蓄熱技術(shù)對(duì)可再生能源分布式能源系統(tǒng)的效益分析

曹建軍，王 俊，張利勇，劉亞奇，凌浩恕，王 亮，徐玉杰，周學(xué)志，陳海生2,

（1神華國(guó)華(北京)分布式能源科技有限責(zé)任公司，北京100025；2中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所，北京100190；3中科儲(chǔ)能(北京)咨詢有限公司，北京100190；4國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)(畢節(jié))研發(fā)中心，貴州 畢節(jié)551712）

分布式能源系統(tǒng)，作為一種建設(shè)在用戶端、實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用、同時(shí)滿足用戶熱和電需求的新型供能模式，受到了世界各國(guó)廣泛的重視。然而，由于分布式能源系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱、電負(fù)荷具有強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，需要利用蓄熱技術(shù)進(jìn)行熱電負(fù)荷解耦，達(dá)到最大的能源利用率。

趙靜等[1]將水蓄熱技術(shù)應(yīng)用于上海商業(yè)建筑的傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)，并確定了典型日熱負(fù)荷供應(yīng)情況，水蓄熱技術(shù)可供應(yīng)日負(fù)荷的27.3%。Wu等[2]計(jì)算了水蓄熱技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)的熱平衡、電平衡、運(yùn)行成本和CO2排放量，發(fā)現(xiàn)水蓄熱技術(shù)的應(yīng)用可以減少商業(yè)建筑室外4.92%運(yùn)行成本和22.14%CO2排放量。楊志鵬等[3]設(shè)計(jì)了水蓄熱技術(shù)與光伏發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、燃料電池、地源熱泵結(jié)合分布式能源系統(tǒng)，結(jié)果表明，水蓄熱技術(shù)引入可以滿足用戶熱和電負(fù)荷，減少燃料費(fèi)用19.2%，降低運(yùn)行成本18.1%。Mavromatidis 等[4]分析了水蓄熱與生物質(zhì)、太陽(yáng)能耦合的分布式能源系統(tǒng)，確定了CO2排放量的最優(yōu)裝機(jī)容量和裝機(jī)成本。Somma等[5]也在可再生能源分布式系統(tǒng)引入水蓄熱技術(shù)，并確定水蓄熱技術(shù)引入可以降低21%～36%的總運(yùn)行成本。由上述文獻(xiàn)可知，現(xiàn)有研究主要集中于水蓄熱技術(shù)耦合應(yīng)用的分布式能源系統(tǒng)效益分析，且多集中于部分運(yùn)行效果、運(yùn)行成本和CO2排放量的分析。事實(shí)上，蓄熱技術(shù)對(duì)可再生能源分布式系統(tǒng)的效益分析需要全面包含電平衡、熱平衡、燃料耗量及對(duì)環(huán)境溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)和污染效應(yīng)的綜合分析。此外，隨著蓄熱技術(shù)的發(fā)展，水、導(dǎo)熱油、耐火磚等顯熱蓄熱材料和水合鹽、石蠟等相變蓄熱材料已經(jīng)較為成熟，達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的階段[6]，也需要進(jìn)行不同蓄熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性的確定。

因此，本文以大連某辦公建筑群的太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃?xì)饣パa(bǔ)的可再生能源分布式系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立有無蓄熱技術(shù)的可再生能源分布式系統(tǒng)耦合評(píng)價(jià)模型，分析蓄熱技術(shù)對(duì)電平衡、熱平衡、燃?xì)夂牧?、環(huán)境等參數(shù)的影響，并結(jié)合水、導(dǎo)熱油、耐火磚等顯熱蓄熱技術(shù)和水合鹽、石蠟等相變蓄熱技術(shù)的技術(shù)成本，從靜態(tài)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性兩方面，分析不同蓄熱技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性，為蓄熱技術(shù)在分布式能源系統(tǒng)高效應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本文的應(yīng)用對(duì)象為大連某辦公建筑群，總建筑面積為197568 m2，包括4 幢單體24 層建筑面積為49392 m2，其典型日氣象條件和負(fù)荷需求如圖1 和圖2所示[7]。其中，室外干球溫度為-7.3～6.6 ℃，太陽(yáng)輻射最高為567.18 W/m2，風(fēng)速為0～8 m/s，建筑群最大電負(fù)荷為1921.59 kW，出現(xiàn)在16:00時(shí)，最小為401.13 kW，出現(xiàn)在7:00 時(shí)；熱負(fù)荷最大為7016.66 kW，出現(xiàn)在7:00 時(shí)，22:00 時(shí)至次日5:00 時(shí)負(fù)荷為0。

圖1 室外氣象參數(shù)Fig.1 Outdoor meteorological parameters

圖2 電負(fù)荷和熱負(fù)荷Fig.2 Electric load and heat load

圖3 蓄熱技術(shù)與可再生能源分布式能源系統(tǒng)耦合模式圖Fig.3 Heat storage technology applied to distributed energy system with renewable energy

為滿足電負(fù)荷和熱負(fù)荷，建筑采用太陽(yáng)能、風(fēng)能、燃?xì)饣パa(bǔ)的可再生能源分布式系統(tǒng)與蓄熱技術(shù)耦合系統(tǒng)，模式如圖3所示。其中，電負(fù)荷由光伏發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)，用戶熱負(fù)荷由余熱鍋爐、蓄熱罐供給，燃?xì)忮仩t為備用熱源。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，采用以電定熱運(yùn)行模式，光伏發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)全面保障電力供應(yīng)，燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的余熱利用余熱鍋爐進(jìn)行熱量供應(yīng)。當(dāng)余熱供熱量超過熱負(fù)荷時(shí)，蓄熱罐進(jìn)行蓄積；當(dāng)余熱供熱量不滿足熱負(fù)荷，蓄熱罐進(jìn)行熱量供熱，蓄熱罐熱量不足時(shí)，開始燃?xì)忮仩t進(jìn)行供熱。

1.2 模型建立

為了全面確定蓄熱技術(shù)對(duì)可再生能源分布式系統(tǒng)的效益，確定不同蓄熱技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性，本文建立了蓄熱技術(shù)與再生能源分布式能源系統(tǒng)耦合評(píng)價(jià)模型，主要包括以下部分。

1.2.1 燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)是分布式系統(tǒng)核心熱電設(shè)備，可利用燃?xì)猱a(chǎn)生電量和余熱。燃?xì)廨啓C(jī)的額定電效率和熱效率可用式(1)和(2)進(jìn)行計(jì)算[8]，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的熱電效率均與設(shè)備的部分負(fù)荷率相關(guān)，可用式(3)～(6)計(jì)算余熱量和燃?xì)夂牧縖9]

式中，PGT,cap為燃?xì)廨啓C(jī)額定發(fā)電功率，kW，取2000 kW；η為燃?xì)廨啓C(jī)額定電效率，%；ξ為燃?xì)廨啓C(jī)額定熱效率，%；PGT為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電功率，kW；αGT為燃?xì)廨啓C(jī)部分負(fù)荷率，%；ηGT為燃?xì)廨啓C(jī)電效率，%；ηL為燃?xì)廨啓C(jī)散熱損失系統(tǒng)，%，取15%[3]；QGT為燃?xì)廨啓C(jī)的可利用熱值，kW；FGT為輸入燃?xì)廨啓C(jī)的燃料熱值，kW。

1.2.2 余熱鍋爐

余熱鍋爐可利用燃?xì)廨啓C(jī)的余熱產(chǎn)生熱水進(jìn)行熱負(fù)荷供應(yīng)，不同負(fù)荷率的余熱鍋爐熱量特性模型如式(7)和(8)[10]所示

式中，HAM為余熱鍋爐供熱功率，kW；ξAM為余熱鍋爐制熱系數(shù)；αAM為余熱鍋爐部分負(fù)荷率，%；ξ為余熱鍋爐額定制熱系數(shù)，取0.88[10]。

1.2.3 燃?xì)忮仩t

燃?xì)忮仩t作為備用熱源，在供熱量不足時(shí)，進(jìn)行輔助供熱，不同負(fù)荷率的燃?xì)忮仩t熱特性計(jì)算模型見式(9)和(10)[7]

式中，HB為燃?xì)忮仩t供熱功率，kW；FB為燃?xì)忮仩t燃料熱值，kW；ηB為鍋爐效率，%；αB為燃?xì)忮仩t部分負(fù)荷率，%；ηEB為燃?xì)忮仩t額定效率，%，取80%[7]。

1.2.4 光伏發(fā)電機(jī)組

光伏發(fā)電機(jī)組可利用太陽(yáng)能為建筑提供電源，其輸出功率可由式(11)和(12)進(jìn)行計(jì)算[11]

式中，PPV為光伏發(fā)電機(jī)組發(fā)電功率，kW；fPV為光伏發(fā)電機(jī)組降額因數(shù)，取0.95；PPVcap為光伏發(fā)電機(jī)組的額定容量，kW，取1000 kW；It為環(huán)境溫度下太陽(yáng)光照的輻射強(qiáng)度，kW/m2；aPV為功率溫度系數(shù)，取-0.005%/℃；ISTC為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下光照輻射強(qiáng)度，1000 W/m2；tcellSTC為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下溫度，25 ℃；INOCT為光伏發(fā)電機(jī)組額定運(yùn)行條件下光照輻射強(qiáng)度，800 W/m2；tNOCT為光伏發(fā)電機(jī)組額定運(yùn)行條件下環(huán)境溫度，20 ℃；tcellNOCT為額定運(yùn)行條件下光伏發(fā)電機(jī)組表面溫度，一般取45～48 ℃；ηmpSTC為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下最大功率點(diǎn)效率，一般取0.15；τ 為光伏發(fā)電機(jī)組遮蓋物的太陽(yáng)能透過率，取0.9；α為光伏發(fā)電機(jī)組太陽(yáng)能吸收率，取0.9。

1.2.5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，其輸出功率如式(13)所示[12]

式中，PWT為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率，kW；Pr為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定功率，kW，取500 kW；V 為 風(fēng) 速，m/s；a、b、c、d 為 計(jì) 算 系 數(shù)，取-0.1061、2.405、-8.8749、8.354；Vci為切入風(fēng)速，m/s，取3 m/s；Vr為切出風(fēng)速，m/s，取18 m/s；Vco為安全風(fēng)速，25 m/s。

1.2.6 蓄熱罐

蓄熱罐主要是在余熱供熱量富余時(shí)進(jìn)行熱量的蓄積，在供熱量不足時(shí)，進(jìn)行熱量的釋放。蓄熱模型可按照式(14)進(jìn)行計(jì)算[12]

式中，R(h)為h 時(shí)刻蓄能量，kW·h；Qhs為h 時(shí)刻蓄能功率，kW；Qhr為h 時(shí)刻放能功率，kW；Φ為漏熱系數(shù)，取2%；ψ為能量傳遞過程中有效傳遞系數(shù)，取98%。

1.2.7 環(huán)境影響

系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)使用燃油進(jìn)而產(chǎn)生污染物，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的問題，如全球變暖、酸化、空氣污染等。為了評(píng)價(jià)多能源互補(bǔ)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響，需要計(jì)算CO2、CH4、N2O、SO2、NOX、PM2.5等排放量。相關(guān)污染物排放量可用式(15)計(jì)算

式中，MX為污染物X的產(chǎn)生量，g；F為系統(tǒng)燃料總量，kW·h；βX為燃?xì)釾 污染物的排放系數(shù)，g/(kW·h)，其中CO2取203.74，CH4取0.015，N2O取0.0004，SO2取0.011，NOX取0.202，PM2.5取0.0012[7]。

不同污染物對(duì)環(huán)境影響也不近相同，為了統(tǒng)一評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境影響，分別采用等價(jià)CO2、等價(jià)SO2和等價(jià)PM2.5指標(biāo)定量評(píng)價(jià)對(duì)溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)、污染效應(yīng)的潛能。相關(guān)污染物潛能可用式(16)計(jì)算。

式中，GX為污染物關(guān)于X的潛能，g等價(jià)污染物；Mi為i 污染物質(zhì)量，g；εi為i 污染物的等價(jià)系數(shù)，不同污染物的等價(jià)系數(shù)見表1。

表1 不同污染物的等價(jià)系數(shù)[7]Table 1 Equivalence coefficient of different pollutants[7]

1.2.8 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

經(jīng)濟(jì)性分析主要有靜態(tài)評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法。靜態(tài)評(píng)價(jià)方法是一種沒有考慮資金時(shí)間價(jià)值的經(jīng)濟(jì)分析方法，主要指標(biāo)包括投資利稅率、資本金凈利潤(rùn)率、總投資收益率、靜態(tài)投資回收期。動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法是考慮到資金在生產(chǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行過程中隨著時(shí)間變化而產(chǎn)生價(jià)值的經(jīng)濟(jì)分析方法[13]，主要指標(biāo)包括內(nèi)部收益率、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、動(dòng)態(tài)投資回收期。

投資利稅率是表示項(xiàng)目達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力后的一個(gè)正常生產(chǎn)年份的年利稅總額或項(xiàng)目生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期內(nèi)的年平均利稅總額與總投資的比率，當(dāng)投資利稅率高于或等于行業(yè)基準(zhǔn)投資利稅率時(shí)，證明項(xiàng)目可以采納，可用式(17)計(jì)算

式中，ROT 為投資利稅率，%；EBIT 為年平均利潤(rùn)總額，元；ST 為銷售稅金及附加，元；TI為項(xiàng)目總投資，元。

資本金凈利潤(rùn)率是表示項(xiàng)目資本金的盈利水平，可用式(18)計(jì)算

式中，ROE 為資本金凈利潤(rùn)率，%；NP 為年平均稅后利潤(rùn)，元；EC為項(xiàng)目資本金，元。

總投資收益率是指達(dá)產(chǎn)期正常年份的年息稅前利潤(rùn)或運(yùn)營(yíng)期年均息稅前利潤(rùn)占項(xiàng)目總投資的百分比，可用式(19)計(jì)算

式中，ROI為投資收益率，%。

靜態(tài)投資回收期是使累計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益等于最初的投資費(fèi)用所需的時(shí)間，可用式(20)計(jì)算

式中，CI 為現(xiàn)金流入量，元；CO 為現(xiàn)金流出量，元；t為時(shí)間，年；Pts為靜態(tài)投資回收期，元；T+為各年累計(jì)凈現(xiàn)金流量首次為正值或0 的年份，年。

內(nèi)部收益率是表示項(xiàng)目壽命期內(nèi)可以使凈現(xiàn)金流量的凈現(xiàn)值等于零的利率，可用式(21)計(jì)算

式中，IRR為內(nèi)部收益率，%；n為計(jì)算期，年。

財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值是擬建項(xiàng)目按行業(yè)的基準(zhǔn)收益率或設(shè)定的折現(xiàn)率，將計(jì)算期內(nèi)各年的凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到建設(shè)起點(diǎn)年份(基準(zhǔn)年)的現(xiàn)值累計(jì)數(shù)[14]，可用式(22)計(jì)算

式中，ic為基準(zhǔn)收益率，%；FNPV為方案凈現(xiàn)值，元。

動(dòng)態(tài)投資回收期是指在考慮資金的時(shí)間價(jià)值的情況下，按規(guī)定的基準(zhǔn)收益率用每年的凈收益收回全部投資額所需要的時(shí)間，可用式(23)計(jì)算

式中，Ptd為項(xiàng)目動(dòng)態(tài)投資回收期，年。

2 結(jié)果與討論

2.1 電量平衡

鑒于系統(tǒng)運(yùn)行方式是以電定熱，蓄熱技術(shù)對(duì)分布式能源系統(tǒng)的電量平衡沒有影響，因此有無蓄熱技術(shù)的可再生能源分布式系統(tǒng)電量平衡情況均為圖4。從圖中可以看出，有無蓄熱技術(shù)的可再生能源分布式系統(tǒng)可以利用燃?xì)廨啓C(jī)、光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完全滿足用戶的電負(fù)荷，其中燃?xì)廨啓C(jī)為主要的電量供給源，最大發(fā)電功率為1888.91 kW，日供電量為23520.31 W·h，供電率為85.14%；其次為光伏發(fā)電機(jī)組，最大發(fā)電功率為555.87 kW，日供電量為2528.95 kW·h，供電率為9.15%；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組供電量最小，最大功率為369.52 kW，供電量為1577.51 kW·h，供電率為5.71%。

圖4 電量平衡情況Fig.4 Electricity balance

2.2 熱量平衡

蓄熱技術(shù)的引入可蓄積余熱鍋爐的富余熱量，并在余熱鍋爐供熱不足時(shí)進(jìn)行熱量補(bǔ)充，因此，蓄熱技術(shù)對(duì)分布式能源系統(tǒng)熱量平衡影響如圖5所示。從圖中可知，有無蓄熱技術(shù)的可再生能源分布式系統(tǒng)均能滿足用戶熱負(fù)荷，但是，蓄熱技術(shù)可以減小分布式能源系統(tǒng)中的燃?xì)忮仩t運(yùn)行時(shí)間、補(bǔ)熱功率和補(bǔ)熱量。無蓄熱技術(shù)時(shí)，分布式能源系統(tǒng)為了滿足用戶負(fù)荷，需要運(yùn)行燃?xì)忮仩t9個(gè)小時(shí)，最大補(bǔ)熱負(fù)荷為6723.39 kW，共補(bǔ)充22617.94 kW·h 的熱量，在14:00—18:00和21:00—次日6:00期間，余熱鍋爐產(chǎn)生16370.37 kW·h富余熱量需要浪費(fèi)。引入蓄熱技術(shù)，可將前一天這部分的富余熱量進(jìn)行蓄積，用于滿足或部分滿足7—8時(shí)和19—20時(shí)的熱負(fù)荷，因此，分布式能源系統(tǒng)燃?xì)忮仩t最大補(bǔ)熱功率降至2730.04 kW，較無蓄熱技術(shù)減少59.39%，也即耦合蓄熱技術(shù)的分布式能源系統(tǒng)燃?xì)忮仩t裝機(jī)功率可以減小約60%。耦合蓄熱技術(shù)的分布式能源系統(tǒng)燃?xì)忮仩t補(bǔ)熱量也降至8356.79 kW·h，較無蓄熱技術(shù)減少63.95%，蓄熱技術(shù)可以供熱14261.14 kW·h，占到總熱負(fù)荷的19.97%。

圖5 熱量平衡情況Fig.5 Heat balance

2.3 燃?xì)夂牧?/h3>

蓄熱技術(shù)的引入對(duì)于分布式能源系統(tǒng)的電平衡沒有影響，僅對(duì)熱平衡有影響，因此，蓄熱技術(shù)對(duì)滿足電平衡的燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)夂牧恳矝]有影響，如圖6 所示，燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)饪偤牧烤鶠?0955.77 m3，但是，蓄熱技術(shù)可以供給熱負(fù)荷，因此，對(duì)燃?xì)忮仩t的燃?xì)夂牧坑绊戄^大，燃?xì)庀臅r(shí)間由無蓄熱技術(shù)的9 h減少至7 h，最大消耗速率由859.33 m3/h減少至348.93 m3/h，減小59.40%；燃?xì)忮仩t燃料耗量由2890.84 m3減少至1068.10 m3，減小63.05%；系統(tǒng)總?cè)細(xì)夂牧坑?3846.61 m3減少至12023.87 m3，一次能源節(jié)約率為13.16%。

2.4 環(huán)境效益

圖6 燃?xì)夂牧縁ig.6 Gas consumption

文中2.3 節(jié)已經(jīng)確定有無蓄熱技術(shù)的分布式能源系統(tǒng)燃?xì)庀牧浚虼?，可以定量?jì)算不同系統(tǒng)的污染物排放量和溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)、污染效應(yīng)的潛能量，如表2 和表3 所示。從表中可以看出，蓄熱技術(shù)的引入可以取得明顯的減小污染物的排放，進(jìn)而減少溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)和污染效應(yīng)的潛能，CO2、CH4、N2O、SO2、NOX和PM2.5減排量分別 為371365.71 g、 27.34 g、 0.73 g、 20.05 g、368.19 g 和2.19 g，減排率均達(dá)到13.16%，溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)、污染效應(yīng)減排量分別為372165.90 g等價(jià)CO2、278.30 g 等價(jià)SO2、150.74 g 等價(jià)PM2.5，減排率也均達(dá)到13.16%。

表2 污染物排放量(單位：克)Table 2 Pollutant discharge

表3 溫室效應(yīng)、酸化效應(yīng)和污染效應(yīng)的潛能Table 3 Potential of greenhouse effect,acidification effect and pollution effect

2.5 經(jīng)濟(jì)性分析

不同蓄熱技術(shù)的投資不同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性也不同。目前，蓄熱技術(shù)主要分為顯熱、潛熱和熱化學(xué)蓄熱技術(shù)，水、導(dǎo)熱油、耐火磚等顯熱蓄熱技術(shù)和水合鹽、石蠟等潛熱蓄熱技術(shù)較為成熟，達(dá)到示范或商業(yè)應(yīng)用階段，熱化學(xué)蓄熱技術(shù)在蓄熱周期、能量密度等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，但是技術(shù)復(fù)雜度高，大多處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，其蓄能效率、壽命、成本、技術(shù)成熟度仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證和提升[6]。因此，為了確定可再生能源分布式系統(tǒng)應(yīng)用可行的蓄熱技術(shù)，分別采用靜態(tài)分析法和動(dòng)態(tài)分析法，對(duì)水、導(dǎo)熱油、耐火磚、水合鹽、石蠟等蓄熱技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

由圖5可知，蓄熱罐蓄積的最大熱量為21:00—次日6:00的10918.55 kW·h，以此蓄熱量分別計(jì)算不同蓄熱技術(shù)的蓄熱材料、蓄熱容器及配件費(fèi)用，三者之和作為蓄熱技術(shù)的項(xiàng)目總投資。各種蓄熱材料成本分別為：水為0.005元/kg，導(dǎo)熱油為40元/kg，耐火磚為7 元/kg，水合鹽為5 元/kg，石蠟為10 元/kg[15]。蓄熱裝置成本計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 不同蓄熱技術(shù)蓄熱裝置成本Table 4 Device cost of different heat storage technologies

運(yùn)行成本包括人工費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)等，不同蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本分別為：水蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本為81409 元、導(dǎo)熱油蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本為198239元、耐火磚蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本為118179元、水合鹽蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本為151329元、石蠟蓄熱技術(shù)的運(yùn)行成本為168134元。

不同蓄熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)性靜態(tài)分析如表5所示。從表中可以看出，在不考慮資金時(shí)間價(jià)值的前提下，水、導(dǎo)熱油、耐火磚、水合鹽和石蠟蓄熱技術(shù)的投資利稅率高于電力行業(yè)的平均利稅水平7.8%[16]，資本金凈利潤(rùn)率和總投資收益率也大于基準(zhǔn)收益率8%，具有較好的收益水平；水、耐火磚、水合鹽和石蠟蓄熱技術(shù)靜態(tài)投資回收期較少，分別為4.91 年、5.49 年、7.18 年、8.33 年，具有一定的經(jīng)濟(jì)可行性，且以水蓄熱技術(shù)最具優(yōu)勢(shì)，其投資利稅率為42.29%，資本金凈利潤(rùn)率為25.37%，總投資收益率為33.83%，靜態(tài)投資回收期為4.91 年。導(dǎo)熱油蓄熱技術(shù)項(xiàng)目總投資相對(duì)較高，投資回收期相對(duì)較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)可行性較低。

表5 蓄熱技術(shù)靜態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析Table 5 Static economic analysis of heat storage technology

不同蓄熱技術(shù)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析如表6所示。從表中可以看出，水、耐火磚、水合鹽和石蠟作為蓄熱介質(zhì)時(shí)，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值分別為1781998元、1701222元、898116 元和562236 元，內(nèi)部收益率分別為19.64%、17.84%、13.00%和10.92%，動(dòng)態(tài)投資回收期分別為6.57年、7.61年、11.33年和14.64年，也即水、耐火磚、水合鹽和石蠟作為蓄熱介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)盈利，項(xiàng)目資金利用情況較好，收益率較高，具有一定的可行性，且以水蓄熱最優(yōu)。導(dǎo)熱油作為蓄熱介質(zhì)時(shí)，項(xiàng)目總投資相對(duì)較高，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為負(fù)值，內(nèi)部收益率相對(duì)較小，動(dòng)態(tài)投資回收期較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)可行性相對(duì)較差。

表6 蓄熱技術(shù)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析Table 6 Dynamic economic analysis of heat storage technology

3 結(jié) 論

（1）建立了應(yīng)用蓄熱技術(shù)的可再生能源分布式系統(tǒng)耦合評(píng)價(jià)模型，確定蓄熱技術(shù)對(duì)電平衡、熱平衡、燃?xì)夂牧?、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性等參數(shù)的影響，從靜態(tài)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性兩方面，分析不同蓄熱技術(shù)的應(yīng)用可行性。

（2）在以電定熱運(yùn)行模式下，蓄熱技術(shù)的引入對(duì)電平衡沒有影響，但對(duì)熱平衡、燃?xì)夂牧?、環(huán)保等有較大的影響。蓄熱技術(shù)典型日可供暖14261.14 kW·h，減小63.95%燃?xì)忮仩t補(bǔ)給供暖量，節(jié)約1822.74 m3燃?xì)夂牧浚淮文茉垂?jié)約率為13.16%，進(jìn)而減輕372165.90 g CO2造成的溫室效應(yīng)、278.30 g SO2造成的酸化效應(yīng)和150.74 g PM2.5造成的污染效應(yīng)；。

（3）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)性分析綜合表明，耦合應(yīng)用可再生能源分布式系統(tǒng)時(shí)，導(dǎo)熱油蓄熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性較低，水、耐火磚、水合鹽和石蠟蓄熱技術(shù)具有較好的經(jīng)濟(jì)可行性，且以水蓄熱技術(shù)最具優(yōu)勢(shì)。