储能技术在现代供暖中的应用

王腾飞

摘 要 近年来中国经济的飞速进步，面对逐步增大的配电网峰谷差，对电能质量的要求也随之增高。为了进一步提高我国电网质量，应大力发展储能技术，储能技术作为未来电网的基础支撑，将快速提高我国电网的电能质量及稳定性，且可以充分利用电能与热能的转换，将储能用于与民生相关的日常生活中。本文对储能技术在现代供暖中的应用与效益进行了比对，给出了谷电加热蓄能装置应用的实例。

关键词 储能技术；储能与供暖；谷电加热蓄能装置

中图分类号 TE44 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0214-02

在我国高速发展的近几十年，储能长期以来是各国政府和行业界热议的主题。但是各国政府和行业界未将注意力放在储能上，而是更加关注开发新能源和生产电力。一直到这几年，随着国际上对节能减排的呼声越来越大，各国政府和行业界开始努力提高本国的储能技术，使本国生产的大量电力能够更加合理，更加高效的分配利用，而不是再继续把政策和行业发展的关注点放在开发新能源和生产电力上[ 1 ]。

美国经济学家研究发现，政府和行业界投资储能技术比投资生产电力设备能带来更多的经济性。储能设备有两个作用，一是能充分释放发电系统的潜能，二是还能作为今后智能电网的必不可少的终端子系统。在分析今后智能化电网的建设和电能的优化分配上，需要在关注“储电于网”的基础上，优化分配储能终端，整体协调，使“储电于民”与“储电于网”的互补性更强[ 1 ]。

1 电气工程面临的新问题及储能技术的作用

我国作为世界工厂，尤其是近年来综合国力和经济的迅速发展，对电力的需求快速增长，民众的生活也更加的依赖电能，因此，我国对电网的安全保障也越来越关注。一方面我国东西部经济发展差异很大，对电力资源的供给要求也很大，另一方面同一区域的不同季节对电力资源的供给要求差异也很大，且生产电能是一个持续不断的过程，电能的生产和电能的运输必须高度协调高度统一，所有这些都要求我国的电力系统应该注重电力储存技术的发展，以备不时之需。储能技术就是专门为解决用电高峰时的电力资源紧缺现象而研发的技术[ 2 ]。

近年来随着环保意识越来越深入人心，我国的经济发展模式也由粗放型向着集约型方式转变，科学发展观也必将成为我国经济发展过程中必须要遵循的思想。像煤炭、石油等不可再生资源的日益减少，为了解决不可再生资源日益枯竭的困境，不得不开发新型的可再生能源用于生产电力，如水能、太阳能、风能等，但可再生能源具有分布不均衡和稳定性差的特性，使用可再生能源生产电力时必将严重制约着电力的可靠性和稳定性[ 2 ]。

2 如何有效利用现有能源，将之用于人们的日常生活

包括电力系统在内的多个领域中，储能技术具有广泛的用途。近年来，随着世界范围内的电力工业重组，给越来越多的储能技术带来了新的发展机遇，应用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理[3]。

目前储能技术的应用主要包括：抽水储能技术、化学电池蓄能技术、飞轮储能技术、超级电容器储能、空气压缩储能技术等。尽管储能技术的应用很多，而各技术均有其局限性，如储能技术使用材料、场地、技术应用范围、应用对象等均影响着应用的末端[ 2 ]。

几十年来全国北方冬季基本采用燃煤集中供热方式进行室内的采暖，其工作流程是：使用大型的燃煤锅炉的燃烧产生热量将水加热至一定温度，通过管路将热水传输至用户家中的暖气管路，由于传输管路分布广且线路长，会出现热量损失大造成供暖温度达不到用户要求而起纠纷，尽管也有部分燃气和用电小锅炉及部分小型燃煤锅炉供暖，但由于成本高和污染严重而逐渐被取缔。南方生活的人们由于气温的变化及人们对生活水平质量的要求愈来愈高，冬季室内取暖的要求与日俱增，但由于南方不具备集中供热条件，故此仅能采取空调用于室内的临时供暖，无法满足供暖的真正要求。如何采用一种简单、环保、低廉的储能技术用于人们的日常生活应该是储能技术的关键，本文论述的谷电加热蓄能装置是将闲置的电能或用电“谷期”的电能储存于专用储能设备中，并于需要时完成电能向热能的转换，这种设备还可以将太阳能、风能集于其中，综合利用。储热介质的工作温度范围可在100℃～1 000℃之内，与水作为储热介质的电锅炉相比，体积大大缩小，是一种效率高、体积小的电锅炉，是典型的节能绿色环保产品。

3 谷电加热蓄能装置

1）工作原理。谷电加热蓄能装置工作原理是将夜间廉价的低谷电能或闲置期间的电能转化成热能，储存起来，在需要时向用热单元供热。可实现在用电量高的时候转化成电能释放，用电量低的时候吸收电能储存起来，这能在相当程度上降低峰谷差，削减了高峰时的负荷，电网的负荷特性得到了改善，能够实现电力系统的负荷水平控制和负荷转移等。

2）产品工作流程。谷电加热蓄能装置如何接入我们现有的供暖系统呢？无需改造原有供暖系统，可直接利用原有系统进行入口的简单改造即可安装使用。产品可直接供暖无需换热，热效率可提高3%～5%。

3）产品优势对比。以沈阳市为例，根据《沈阳市城市供热规划》（2013—2020年），节能型公共建筑采暖热负荷指标为54w/㎡。公共建筑冬季供热时间定为12h/d～14h/d，采用间歇供热形式，其余时间采用低温运行，实现白天18℃～20℃，夜间8℃～10℃。供热方式的优势对比见表1。

4 结论

1）储能装置可提高电能质量。为了人们节省电费支出及更有利于推广电价政策，在峰谷电价的大背景下推广分布式储能系统至关重要。为了能够提高电能质量、节能减排、促进可再生能源利用及优化电力资源配置，储能技术应用于电力系统中将改变电能生产模式、输送模式，是智能电网中的重要环节。储能装置的利用可以减少用电系统备用容量的需求，可以减轻高峰负荷时输电网的潮流，可以减少用电系统中的调峰调频机组的需求，有助于减少系统输电网络的损耗，提高输配电设备的利用率，提高发电效率，从而获取经济效益。

2）谷电加热蓄能装置灵活应用。通过上述谷电加热蓄能装置的示例，能够看出该装置可根据用户需求为每一个工业用户、商用用户或者家用用户提供不间断的高质量热蓄能装置，而且可以让用户自主选择灵活配置，减少管路热损失，充分利用峰谷电差价储能，不受供暖期限的影响，解决了人在供暖在、人不在关停供暖的耗能状态。

参考文献

[1]邓齐政.储电于民互补储电于网——发展分布式储能系统的意义[J].储能科学与技术，2012，1（2）：144-145.

[2]刘孙相与，陈斌.储能技术在电气工程领域中的应用展望[J].科学论坛，2013（12）：239.

[3]程时杰，文劲宇，孙海顺.储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电气应用，2005（24）：1-8.