“相变蓄热”打开高寒地区清洁供暖市场(城市

作者:to88通盈官方网站 发布时间:2020-12-17 12:27

  一进入冬季,各种便捷式取暖神器便会在市场上火热起来,其中一种叫“掰掰热”的暖手宝已在市场畅销很多年。这种暖手宝只需轻轻一掰即可均匀发热,冷却后变为固态,在热水里一泡又恢复为原来的液态,供重复使用。

  谁曾想,这种基于“相变蓄热”的小小暖手宝同类技术理念竟已用在了更大的取暖舞台——相变蓄能电供暖(下称,电蓄热“热池”技术),为东北地区清洁取暖提供了新思路,也为促进新能源利用开辟了新路径。

  于2017年投运的长春理工大学基础实验实训中心分布式蓄热供暖项目(下称,长春理工大学实训楼供热系统),作为迄今国内纬度最高、东北地区在案统计规模最大的相变蓄能电供暖项目,以及吉林省电供暖产业的重点示范项目,已经成功运行了4个供暖季。事实证明,其经受住了东北严寒地区的环境考验,成为高寒地区实施清洁取暖的有效可行方案。

  11月的长春,温度已低至零下9℃,寒意甚浓。作为典型的东北高寒地区城市,长春按统一规定已于10月20日正式启动冬季供暖。

  11月13日下午,在长春理工大学实训楼供热中心,办公区暖意融融。在与办公区仅一门之隔的机房,电锅炉正在带动整个供暖系统有序运转。耳边虽有机器轰鸣,却让记者感受到暖暖的安心。

  据项目运行方——贺迈新能源科技(长春)有限公司(下称,长春贺迈新能源)副总经理关景伟向记者介绍,供热中心设备总投资760万元,配置3台760kW电锅炉,与100台HM-059H500型热池系统、相应控制系统,以及电力设施热力管网建设等。

  供热中心所服务的长春理工大学实训楼总高42.6米,包含地上10层、地下局部一层,建筑面积近3.9万平方米,实际供暖面积超过4.8万平方米。项目于2017年供暖季投入运行,当年即通过吉林省能源局等五厅局联合审核,被列为吉林省电供暖产业的重点示范项目。四年来,该供热项目高效、经济保障了整栋建筑的冬季独立稳定用热。

  “我们采用电蓄热‘热池’替代市政热源,以末端散热片或地暖进行供暖。白天峰电时段由热池给建筑供热;夜间谷电时段,电锅炉在给建筑供暖的同时,也为热池充热。在紧急停电时,也可启动后备电源给系统和循环泵供电,由热池直接给建筑供暖。”关景伟说。

  记者了解到,根据吉林省物价局发布的蓄热式电采暖价格政策,长春理工大学实训楼供热项目电价在平时段每度电为0.54元,峰电时段每度电为0.78元,谷电时段0.28元,在此基础之上,作为大用户,通过市场化交易,每度电还能再降5分钱。

  “长春市集中供热采暖费每平方米31元,作为示范项目,我们向学校按每平方米29元收取费用。除先期一次性获得每平方米28元、总计108万元的省级示范项目补贴外,我们最大化依靠采用谷电供暖,平抑电网的峰谷电价差,同时深度挖掘学校自身的行为节能,如在白天供暖8小时,寒假(48天)及夜间只需维持保温运行,系统整体节能降耗成效明显。在清洁供暖领域创新求变的同时,实现了既定的校企共赢目标。”关景伟指出。

  整体测算,按现行政策价格机制,项目8年内即可收回投资。4年实践探索表明,未来如若服务同样的采暖面积,项目在设备与电力设施投资、系统优化运行、电价以及人工等方面还有进一步下降空间,即便供暖费标准上涨已成必然趋势,仍可有望将投资回收期控制在5年左右。“我们对这项技术在清洁供暖领域的推广前景充满信心。”关景伟说。

  在我国北方地区全面强调清洁取暖的当下,解决方案是否高效、经济、稳定,直接影响居民冬季生活的质量。然而在东北地区,冬季漫长严寒,昼夜温差大,温度常常低至零下30℃,可选清洁高效取暖技术路线非常有限。因此,当前东北地区不少小城镇还处在小煤炉供暖的阶段,农村地区清洁取暖更是基本空白。

  气代煤作为北方地区推进清洁取暖工作的主流技术路线之一,因东北地区天然气普及率低,采暖成本过高、政府补贴不堪重负,工作推进非常缓慢。

  以吉林省为例,有测算显示,且不提建设成本,该省“煤改气”锅炉供暖运行成本平均每平方米就超过53元,比本省当前居民供暖高出近一倍。仅就长春而言,如果大面积采用天然气采暖,每年仅补贴运行费用政府就要拿出2—3亿元。

  在此背景下,电代煤成为东北地区开展清洁取暖替代工作的主要方向。记者了解到,比较成熟的技术路线有电直热、耐火美砖固体蓄热锅炉、空气源热泵(热风机),以及蓄热式电锅炉采暖等。

  公开信息显示,截至目前,吉林、辽宁、黑龙江东北三省均已出台了电采暖的价格支持政策与补贴政策。

  相比较之下,电直热是公认的效率最低、成本最高取暖方式;固体美砖蓄热锅炉所需储热温度高达700—800℃,不仅安全性无法保证,且固体材料蓄热性能衰减很快;其他如热风机、空调等,在东北地区也极易“水土不服”,特别是在冬季极寒天气情况下,实际成效常常难以达成预期。

  反观分布式电蓄热供暖技术,其规模大可到一栋楼宇,一个小区,甚至一片区域,小可至一户人家,最大特点就是热能就近利用。“由于可最大化使用低价谷电,经实践证明,‘热池’电供暖技术将成为经济可行的东北地区清洁取暖方式。”长春贺迈新能源经营策划经理马牧天对记者说。

  不仅如此,据测算,相变储热投资仅为蓄电池的20%。伴随虚拟电厂、源网荷储协调运行的深入发展,蓄热式电供暖技术在为用户暖冬的同时,其在电力辅助服务市场的价值还将进一步释放。

  在马牧天看来,特别对于热需求比较大的东北地区而言,相变蓄热电供暖技术如果得以推广使用,对于发展提高清洁电利用比例,促进新能源发展,减少弃风弃光具有里程碑意义。

  与此同时,结合东北农村地区已经建成的大量光伏扶贫项目,未来,如果能将“热池”技术与光伏扶贫电站相结合,也将有望填补东北地区农村清洁取暖市场空白,实现农民增收与生活改善双赢。

  采访中记者了解到,长春理工大学实训楼供热系统所采用的“热池”电供暖技术由贺迈新能源科技(上海)有限公司自主开发。截至目前,相关发明专利已申请20余项。

  “正如电池的充放电一样,‘热池’技术可实现热能的储存和可控的释放。”长春贺迈新能源总经理靖继贤向记者介绍,“热池”相变材料可根据不同气候环境的需要,灵活设置材料组合配方,温度区间可根据不同场景需要设定在-112℃—1000℃之间,且能够突破6500次充放热循环,确保20年以上使用寿命。目前通过测试的材料组合配方已有50多种。

  据介绍,长春理工大学实训楼供热系统采用的蓄热材料就将相变温度设定在86℃,当热池温度氏于86℃时由电锅炉为热池充热,这时蓄热材料由固态转为液态;高于86℃时,热池为采暖水加热供建筑用热,这时蓄热材料由液态转为固态。实践表明,该相变材料热转换率超过96%。

  从实际表现看,近年来,蓄热式电暖器、蓄热式电锅炉等产品已在全国多地获得广泛应用,技术可靠性在高寒高海拔的青海、西藏地区也已经得到验证。

  “‘热池’技术在促进可再生能源消纳、余热回收以及大自然昼夜温差利用等方面,均可提供突破性节能减排解决方案。”靖继贤指出,清洁供暖领域之外,在工业领域蒸汽、烘干、冷链冷库、以及电力调峰、光电光热、航空航天等领域,该技术均有望开创全新时代。


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