儲(chǔ)能技術(shù)在現(xiàn)代供暖中的應(yīng)用

王騰飛

摘 要 近年來中國經(jīng)濟(jì)的飛速進(jìn)步，面對逐步增大的配電網(wǎng)峰谷差，對電能質(zhì)量的要求也隨之增高。為了進(jìn)一步提高我國電網(wǎng)質(zhì)量，應(yīng)大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能技術(shù)作為未來電網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐，將快速提高我國電網(wǎng)的電能質(zhì)量及穩(wěn)定性，且可以充分利用電能與熱能的轉(zhuǎn)換，將儲(chǔ)能用于與民生相關(guān)的日常生活中。本文對儲(chǔ)能技術(shù)在現(xiàn)代供暖中的應(yīng)用與效益進(jìn)行了比對，給出了谷電加熱蓄能裝置應(yīng)用的實(shí)例。

關(guān)鍵詞 儲(chǔ)能技術(shù)；儲(chǔ)能與供暖；谷電加熱蓄能裝置

中圖分類號(hào) TE44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0214-02

在我國高速發(fā)展的近幾十年，儲(chǔ)能長期以來是各國政府和行業(yè)界熱議的主題。但是各國政府和行業(yè)界未將注意力放在儲(chǔ)能上，而是更加關(guān)注開發(fā)新能源和生產(chǎn)電力。一直到這幾年，隨著國際上對節(jié)能減排的呼聲越來越大，各國政府和行業(yè)界開始努力提高本國的儲(chǔ)能技術(shù)，使本國生產(chǎn)的大量電力能夠更加合理，更加高效的分配利用，而不是再繼續(xù)把政策和行業(yè)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)放在開發(fā)新能源和生產(chǎn)電力上[ 1 ]。

美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，政府和行業(yè)界投資儲(chǔ)能技術(shù)比投資生產(chǎn)電力設(shè)備能帶來更多的經(jīng)濟(jì)性。儲(chǔ)能設(shè)備有兩個(gè)作用，一是能充分釋放發(fā)電系統(tǒng)的潛能，二是還能作為今后智能電網(wǎng)的必不可少的終端子系統(tǒng)。在分析今后智能化電網(wǎng)的建設(shè)和電能的優(yōu)化分配上，需要在關(guān)注“儲(chǔ)電于網(wǎng)”的基礎(chǔ)上，優(yōu)化分配儲(chǔ)能終端，整體協(xié)調(diào)，使“儲(chǔ)電于民”與“儲(chǔ)電于網(wǎng)”的互補(bǔ)性更強(qiáng)[ 1 ]。

1 電氣工程面臨的新問題及儲(chǔ)能技術(shù)的作用

我國作為世界工廠，尤其是近年來綜合國力和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對電力的需求快速增長，民眾的生活也更加的依賴電能，因此，我國對電網(wǎng)的安全保障也越來越關(guān)注。一方面我國東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異很大，對電力資源的供給要求也很大，另一方面同一區(qū)域的不同季節(jié)對電力資源的供給要求差異也很大，且生產(chǎn)電能是一個(gè)持續(xù)不斷的過程，電能的生產(chǎn)和電能的運(yùn)輸必須高度協(xié)調(diào)高度統(tǒng)一，所有這些都要求我國的電力系統(tǒng)應(yīng)該注重電力儲(chǔ)存技術(shù)的發(fā)展，以備不時(shí)之需。儲(chǔ)能技術(shù)就是專門為解決用電高峰時(shí)的電力資源緊缺現(xiàn)象而研發(fā)的技術(shù)[ 2 ]。

近年來隨著環(huán)保意識(shí)越來越深入人心，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式也由粗放型向著集約型方式轉(zhuǎn)變，科學(xué)發(fā)展觀也必將成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必須要遵循的思想。像煤炭、石油等不可再生資源的日益減少，為了解決不可再生資源日益枯竭的困境，不得不開發(fā)新型的可再生能源用于生產(chǎn)電力，如水能、太陽能、風(fēng)能等，但可再生能源具有分布不均衡和穩(wěn)定性差的特性，使用可再生能源生產(chǎn)電力時(shí)必將嚴(yán)重制約著電力的可靠性和穩(wěn)定性[ 2 ]。

2 如何有效利用現(xiàn)有能源，將之用于人們的日常生活

包括電力系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域中，儲(chǔ)能技術(shù)具有廣泛的用途。近年來，隨著世界范圍內(nèi)的電力工業(yè)重組，給越來越多的儲(chǔ)能技術(shù)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，應(yīng)用這些技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的能量管理[3]。

目前儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用主要包括：抽水儲(chǔ)能技術(shù)、化學(xué)電池蓄能技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能技術(shù)、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、空氣壓縮儲(chǔ)能技術(shù)等。盡管儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用很多，而各技術(shù)均有其局限性，如儲(chǔ)能技術(shù)使用材料、場地、技術(shù)應(yīng)用范圍、應(yīng)用對象等均影響著應(yīng)用的末端[ 2 ]。

幾十年來全國北方冬季基本采用燃煤集中供熱方式進(jìn)行室內(nèi)的采暖，其工作流程是：使用大型的燃煤鍋爐的燃燒產(chǎn)生熱量將水加熱至一定溫度，通過管路將熱水傳輸至用戶家中的暖氣管路，由于傳輸管路分布廣且線路長，會(huì)出現(xiàn)熱量損失大造成供暖溫度達(dá)不到用戶要求而起糾紛，盡管也有部分燃?xì)夂陀秒娦″仩t及部分小型燃煤鍋爐供暖，但由于成本高和污染嚴(yán)重而逐漸被取締。南方生活的人們由于氣溫的變化及人們對生活水平質(zhì)量的要求愈來愈高，冬季室內(nèi)取暖的要求與日俱增，但由于南方不具備集中供熱條件，故此僅能采取空調(diào)用于室內(nèi)的臨時(shí)供暖，無法滿足供暖的真正要求。如何采用一種簡單、環(huán)保、低廉的儲(chǔ)能技術(shù)用于人們的日常生活應(yīng)該是儲(chǔ)能技術(shù)的關(guān)鍵，本文論述的谷電加熱蓄能裝置是將閑置的電能或用電“谷期”的電能儲(chǔ)存于專用儲(chǔ)能設(shè)備中，并于需要時(shí)完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，這種設(shè)備還可以將太陽能、風(fēng)能集于其中，綜合利用。儲(chǔ)熱介質(zhì)的工作溫度范圍可在100℃～1 000℃之內(nèi)，與水作為儲(chǔ)熱介質(zhì)的電鍋爐相比，體積大大縮小，是一種效率高、體積小的電鍋爐，是典型的節(jié)能綠色環(huán)保產(chǎn)品。

3 谷電加熱蓄能裝置

1）工作原理。谷電加熱蓄能裝置工作原理是將夜間廉價(jià)的低谷電能或閑置期間的電能轉(zhuǎn)化成熱能，儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)向用熱單元供熱。可實(shí)現(xiàn)在用電量高的時(shí)候轉(zhuǎn)化成電能釋放，用電量低的時(shí)候吸收電能儲(chǔ)存起來，這能在相當(dāng)程度上降低峰谷差，削減了高峰時(shí)的負(fù)荷，電網(wǎng)的負(fù)荷特性得到了改善，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的負(fù)荷水平控制和負(fù)荷轉(zhuǎn)移等。

2）產(chǎn)品工作流程。谷電加熱蓄能裝置如何接入我們現(xiàn)有的供暖系統(tǒng)呢？無需改造原有供暖系統(tǒng)，可直接利用原有系統(tǒng)進(jìn)行入口的簡單改造即可安裝使用。產(chǎn)品可直接供暖無需換熱，熱效率可提高3%～5%。

3）產(chǎn)品優(yōu)勢對比。以沈陽市為例，根據(jù)《沈陽市城市供熱規(guī)劃》（2013—2020年），節(jié)能型公共建筑采暖熱負(fù)荷指標(biāo)為54w/㎡。公共建筑冬季供熱時(shí)間定為12h/d～14h/d，采用間歇供熱形式，其余時(shí)間采用低溫運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)白天18℃～20℃，夜間8℃～10℃。供熱方式的優(yōu)勢對比見表1。

4 結(jié)論

1）儲(chǔ)能裝置可提高電能質(zhì)量。為了人們節(jié)省電費(fèi)支出及更有利于推廣電價(jià)政策，在峰谷電價(jià)的大背景下推廣分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)至關(guān)重要。為了能夠提高電能質(zhì)量、節(jié)能減排、促進(jìn)可再生能源利用及優(yōu)化電力資源配置，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中將改變電能生產(chǎn)模式、輸送模式，是智能電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)。儲(chǔ)能裝置的利用可以減少用電系統(tǒng)備用容量的需求，可以減輕高峰負(fù)荷時(shí)輸電網(wǎng)的潮流，可以減少用電系統(tǒng)中的調(diào)峰調(diào)頻機(jī)組的需求，有助于減少系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗，提高輸配電設(shè)備的利用率，提高發(fā)電效率，從而獲取經(jīng)濟(jì)效益。

2）谷電加熱蓄能裝置靈活應(yīng)用。通過上述谷電加熱蓄能裝置的示例，能夠看出該裝置可根據(jù)用戶需求為每一個(gè)工業(yè)用戶、商用用戶或者家用用戶提供不間斷的高質(zhì)量熱蓄能裝置，而且可以讓用戶自主選擇靈活配置，減少管路熱損失，充分利用峰谷電差價(jià)儲(chǔ)能，不受供暖期限的影響，解決了人在供暖在、人不在關(guān)停供暖的耗能狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧齊政.儲(chǔ)電于民互補(bǔ)儲(chǔ)電于網(wǎng)——發(fā)展分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的意義[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)，2012，1（2）：144-145.

[2]劉孫相與，陳斌.儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用展望[J].科學(xué)論壇，2013（12）：239.

[3]程時(shí)杰，文勁宇，孫海順.儲(chǔ)能技術(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2005（24）：1-8.