蓄能技术在电网侧的节能作用研究

李颖源

摘要：蓄能技术作为一项有效的节能手段，其最大特点就是转移制冷设备的运行时间，达到对电网移峰填谷的目的。将蓄能技术应用到电网系统中，可以有效地起到电网侧节能作用，提高电网系统运行的节能性、经济性、安全性。文章分析和研究了蓄能技术在电网侧的节能作用，希望对提高电网系统运行的经济效益和社会效益有所帮助。

关键词：蓄能技术；电网侧；节能作用；制冷设备；移峰填谷 文献标识码：A

中图分类号：TM464 文章编号：1009-2374（2016）19-0094-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.045

目前，我国电力供应的突出矛盾是电网负荷峰谷差大，夜间至清晨谷段负荷率低、高峰时段电力严重不足等。蓄能技术的应用是利用制冷/热设备将蓄冷/热介质中的热量移出进行蓄能，并将能量用在空调用冷/热或工艺性的用能高峰处。由此可以有效解决电网系统供电的矛盾，提高电网系统运行的安全性，节约能量，提高经济效益。所以在电网系统运行中，科学、合理、有效地应用蓄能技术是非常有意义的。

1 蓄能技术

1.1 蓄能技术

所谓蓄能，就是在电力需求低谷时启动制冷、制热设备，将产生的冷或热存储在某种媒介中，在用电需求高峰时，将储存的冷或热能释放出来使用，避免用电高峰电能不够的情况发生。由此，蓄能技术又得名为“移峰填谷”。它具有四大优点，具体为：

1.1.1 经济。蓄能技术应用过程中，是利用蓄能媒介来存储冷或热。因此，电力企业只需要利用蓄能设施或建筑地下室作为蓄能容器来进行能量存储，在必要的时候加以应用即可。由此可以说明，蓄能技术投入较少，但其产生的经济效益是非常大的，蓄能技术经济性较高。

1.1.2 实用。蓄能技术应用要求较低，只需要应用常规的冷水机组，就可以实现蓄冷和蓄热两种用途，从而使蓄能技术发挥作用，所以蓄能技术具有较强的实用性。

1.1.3 节能。蓄能技术最大的用途就是将夜间多余的能量存储在媒介中，在白天供电高峰时释放出来，由此可以充分说明，蓄能技术具有较强的节能性。

1.1.4 合理。蓄能技术分为蓄冷技术、蓄热技术、相变蓄能技术，其可以根据电网系统实际情况，合理运用，平衡电网峰谷差，促使电网系统安全运行，所以蓄能技术具有合理性的特点。

1.2 蓄能技术分类

蓄能技术一般可分为蓄冷技术、蓄热技术和相变蓄能技术。

1.2.1 蓄冷技术。蓄冷技术是在夜间用低谷电制冰，白天再用制得的冰对某些场所降温，从而达到不开空调或少开空调的目的。由此可以说明，蓄冷技术是通过水蓄冷系统或常规设施来实现应用的。综合以往蓄冷技术应用情况，可以确定蓄冷技术特点为：可以有效节约电能；可以维持空调系统持续供冷；可以保证空调运行安全且稳定；可以适当改造或扩建空调系统等。由此可以说明，蓄冷技术的应用性较高，将其合理地应用在电网系统中，将大大缓解电网系统供电矛盾。

1.2.2 蓄热技术。蓄热技术是利用电锅炉作为热源，通过对水进行加热，将热量存储在蓄热水箱中，在用电高峰，通过蓄热水箱进行热量供能。由此可以说明，蓄热技术的应用主要是通过蓄热装置或电力蓄热系统的构建来具体应用。

1.2.3 相变蓄能技术。相变蓄能技术是在夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冷，利用物质潜能将冷量存储在媒介中，在白天用电高峰将冷量释放，降低用电负荷。相变蓄能技术的具体应用是利用显热蓄能技术、潜热蓄能技术、热化学蓄能技术来实现蓄能。其中显热蓄能技术是基于物特性原理工作的，即每一种物质均具有一定的热容，在物质态不变的情况下，随着温度的变化，它会吸收或放出热量，因此显热蓄能技术利用热熔较大的物质进行蓄能。而潜热蓄能技术则是利用物质变相时吸收或放出热量的特性来进行蓄能，常用的是冰蓄能和共晶盐蓄能。热化学蓄能技术则是利用物质之热化学反应来进行蓄能。

2 蓄能技术在电网侧的节能作用

基于以上对蓄能技术的了解，本文笔者将在下文中重点分析蓄冷技术、蓄热技术、相变蓄能技术在电网侧的节能作用，探究蓄能技术在电网系统中的应用效果。

2.1 蓄冷技术的应用

目前，蓄冷技术主要包括水蓄冷技术和冰蓄冷技术。笔者将分别对这两种方式的蓄冷技术进行应用分析：

2.1.1 水蓄冷技术。由于水蓄冷技术的应用主要是通过构建水蓄冷系统来实现。结合电网系统实际情况，所构建的水蓄冷系统具有投资少、使用方便、冷量存储大等特点。目前，对水蓄冷系统的构建可以有两种，即开式系统和闭式系统。对开式水蓄冷系统是按照图1构成的，其结构简单、温度梯度损失小，但在其应用的过程中容易出现污染环境、制冷回路容易出现故障、回水管容易处于泄压状态，增加能耗。闭式水蓄冷系统则是按照图2构建，与开式水蓄冷系统一样，也存在一些缺陷，就是在使用初期供水温度较高，会使制冷机组消耗较多电量。由此，可以充分说明，利用水蓄冷技术需要结合电力系统实际情况，合理设置系统，并注意系统可能存在的问题，提出有针对性的措施加以解决，如此才能真正意义上解决问题，提高水蓄冷系统的应用效果。

2.1.2 冰蓄冷技术。冰蓄冷又称潜热式蓄冷，其蓄冷量较大，能够为电网系统存储较多的热量，促使电网侧的用电负荷降低，避免能量浪费。但是要想使冰蓄冷技术有效应用，需要满足此项技术的应用要求。即制冰温度低于-5℃，制冷机的传热液为-3℃～-5℃，制冷剂采用乙二醇水溶液最佳。基于此点，电力企业需要根据冰蓄冷技术特点及应用要求合理规划冰蓄冷系统运行模式。

对冰蓄冷系统运行策略的设计，需要参照电网侧的用电负荷大小及分布特点，并按照电价结构、供电质量、供电高峰和低谷时间等条件，详细规划蓄冷容量、制冷机运行模式等方面。当然要想保证冰蓄冷系统可以高效地运行，在具体制定冰蓄冷系统运行策略中，则要根据电网侧用电负荷特点，制定分量蓄冷策略和全量蓄冷策略。分量蓄冷策略是根据电网侧供电实际情况，合理选择蓄冷装置或制冷机来有序地进行冷量释放，解决供电高峰供电不足的情况。而全量蓄冷策略则是在用电高峰时，最大限度地释放冷量，减少电网侧的用电负荷。两种冰蓄冷系统运行策略均具有较强的应用性，但具体选择哪种策略，需要结合实际情况决定。

2.2 蓄热技术

2.2.1 蓄热装置。在现代化的今天，因为科学技术的蓬勃发展，目前所推出的蓄热装置有多种，如隔膜式蓄热装置、温度分层式蓄热装置等。为了使蓄热装置可以有效地应用在电网系统中，解决电网侧用电高峰时用电负荷大的情况，工作人员可以根据电网系统实际情况，选择适合的蓄热装置，利用冷热水循环泵来支撑蓄热装置的运行，达到有效储能和放能的作用。

2.2.2 电力蓄热系统。电力蓄热系统包括电锅炉、蓄热装置等，将各个设备或并联、或串联在一起，使电力蓄热系统科学、合理的应用。在此需要说明的是，电力蓄热系统中电锅炉的应用是非常重要的，其按照图3构成，并结合电网侧实际情况，选择全量蓄热或分量蓄热，进而使系统可以有效应用。

2.2.3 相变蓄能技术。基于上文对相变蓄能技术的介绍，相变蓄能技术与蓄冷技术、蓄热技术有一定的相同之处，但也有不同之处。就以共晶盐蓄能技术来说，利用共晶盐中的高聚氯乙烯来作为反应物，其在不同温度下会释放不同程度的能量。基于此原理，在解决电网侧能耗大问题时，构建相变蓄冷装置，注意将共晶盐蓄冷槽与冷水机组设置成对立状态。在此种情况下，如若储存能量，则将系统温度调至4℃～6℃，如若释放能量，则将温度调至9℃～10℃。由此可以充分说明，相变蓄能技术的合理应用同样可以解决电网侧供电

矛盾。

3 结语

基于以上内容分析，蓄能技术有效应用于电网系统中是非常有意义的。蓄能系统可以转移电力，平衡电网峰谷差，促使电网系统长期安全、稳定、高效地运行。当然，目前蓄能技术的应用还存在一些不足，相信随着技术人员的不懈努力，蓄能技术将更加完善和实用，解决电网系统供电矛盾，促进我国电力事业良好发展，所以在电网系统中科学、合理地应用蓄能技术是非常有意义的。

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（责任编辑：王 波）