水蓄冷系统投资经济性及工程适用性分析与评价

水蓄冷系统投资经济性及工程适用性分析与评价

马鹏亮

北京燃气能源发展有限公司100000

摘要：水蓄冷系统是利用水的显热实现冷量的储存，对电力负荷进行削峰填谷，一方面从微观角度利用峰、谷、平电价差节约运行费用，另一方面从宏观角度利用削峰填谷的原理降低高峰时刻的电力负荷，从而减少电力建设的投资。水蓄冷系统由制冷机组、蓄能水池、蓄冷水泵、释冷水泵、板式换热器组成，通过夜间低负荷、谷电价时段进行蓄冷，在日间高负荷、封/尖电价时段进行释冷。

关键词：水蓄冷；经济分析；运行策略；工程适用性

引言

随着我国的经济的高速蓬勃发展，人们的生活水平和消费水平不断提高，在改善人们的生活品质的同时也使人均生活能源消耗不断增加。空调制冷已经成为建筑的耗能大项，在建筑中空调系统能耗占建筑总能耗的40%甚至更多，所以一天之中的电力负荷高峰期出现在热负荷高峰期，其中公共建筑热负荷高峰期在12：00~16：00、民用建筑热负荷高峰期在17：00~21：00。

以位于北京某处的能源站房为例进行水蓄冷系统的投资经济性及工程适用性分析，该能源站房的供能面积约50万㎡，其中以居民住宅为主，配套商业、公共建筑为辅。设计工况下冷负荷为38.15MW，计划夏季供冷周期为150日。该园区的典型日逐时热负荷分布情况如图1：

图3水蓄冷系统原理图

水蓄冷系统运行模式主要包括：1、制冷主机单独供冷模式；2、制冷主机蓄冷模式；3、制冷主机和蓄冷水池联合供冷模式；4、蓄冷水池单独供冷模式。

为实现以上4中运行模式，相关阀门开关策略如下：1、制冷主机单独供冷模式，阀门V1/V5打开、其余阀门关闭；2、制冷主机蓄冷模式，阀门V2/V3打开、其余阀门关闭；3、制冷主机和蓄冷水池联合供冷模式，阀门V1/V4/V5/V6打开、其余阀门关闭；4、蓄冷水池单独供冷模式，阀门V4/V6打开、其余阀门关闭。

2水蓄冷系统经济分析

2.1北京地区各时段价格情况详见表1：

从装机容量和相关设备配电实施费综合对比，水蓄冷系统因为可以降低尖峰负荷，从而减小总体装机容量和配电设施，大大降低项目初投资，针对本项目可以减少投资约567万，约占总投资7%（不包括安装、土建、等其他相关附属专业投资费用）。

2.3项目运行费用对比

因为三联供系统利用燃气燃烧发电，产生高温烟气进行供冷、热，不在本次水蓄冷经济性分析范围之内。针对本项目的装机容量、设备工况效率和北京地区尖峰谷平时段电价，对项目制冷进行运行费用的对比分析。

各种供冷系统的运行费用见表4，表中各系统计算前提为满负荷运行，各设备的输入输出功率为设计工况。其中水蓄冷系统在夜间谷电时段进行蓄冷；在日间尖峰平时段释冷，释冷量按照设计满负荷工况Q=cmΔt，本项目设计4台594m3/h的一级释冷水泵，4台594m3/h的二级释冷水泵，总输入功率为390KW。

本项目的设计弗劳德数（Fr）最大为0.06，雷诺数（Re）最大为850。

4结论

（1）通过水蓄冷的削峰填谷作用减少装机容量和后期运行费用，通过减少装机容量结合本项目分析节约约7%的初投资，通过地区的尖、峰、谷、平时段电价差结合本项目分析尖、峰时段节约约17%运行费用，平时段节约约13%运行费用。

（2）利用水蓄冷系统的削峰填谷作用、减少装机容量，从而减少最大负荷时段的耗电量，降低电网的建设投资。对建设环境友好型、节约型社会，提高人民整体生活水平、促进国民经济社会发展均有重大贡献。

参考文献：

[1]张田.水蓄冷空调系统的运行性能分析及经济性评价.合肥工业大学硕士学位论文.Y2913299

[2]王峥，王建.水蓄冷空调系统设计及经济性分析.《华北电力大学学报》.2007年3月第34卷第2期

[3]秦初息.水蓄冷空调技术的运用于经济性分析.《企业科技与发展》.2010年第20期

[4]蒋辉华.大温差水蓄冷技术应用及经济性分析.《电力行业节能》.2018年第8期