電能替代已成為國內(nèi)城市供暖的主要方向，儲(chǔ)熱技術(shù)可以將谷電以熱的形式儲(chǔ)存起來并實(shí)現(xiàn)熱能的穩(wěn)定輸出，從根本上解決電采暖成本過高的問題。

 

中低溫相變儲(chǔ)熱以其儲(chǔ)熱密度高、儲(chǔ)釋熱過程溫度恒定等優(yōu)勢成為研究熱點(diǎn)。中低溫相變儲(chǔ)熱材料的研究主要集中于有機(jī)石蠟類及無機(jī)水合鹽類，目前已有應(yīng)用案例中主要為水合鹽類材料，但其仍存在循環(huán)穩(wěn)定性差、導(dǎo)熱性差、腐蝕性等問題。

 

在對相變儲(chǔ)熱裝置的實(shí)驗(yàn)室研究中，通過設(shè)計(jì)并聯(lián)螺旋盤管、填充篩網(wǎng)、殼管式結(jié)構(gòu)等方式可以有效改善相變材料的傳熱性能，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)以圓管換熱器及帶翅片的換熱器為主。

 

目前已有案例的中低溫相變儲(chǔ)熱供熱系統(tǒng)有兩種，一種是電鍋爐+相變儲(chǔ)熱裝置，另一種是將電加熱、儲(chǔ)熱裝置放置在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，兩者各有優(yōu)劣。

 

相對其他幾種儲(chǔ)熱技術(shù)，中低溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)具有初始投資中等、運(yùn)行成本較低、限制條件較少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在諸多問題有待解決。

 

 

研發(fā)綜合性能優(yōu)異的高儲(chǔ)熱密度、長循環(huán)壽命、高導(dǎo)熱、低腐蝕、低成本的相變儲(chǔ)熱材料，優(yōu)化換熱器及儲(chǔ)熱裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱仍是未來相變儲(chǔ)熱供暖領(lǐng)域的研究方向，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)控制、降低系統(tǒng)投資成本是儲(chǔ)熱供暖系統(tǒng)的發(fā)展方向。

 

以采用電鍋爐+相變儲(chǔ)熱裝置的供暖方式，對面積10×104m2 住宅小區(qū)供暖為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。假定該小區(qū)為節(jié)能建筑，平均熱負(fù)荷取40W/m2，供暖功率4MW，供熱時(shí)間24h，加熱時(shí)間10h(谷電時(shí)段10h)，加熱電壓10kV，加熱功率7MW，系統(tǒng)總儲(chǔ)熱量45MW·h。

 

供暖系統(tǒng)包括電鍋爐本體系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、鍋爐房建設(shè)、配電系統(tǒng)、輔助管道系統(tǒng)等，按80 元/m2的成本計(jì)算，供暖系統(tǒng)初始投資800 萬元；運(yùn)行成本主要為電費(fèi)，采暖天數(shù)按120 天計(jì)，谷電價(jià)格按0.2 元/(kW·h)計(jì)，采暖季用電成本為108 萬元。

 

收益估算，采暖收費(fèi)按30 元/(m2·供暖季) 計(jì)， 每年采暖收費(fèi)300 萬元，年凈收益202 萬元。裝置運(yùn)行壽命20 年，投資回收期約4 年。

 

另外，谷電電價(jià)是影響谷電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)，在北京地區(qū)，對于完成“煤改電”改造任務(wù)的村莊，住戶在晚21 點(diǎn)至次日6 點(diǎn)享受0.3 元/(kW·h)的低谷電價(jià)，同時(shí)市、區(qū)兩級(jí)財(cái)政再各自補(bǔ)貼0.1 元/(kW·h)，補(bǔ)貼用電限額為每個(gè)取暖季每戶1×104kW·h。若按照谷電電價(jià)0.1 元/(kW·h) 計(jì)算， 則上述100×104m2的住宅整個(gè)采暖季用電成本僅54 萬元， 投資回收期3.2 年。

 

▲各類供暖技術(shù)對比（點(diǎn)擊可見大圖）