儲能供熱技術(shù)應(yīng)用分析與探討

郭澤強(qiáng)

（沈陽恒久安泰環(huán)保與節(jié)能科技有限公司，遼寧 沈陽 110020）

事實(shí)上，我國飛速發(fā)展的整個過程中儲能供熱技術(shù)一直都是社會各界討論的熱門話題。然而，在實(shí)際發(fā)展過程中，政府和各行業(yè)對其重視程度較低，而是更傾向于新能源的開發(fā)與利用。不僅如此，世界各國越來越重視節(jié)能減排，各政府都開始加大儲能供熱技術(shù)的開發(fā)，從而可以有效實(shí)現(xiàn)更加合理使用生產(chǎn)的電力、高效分配的目標(biāo)。值得一提的是，儲能供熱技術(shù)除了能夠幫助電網(wǎng)消納富余風(fēng)電以外，還可以有效實(shí)現(xiàn)移峰填谷以及能源儲存利用的目標(biāo)。

1 儲能供熱模塊的種類

現(xiàn)階段，科技水平的提高在一定程度上刺激新興技術(shù)產(chǎn)生，同時能夠使儲能供熱技術(shù)更加完善。對于電熱儲能供熱模塊而言，該模塊屬于一種綜合類高科技產(chǎn)品。因?yàn)樵撃K包含加熱、儲能、電控、熱交換等多種技術(shù)，在實(shí)際儲能供熱過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。值得一提的是，由于其屬于綜合類高科技產(chǎn)品，實(shí)際工作效率有所保障。不僅如此，該模塊采用的技術(shù)也是多樣的，包括水電分離技術(shù)、儲能保溫技術(shù)、自動控制技術(shù)等，這樣可以在不同時期進(jìn)行相應(yīng)的電能與熱能轉(zhuǎn)換，特別是在電網(wǎng)的低谷期，這一作用發(fā)揮更加明顯。與此同時，經(jīng)過這一系列操作，該模塊可以通過交換裝置全天不間隔釋放熱量，可以有效實(shí)現(xiàn)高效工作的目的，還可以在一定程度上有效避免環(huán)境污染問題。因此，該模塊具備既環(huán)保又高效的特點(diǎn)[1]。

就現(xiàn)階段儲能供熱技術(shù)的發(fā)展情況而言，現(xiàn)存的儲能式工作模塊主要有帶壓水箱式、常壓水箱分體式等，具體情況如下：

1.對于常壓水箱分體式儲能供熱模塊而言，該模塊將常壓水作為儲熱介質(zhì)，儲水箱的實(shí)際容積決定著實(shí)際儲能容量。然而，因?yàn)槌核邆淠芰棵芏刃〉奶攸c(diǎn)，導(dǎo)致在需要開展大容量儲能工作時，則需要使用體積較大的水箱，否則儲能目標(biāo)則無法完成。但是，要想完成大容量儲能目標(biāo)，就必須要占據(jù)較大的面積，為水箱留出足夠的空間，這在一定程度上造成系統(tǒng)占地面積較大問題時有發(fā)生的現(xiàn)象。但是，這種系統(tǒng)的熱效率偏低，只有80%左右。

2.就帶壓水箱式儲能供熱模塊來說，帶壓水為該模塊的儲能介質(zhì)，水壓和熱容量都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實(shí)際工作過程中，必須要嚴(yán)格控制該供熱模塊下的水壓和熱容量。和常壓水箱分體式儲能供熱模塊相同的是，該模塊也需要較大體積的水箱，但是水箱必須為帶壓水箱，這在一定程度上提高了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低了系統(tǒng)的安全性能，有效提高了各種安全事故的實(shí)際發(fā)生頻率（圖1 為帶壓儲能水箱）。

圖1 帶壓儲能水箱

3.至于將固液相變材料作為儲熱材料的儲能供熱設(shè)備，其工作原理就是借助“固轉(zhuǎn)變成液”這一變化過程中所釋放的能量實(shí)現(xiàn)儲存與釋放的目的。和將水作為儲能介質(zhì)的儲能供熱模塊相比，以該種儲熱材料作為媒介的能量密度較大，但是這種材料價格相對較高，穩(wěn)定性能較差，并且多數(shù)材料自身還具備一定腐蝕性，給實(shí)際儲能供熱工作造成了一定不良影響，這也就是該種方法使用頻率較低的一大原因。

2 儲能供熱原理及系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及原理

事實(shí)上，儲能供熱系統(tǒng)就是借助相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能與熱能的轉(zhuǎn)換以及釋放。高密度蓄熱合金模塊、加熱管、變頻調(diào)速循環(huán)風(fēng)機(jī)等共同組成儲能供熱機(jī)，該設(shè)備在整個系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。具體來說，在工作過程中，加熱管會借助夜晚電網(wǎng)的波谷期的電能加熱高密度蓄熱合金模塊，這樣可以合理控制設(shè)備整體的熱損失率。當(dāng)系統(tǒng)釋放熱量時，變頻調(diào)速循環(huán)風(fēng)機(jī)則開始發(fā)揮自身的作用，風(fēng)道內(nèi)的氣體產(chǎn)生對流被循環(huán)送至相應(yīng)的換熱器內(nèi)，開展加熱交換器內(nèi)冷水的工作。不僅如此，儲能供熱機(jī)可以借助調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)速以及散熱器內(nèi)的水流量來實(shí)現(xiàn)控制熱水溫度的目的。與傳統(tǒng)的儲能加熱設(shè)備相比，該系統(tǒng)在使用了新型材料和技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效提高了熱交換效率，使綜合效率可高于90%。

2.2 系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.2.1 靈活性高

事實(shí)上，儲能供熱技術(shù)具備較強(qiáng)的靈活性，該技術(shù)可以靈活選擇某一時段內(nèi)的電網(wǎng)波谷電能并將其有效轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行儲存。與此同時，可以用該過程產(chǎn)生的熱水、熱風(fēng)、蒸汽等為城市的供熱提供相應(yīng)的能源以作為補(bǔ)充，這樣不僅可以有效提高電網(wǎng)的實(shí)際利用率，實(shí)現(xiàn)移峰填谷的目標(biāo)，還可以在一定程度上提高電網(wǎng)的清潔能力，有效降低對生態(tài)環(huán)境的破壞力度。

2.2.2 儲能材料綜合性能高

一般情況下，在開展儲能供熱工作時，使用的儲能材料多為高密度合金材料，而這類材料具備綜合性能高的特點(diǎn)，包括熱傳導(dǎo)性、穩(wěn)定性、儲熱能力強(qiáng)等。不僅如此，這類材料無毒無害、熱容量高，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以有效提高資源利用率。除此之外，將高密度合金作為儲能介質(zhì)可以大幅降低供熱設(shè)備的整體體積[2]。

3 儲能供熱技術(shù)應(yīng)用概況

現(xiàn)階段，儲能供熱系統(tǒng)運(yùn)行相對平穩(wěn)，同時可以開展連續(xù)運(yùn)行工作。不僅如此，相關(guān)研究表明，儲能供熱模塊的實(shí)際熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%以上，整體的供熱、供暖效果都比較好。值得一提的是，儲能供熱模塊的靈活性能高，可以靈活掌握加熱的時期，這樣可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)“移峰填谷”的目標(biāo)。與此同時，將儲能供熱系統(tǒng)應(yīng)用在風(fēng)電開發(fā)相對集中的地方，大規(guī)模使用該系統(tǒng)不僅可以有效實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)整體利用率的目的，還可以在一定程度上有效降低旋轉(zhuǎn)備用容量，對于增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰的能力有一定幫助。與此同時，還可以有效避免風(fēng)電間歇性問題的發(fā)生。除此之外，由于儲能供熱系統(tǒng)資金投入相對較低，有效降低了發(fā)電的資金投入，同時為提供更加公平的市場競價環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。另外，在既可以保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，可以有效提高電網(wǎng)企業(yè)的實(shí)際效益。

然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，儲能供熱設(shè)備的推廣以及實(shí)際應(yīng)用會受到多種因素的影響，包括電價政策、城市配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。因此，在實(shí)際應(yīng)用與推廣過程中，需要結(jié)合具體的問題，制定有針對性的解決措施，這樣可以為其拓寬應(yīng)用領(lǐng)域提供幫助。具體來說，部分地區(qū)缺乏峰谷電價政策，例如：內(nèi)蒙古地區(qū)，這在一定程度上提高了實(shí)際運(yùn)行成本。因此，相關(guān)地區(qū)必須要結(jié)合實(shí)際發(fā)展情況，制定科學(xué)的定價政策，這樣既可以方便儲能供熱技術(shù)的推廣，還可以有效避免過高消耗能源的問題，同時可以降低電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差。不僅如此，部分城市存在配電網(wǎng)無法支撐大規(guī)模、大功率儲能供熱設(shè)備的運(yùn)行。要想實(shí)現(xiàn)合理使用儲能供熱設(shè)備的目的，就必須要結(jié)合城市的實(shí)際情況對配電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

4 結(jié)語

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程進(jìn)一步深入，儲能供熱技術(shù)應(yīng)用頻率提高、范圍擴(kuò)大已成為發(fā)展趨勢。但是，在實(shí)際使用過程中，仍需要不斷完善優(yōu)化儲能供熱技術(shù)，盡可能避免各種問題的發(fā)生，同時還需要制定有效的解決措施，及時解決出現(xiàn)的問題。