冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在樓宇型能源站的應(yīng)用

廖文高

摘要：天然氣分布式能源系統(tǒng)具有清潔、高效、安全、環(huán)保的特點(diǎn)，近年來(lái)被大力推廣示范。樓宇型分布式能源站因其負(fù)荷波動(dòng)大，需采用蓄能系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷、平衡負(fù)荷。本文探討了冰蓄冷技術(shù)的工作原理及工作流程，以及冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)在樓宇型分布式能源站中的應(yīng)用。以南方某樓宇型能源站為研究對(duì)象，基于冷負(fù)荷對(duì)冰蓄冷系統(tǒng)進(jìn)行了配置、并分析了系統(tǒng)運(yùn)行策略和經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)分析可知，冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行工況多，需要對(duì)各種工況下的運(yùn)行策略進(jìn)行優(yōu)化控制;冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)充分利用當(dāng)?shù)胤謺r(shí)電價(jià)，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

Abstract： Natural gas distributed energy systems are clean， efficient， safe， and environmentally friendly. They have been vigorously promoted and demonstrated in recent years. Building-type distributed energy stations need to use energy storage systems to cut peaks， fill valleys， and balance loads due to their large load fluctuations. This paper discusses the working principle and working process of ice storage technology， as well as the application of ice storage air conditioning system in building-type distributed energy stations. Taking a southern building energy station as the research object， the ice storage system was configured based on the cold load， and the system operation strategy and economy were analyzed. Through analysis， it can be seen that the ice storage system has many operating conditions， and it is necessary to optimize the operation strategy under various conditions. The ice storage air conditioning system makes full use of the local time-of-use electricity price.

關(guān)鍵詞：天然氣分布式能源;冰蓄冷;經(jīng)濟(jì)性分析

Key words： natural gas distributed energy;ice storage;economic analysis

中圖分類(lèi)號(hào)：TU831? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）04-0249-02

0? 引言

分布式能源是一種建在用戶端的能源供應(yīng)方式，以分散式、規(guī)模小為主要特征，系統(tǒng)容量的確定方式主要基于資源、環(huán)境效益最大化，通過(guò)整合優(yōu)化用戶能源需求及資源配置狀況，提高系統(tǒng)能源利用效率，是相對(duì)于集中供能的分散式供能方式[1]。按供能范圍的不同，分布式能源系統(tǒng)分為區(qū)域型和樓宇型。

樓宇型分布式能源站的負(fù)荷往往隨著不同時(shí)段或不同季節(jié)而波動(dòng)，能源站生產(chǎn)負(fù)荷往往和用戶需求不能完全匹配[2-3]。為保證能源站對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性，負(fù)荷常由基本負(fù)荷和尖峰負(fù)荷組成。為減少樓宇型分布式能源站設(shè)備初投資，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，通常配備蓄能裝置，利用夜間谷電制冰或制熱，白天峰電時(shí)段將熱釋放出來(lái)，降低供能成本。冰蓄冷技術(shù)是常用的蓄能技術(shù)之一[4-5]。

1? 冰蓄冷技術(shù)在樓宇型能源站的應(yīng)用

1.1 樓宇型能源站概況

以南方地區(qū)建筑功能為甲級(jí)寫(xiě)字樓的某樓宇型建筑為例。其總建筑面積為12000平方米。經(jīng)計(jì)算其最大冷負(fù)荷2400kW，考慮同時(shí)使用系數(shù)0.7，計(jì)算基本冷負(fù)荷為1680kW，夏季典型日空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷曲線圖如圖1所示。

該能源站設(shè)計(jì)冷負(fù)荷由煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組和冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)共同承擔(dān)。根據(jù)電力負(fù)荷選擇1臺(tái)600kW的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，配套1臺(tái)580kW的煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組，1臺(tái)1458kW的雙工況電制冷機(jī)組及冰蓄冷裝置，蓄冷量7040kW（2000RT）。

1.2 冷負(fù)荷平衡

從圖1可以看出，該建筑樓宇的冷負(fù)荷主要集中在7：00～19：00之間，且波動(dòng)范圍較大。能源站供冷方式多樣，有余熱供冷、電制冷機(jī)供冷及融冰供冷，根據(jù)夏季典型設(shè)計(jì)日逐時(shí)冷負(fù)荷曲線，平衡各供冷裝置的運(yùn)行時(shí)段，得到冷負(fù)荷平衡圖如圖2所示。

白天7：00～12：00冷負(fù)荷主要由溴化鋰機(jī)組和雙工況電制冷機(jī)組供應(yīng)，該時(shí)段為用電平段，電制冷運(yùn)行成本相對(duì)較低;14：00～17：00主要由溴化鋰機(jī)組和冰蓄冷裝置融冰供應(yīng)，該時(shí)段為用電高峰期，電制冷運(yùn)行成本高，融冰供冷可有效降低電力消耗;23：00～6：00由冰蓄冷裝置蓄冷，利用該時(shí)段的電力谷價(jià)，降低蓄冷成本，蓄冷能力880kWh，總蓄冷量7040kW（2000RT）。

1.3 運(yùn)行策略

從冷負(fù)荷平衡圖可以看出，冷負(fù)荷的平衡需要能源站在多種工況下運(yùn)行，其中冰蓄冷裝置要承擔(dān)雙工況主機(jī)供冷、融冰供冷、蓄冰、雙工況主機(jī)和融冰聯(lián)合供冷等四種工況。結(jié)合該樓宇型冷負(fù)荷特點(diǎn)，設(shè)計(jì)冰蓄冷裝置的運(yùn)行流程圖如圖3所示。

從圖3可以看出，冰蓄冷裝置在不同工況下的運(yùn)行主要由V1～V4四個(gè)電動(dòng)閥進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。冰蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行策略與冷負(fù)荷平衡圖一一對(duì)應(yīng)。冰蓄冷系統(tǒng)通過(guò)將供冷負(fù)荷轉(zhuǎn)移到用電省或電費(fèi)低的時(shí)間段，來(lái)減少供冷費(fèi)用，因此必須合理規(guī)劃各種工況以便既滿足建筑物的供冷需求又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，需要對(duì)各種工況下運(yùn)行時(shí)間做規(guī)劃，做好運(yùn)行策略的優(yōu)化控制。運(yùn)行策略的優(yōu)化控制一般根據(jù)項(xiàng)目的峰谷電價(jià)情況結(jié)合冷負(fù)荷做出一張運(yùn)行策略表，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，以使能源站供冷成本達(dá)到最低。

1.4 經(jīng)濟(jì)性分析

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)需要增加蓄冰槽、板換、乙二醇泵、管路等設(shè)施，相比常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)，其初投資相對(duì)要高。對(duì)采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)兩種方案，以該能源站為基礎(chǔ)，進(jìn)行配置和經(jīng)濟(jì)性比較，詳見(jiàn)表1。

從表2可知，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)初投資高出常規(guī)電制冷系統(tǒng)30萬(wàn)元。但冰蓄冷系統(tǒng)利用夜間谷電期間進(jìn)行蓄冷，白天融冰供冷，可有效減少峰時(shí)耗電，較常規(guī)電制冷系統(tǒng)年節(jié)約成本13.8萬(wàn)元，2.2年即可收回增量初投資。由此可知，對(duì)于樓宇型能源站所在地區(qū)存在峰谷電價(jià)差時(shí)，采用冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)電制冷系統(tǒng)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

2? 結(jié)論

本文基于南方某樓宇型分布式能源站，簡(jiǎn)要介紹了冰蓄冷技術(shù)及其應(yīng)用，并從系統(tǒng)配置、運(yùn)行策略及經(jīng)濟(jì)性等角度進(jìn)行了分析。樓宇型分布式能源站負(fù)荷隨季節(jié)、晝夜的波動(dòng)很大，因此，由必要配置蓄能裝置，以提高能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。有冰蓄冷系統(tǒng)供冷的能源站，其運(yùn)行控制相對(duì)較復(fù)雜，需要對(duì)運(yùn)行策略進(jìn)行優(yōu)化控制，以進(jìn)一步降低運(yùn)行成本。當(dāng)能源站所在地區(qū)有峰谷電價(jià)差時(shí)，冰蓄冷系統(tǒng)較常規(guī)電制冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更好。

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