电蓄热技术及应用的探讨

郭奕

（宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，银川750002）

1 电蓄热技术

电蓄热技术是为了解决电能不能大量储存的缺点，将电能转化成热能并利用蓄热材料进行储存，以便在需要时使用的技术。电蓄热技术能充分利用低谷电的价格优势，削峰填谷，节约运行成本，减少污染物排放，既是能源利用的客观需要，也是今后发展的必然趋势[1]。

表1 蓄热方式对比表

根据蓄热材料的不同，蓄热技术主要分为水蓄热、固体蓄热、相变蓄热等。

蓄热系统按蓄热方式的不同又分为全量蓄热和分量蓄热两种，全量蓄热就是利用谷电时段的电价优势，把全天所需热量全部蓄存，做到非谷电期不用电。分量蓄热就是在谷电时段蓄存部分热量，以尽量减少峰电、平电的使用。

全量蓄热能很好地利用夜间的低谷电价，能最大限度发挥峰谷电的经济效益，但所需设备容量大，初投资高，资金回收期长。分量蓄热设备容量较小，初投资较为合理，但电费成本较高。在实际工程中，在选择全量或分量蓄热方式时，要考虑当地的阶梯电价因素和项目的实际需要，结合工程造价情况，通过经济分析和综合考虑，达到投资和效益的平衡。

2 电蓄热应用举例

2.1 项目概况

新疆某矿山生活区电采暖项目的最大小时供热负荷为2668.6kW，极端天气下全天最大耗热量为48035kW。考虑设备初期投资和用电容量等综合因素，本项目采用分量蓄热模式。即利用夜间谷电时间段储存峰电时段全部所需的热量，做到完全不使用峰电，平电期供热视气温条件采取蓄热供热或直热方式（见表2）。

表2 热负荷时段及电价统计表

2.2 运行方式

锅炉根据峰谷电的时段不同，采取的运行模式如下：谷电期0：30～8：30，锅炉同时运行，供热和蓄热同时进行，在满足谷电期供热量需求的同时，也使蓄热体达到额定蓄热温度；平电期8：30～10：00，锅炉全部停运，依靠蓄热装置供热；峰电期10：00～13：00，锅炉全部停运，依靠蓄热装置供热；平电期13：00～19：30，采用蓄热装置供热，较冷天气时视蓄热装置余热量开启电锅炉为蓄热装置补热，满足下次峰电期蓄热要求；峰电期19：30～0：30，锅炉全部停运，依靠蓄热装置供热。

2.3 系统设计

考虑到矿山地处严寒地区，且采用散热器供暖，为保证供热效果，供热热媒温度不宜过低。考虑场地限制和节省土建投资等因素，应提高蓄热装置的单位热容量。故蓄热体采用135℃高温热水，二次网供热热媒采用70/50℃热水，有效可利用换热温差为60℃，蓄热容量按满足最冷天气条件下峰电期供热负荷选型。系统的供热模式可采用边供边蓄或全部利用蓄热装置供热，可根据峰谷电不同时段和系统的负荷情况适时作出调整，电锅炉可在供热的同时进行蓄热。

直热或蓄热供热两种方式采用管路上设置的电动阀门进行切换。蓄热水罐为逐个放热，有利于保证连续供热效果。热控系统通过采集供回水温度、压力、气温周期变化等热工参数，进行变频控制，通过调节换热循环泵、采暖循环泵的流量以调整供热量。

2.4 主要设备

电锅炉容量按满足最大供热负荷选型，选用3 台1.8MW电锅炉。蓄热容量按满足最冷天气条件下峰电期供热负荷选型，蓄热系统定压满足防汽化要求。蓄热罐采用温度分层式的蓄热形式，罐体设计成细长状，上部出水，下部安装布水器均匀回水，形成上热下冷的温度梯度，以保证使用效果。通过计算，得出所需蓄热体体积为272m3，蓄热水罐选用4 台钢制圆柱形立式承压水罐，安装在室内并采取保温措施以降低热损耗。

2.5 经济分析

项目总投资为975.9 万元，年运行费用为217.3 万元。通过综合对比发现，在同等供热规模条件下，本方案与电锅炉直热方案相比，投资额高190.6 万元，年运行费用节省194.7 万元；与全量蓄热方案相比，投资额低232.5 万元；年运行费用高22.6 万元，综合性价比较高。

阶梯电价是影响项目经济性的决定性因素，必须以此为基础进行多方案比选来确定蓄热规模。否则，会出现投资或运行成本经济性差的情况。