒng)一樣，也存在一些缺陷，就是在使用初期供水溫度較高，會使制冷機組消耗較多電量。由此，可以充分說明，利用水蓄冷技術需要結合電力系統(tǒng)實際情況，合理設置系統(tǒng)，并注意系統(tǒng)可能存在的問題，提出有針對性的措施加以解決，如此才能真正意義上解決問題，提高水蓄冷系統(tǒng)的應用效果。

2.1.2 冰蓄冷技術。冰蓄冷又稱潛熱式蓄冷，其蓄冷量較大，能夠為電網系統(tǒng)存儲較多的熱量，促使電網側的用電負荷降低，避免能量浪費。但是要想使冰蓄冷技術有效應用，需要滿足此項技術的應用要求。即制冰溫度低于-5℃，制冷機的傳熱液為-3℃～-5℃，制冷劑采用乙二醇水溶液最佳。基于此點，電力企業(yè)需要根據冰蓄冷技術特點及應用要求合理規(guī)劃冰蓄冷系統(tǒng)運行模式。

對冰蓄冷系統(tǒng)運行策略的設計，需要參照電網側的用電負荷大小及分布特點，并按照電價結構、供電質量、供電高峰和低谷時間等條件，詳細規(guī)劃蓄冷容量、制冷機運行模式等方面。當然要想保證冰蓄冷系統(tǒng)可以高效地運行，在具體制定冰蓄冷系統(tǒng)運行策略中，則要根據電網側用電負荷特點，制定分量蓄冷策略和全量蓄冷策略。分量蓄冷策略是根據電網側供電實際情況，合理選擇蓄冷裝置或制冷機來有序地進行冷量釋放，解決供電高峰供電不足的情況。而全量蓄冷策略則是在用電高峰時，最大限度地釋放冷量，減少電網側的用電負荷。兩種冰蓄冷系統(tǒng)運行策略均具有較強的應用性，但具體選擇哪種策略，需要結合實際情況決定。

2.2 蓄熱技術

2.2.1 蓄熱裝置。在現(xiàn)代化的今天，因為科學技術的蓬勃發(fā)展，目前所推出的蓄熱裝置有多種，如隔膜式蓄熱裝置、溫度分層式蓄熱裝置等。為了使蓄熱裝置可以有效地應用在電網系統(tǒng)中，解決電網側用電高峰時用電負荷大的情況，工作人員可以根據電網系統(tǒng)實際情況，選擇適合的蓄熱裝置，利用冷熱水循環(huán)泵來支撐蓄熱裝置的運行，達到有效儲能和放能的作用。

2.2.2 電力蓄熱系統(tǒng)。電力蓄熱系統(tǒng)包括電鍋爐、蓄熱裝置等，將各個設備或并聯(lián)、或串聯(lián)在一起，使電力蓄熱系統(tǒng)科學、合理的應用。在此需要說明的是，電力蓄熱系統(tǒng)中電鍋爐的應用是非常重要的，其按照圖3構成，并結合電網側實際情況，選擇全量蓄熱或分量蓄熱，進而使系統(tǒng)可以有效應用。

2.2.3 相變蓄能技術。基于上文對相變蓄能技術的介紹，相變蓄能技術與蓄冷技術、蓄熱技術有一定的相同之處，但也有不同之處。就以共晶鹽蓄能技術來說，利用共晶鹽中的高聚氯乙烯來作為反應物，其在不同溫度下會釋放不同程度的能量?；诖嗽恚诮鉀Q電網側能耗大問題時，構建相變蓄冷裝置，注意將共晶鹽蓄冷槽與冷水機組設置成對立狀態(tài)。在此種情況下，如若儲存能量，則將系統(tǒng)溫度調至4℃～6℃，如若釋放能量，則將溫度調至9℃～10℃。由此可以充分說明，相變蓄能技術的合理應用同樣可以解決電網側供電

矛盾。

3 結語

基于以上內容分析，蓄能技術有效應用于電網系統(tǒng)中是非常有意義的。蓄能系統(tǒng)可以轉移電力，平衡電網峰谷差，促使電網系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定、高效地運行。當然，目前蓄能技術的應用還存在一些不足，相信隨著技術人員的不懈努力，蓄能技術將更加完善和實用，解決電網系統(tǒng)供電矛盾，促進我國電力事業(yè)良好發(fā)展，所以在電網系統(tǒng)中科學、合理地應用蓄能技術是非常有意義的。

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（責任編輯：王 波）