王琴明，薛琭俊

（蘇州供電公司，江蘇蘇州 215004）

1 推廣蓄冷技術(shù)的意義

1.1 江蘇省的負(fù)荷分布特征

江蘇省用電負(fù)荷時(shí)段性特點(diǎn)是：高峰時(shí)段主要集中在上午10：30、下午14：00、晚間21：30左右；其他如：上午 8：00前、中午、下午17：00～19：00、晚間22：00后等時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷較低，電網(wǎng)存在峰谷差，應(yīng)該充分挖掘低谷時(shí)段用電。

1.2 蘇州電網(wǎng)削峰填谷的必要性

蘇州電網(wǎng)夏季極端天氣下，空調(diào)負(fù)荷約達(dá)總用電負(fù)荷的30%～40%，用電峰谷差達(dá)30%～40%以上。這對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行與企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大影響。如果大力推進(jìn)蓄冷空調(diào)，發(fā)揮蓄冷空調(diào)20%～40%的移峰能力，移峰填谷的潛力相當(dāng)可觀。經(jīng)測(cè)算，蘇州市如轉(zhuǎn)移高峰負(fù)荷300萬(wàn)kW，則用電負(fù)荷率可提高到95%以上。

1.3 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)

冰蓄冷空調(diào)的基本工作原理是在夜間電網(wǎng)谷荷時(shí)段開(kāi)啟制冷主機(jī)，將建筑物空調(diào)所需冷量部分或全部制備好，以冰的形式儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)日間電網(wǎng)高峰時(shí)，可融冰降溫，減少電網(wǎng)高峰時(shí)段空調(diào)用電負(fù)荷及空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量，實(shí)現(xiàn)用電的移峰填谷，達(dá)到節(jié)約電費(fèi)的目的。

冰蓄冷主機(jī)上游單級(jí)泵串聯(lián)流程如圖1所示。

圖1 冰蓄冷主機(jī)上游單級(jí)泵串聯(lián)流程圖

2 典型應(yīng)用案例

2.1 案例單位的負(fù)荷特性

中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所地上建筑面積約40 000 m2，地下建筑面積約8 000 m2，其中一期超凈實(shí)驗(yàn)室建筑面積約14 000 m2（24 h恒溫恒濕），綜合樓及辦公樓建筑面積約26 000 m2（使用時(shí)間8：00～18：00）。研究所主要功能是作為科研、辦公、實(shí)驗(yàn)以及教育培訓(xùn)使用，其空調(diào)用電占企業(yè)總用電量的40%左右，而且空調(diào)能耗晝夜差比較大，全年需要空調(diào)負(fù)荷對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行恒溫恒濕的環(huán)境保持，是電力替代中采用谷電蓄冷的典型客戶。

其空調(diào)的冷負(fù)荷具有2個(gè)不均勻性。

（1）全年逐日不均勻性：即夏季每天的負(fù)荷不相同，溫度最高、最低的天數(shù)占整個(gè)使用空調(diào)天數(shù)的比例很小，不到15%。

（2）全天逐時(shí)不均勻性：全天的氣溫每小時(shí)均不同，下午15：00～16：00氣溫最高，冷負(fù)荷也達(dá)到最大；而晚上空調(diào)冷負(fù)荷達(dá)到最小。尖峰冷負(fù)荷約5 000 kW。全天冷負(fù)荷約61 150 kW，峰谷負(fù)荷差4 000 kW。

圖2為該研究所全天空調(diào)負(fù)荷分布圖。

圖2 研究所全天空調(diào)負(fù)荷分布圖

2.2 綜合經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析比較

表1為綜合經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)比較。

表1 綜合經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)比較

按蘇州現(xiàn)行的電價(jià)政策，采用冰蓄冷系統(tǒng)比常規(guī)系統(tǒng)增加的投資部分，預(yù)計(jì)13個(gè)月可收回。隨著國(guó)家宏觀的調(diào)控以及節(jié)能措施的力度加大，其峰谷電價(jià)政策也會(huì)進(jìn)一步拉大，蓄能冷空調(diào)的優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越顯著。

2.3 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行策略

主要運(yùn)行原則：充分利用夜間低谷蓄冰減少運(yùn)行費(fèi)用。低谷電開(kāi)足主機(jī)制冰，高峰電不開(kāi)或者少開(kāi)雙工況制冷主機(jī)，并盡可能減少主機(jī)的啟停次數(shù)，確保前一天的蓄冰量能夠在次日白天的供冷中全部融完。主機(jī)開(kāi)啟時(shí)盡可能讓其在高負(fù)荷率下運(yùn)行，提高系統(tǒng)效率。表2為冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行策略。

拍攝這種風(fēng)格的作品時(shí)，一定要用單點(diǎn)對(duì)焦模式，保證自己可以精準(zhǔn)控制焦點(diǎn)位置。如果用的是自動(dòng)模式，對(duì)準(zhǔn)的就可能是最近的或最顯眼的物體。

表2 冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行策略

根據(jù)研究，空調(diào)年運(yùn)行負(fù)荷率較低，一般達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的運(yùn)行時(shí)間占全年運(yùn)行時(shí)間的15%，大部分時(shí)間運(yùn)行在部分負(fù)荷下。在天氣發(fā)生變化、日負(fù)荷較小時(shí)，系統(tǒng)將依據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷需求，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，自動(dòng)調(diào)整每一時(shí)段內(nèi)蓄冰裝置融冰供冷及主機(jī)供冷的相對(duì)應(yīng)比例，以實(shí)現(xiàn)分量蓄冰模式逐步向全量蓄冰模式的運(yùn)行轉(zhuǎn)化。從表2中可以看出，隨著負(fù)荷的逐漸變小，系統(tǒng)中制冷主機(jī)的開(kāi)啟量也隨之減少，系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)為全融冰過(guò)程，從而更加節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。圖3為設(shè)計(jì)日100%負(fù)荷時(shí)，冰蓄冷空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷分布圖，峰谷負(fù)荷差849 kW。

2.4 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

圖4為2011年用電量數(shù)據(jù)匯總，圖5為2011年蓄冰制冷峰谷電比例。

結(jié)論1：除7—9月冷負(fù)荷較大時(shí)，谷時(shí)電量約占40%，4—6、10—12月，谷時(shí)電量占50%，1—3月，谷時(shí)電量約占總電量的70%，可以看出冰蓄冷可合理調(diào)節(jié)高峰時(shí)段用電負(fù)荷，在電網(wǎng)高峰用電（高電價(jià)）時(shí)間內(nèi)，可以融冰供冷，從而達(dá)到移峰填谷、避峰讓電、均衡用電及降低電力設(shè)備容量的目的，能夠充分利用廉價(jià)低谷電力，運(yùn)行費(fèi)低廉，2年左右節(jié)省的電費(fèi)即可抵消初投資增加部分。2011年實(shí)施冰蓄冷效果見(jiàn)表3。

圖3 設(shè)計(jì)日100%負(fù)荷時(shí)冰蓄冷空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷分布圖

圖4 2011年用電量數(shù)匯總表

圖5 2011年蓄冰制冷峰谷電比例

結(jié)論2：冰蓄冷空調(diào)減少了高峰負(fù)荷比例，增加了谷時(shí)用電量比例，從而實(shí)現(xiàn)降低總電費(fèi)的目標(biāo)。2011年全年總計(jì)谷時(shí)電量為215.05萬(wàn)kWh,按峰谷差價(jià)為0.823元/kWh-0.354元/kWh=0.469元/kWh計(jì)算，比運(yùn)行常規(guī)空調(diào)節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)100.86萬(wàn)元，節(jié)約率為28%。

2.5 直接經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

（1）享受優(yōu)惠峰谷電價(jià)政策，降低空調(diào)年運(yùn)行費(fèi)

將白天的制冷電耗轉(zhuǎn)移到了夜間低谷時(shí)段，其總電費(fèi)也大大降低。采用蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，2年左右節(jié)省的電費(fèi)即可抵消初投資增加部分，2年后運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約為純利潤(rùn)。

（2）降低高峰用電負(fù)荷，讓電于其他用電需要

（3）冷量全年一對(duì)一配置，冷量利用率高

冰蓄冷中央空調(diào)也滿足了周末時(shí)部分會(huì)議室在不開(kāi)主機(jī)的情況下也能使用中央空調(diào)的要求，可見(jiàn)其調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，使用經(jīng)濟(jì)方便。

（4）具有應(yīng)急冷源，空調(diào)可靠性提高

冰蓄冷系統(tǒng)在保證中央空調(diào)的冷量供應(yīng)的同時(shí)，還具備冷量?jī)?chǔ)備的特點(diǎn)，充分保障科研項(xiàng)目的正常實(shí)驗(yàn)。在緊急失電的情況下，仍能夠向重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供足夠的冷量供應(yīng)。

2.6 社會(huì)效益

負(fù)荷管理的重要作用是引導(dǎo)用戶削峰填谷，均衡用電負(fù)荷，是節(jié)約電源及電網(wǎng)資源的重要手段。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)起到削峰填谷的作用，提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行性能，提高發(fā)電設(shè)備和輸配變電設(shè)備的效率，降低變配電損耗，從而降低發(fā)配電的運(yùn)行成本，其本身的運(yùn)行費(fèi)用也是比較經(jīng)濟(jì)的。

常規(guī)空調(diào)制冷系統(tǒng)在白天社會(huì)用電高峰時(shí)，也達(dá)到系統(tǒng)用電高峰，而夜間則負(fù)荷很小。實(shí)施冰蓄冷系統(tǒng)后，削減了白天的系統(tǒng)用電負(fù)荷，減少日夜間的用電峰谷差。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)日夜最大峰谷差為4 000 kW，而冰蓄冷系統(tǒng)的日夜間峰谷差僅為840 kW。

從2011年運(yùn)行情況來(lái)分析，系統(tǒng)在6月、9月、10月基本實(shí)現(xiàn)全量融冰運(yùn)行模式，在7月、8月份由于大樓負(fù)荷較大而采取了主機(jī)供冷加融冰的模式。在夏季電網(wǎng)高峰運(yùn)行時(shí)，上午10：30削早高峰1 493 kW，下午14：00削峰1 008 kW，晚間21：30削晚峰 1 243 kW，0：00～7：00填谷2 052 kW。

表3 蓄冷空調(diào)和常規(guī)空調(diào)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

根據(jù)該研究所冰蓄冷空調(diào)機(jī)房采集的用電記錄，冷空調(diào)使用期為356天。全年總用電量為437萬(wàn)kWh，其中谷電為215萬(wàn)kWh，約占總電量的49%，也就是說(shuō)，冰蓄冷中央空調(diào)將49%的空調(diào)用電從峰段及平段轉(zhuǎn)移到了谷段，很好地實(shí)現(xiàn)了移峰填谷，減輕了電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

2.7 效果跟蹤

通過(guò)該研究所一期工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性論證，2012年將這一成果推廣到該所二期工程中。一期冰蓄冷系統(tǒng)是按照尖峰負(fù)荷的30%配置，由于谷時(shí)低電價(jià)的優(yōu)勢(shì)可以進(jìn)一步發(fā)揮，二期冰蓄冷系統(tǒng)是按照尖峰負(fù)荷的40%配置，冰蓄冷的運(yùn)行費(fèi)用將進(jìn)一步降低，而投資額比一期僅增大20%，投資回報(bào)期將進(jìn)一步縮短。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）從蓄冰空調(diào)應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，用電政策的支持對(duì)空調(diào)客戶采用蓄冷空調(diào)起了很大的激勵(lì)作用。在不考慮電力增容費(fèi)和空調(diào)使用費(fèi)及其優(yōu)惠政策時(shí)，蓄冰空調(diào)的投資平均增加20%～40%，年運(yùn)行費(fèi)將平均降低20%～40%，投資回收期平均在2～5年。

（2）蓄冰空調(diào)適用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校等場(chǎng)所，可以采用集中和分散等多種制冷方式。全自動(dòng)運(yùn)行能實(shí)現(xiàn)靈活多變的釋放冷量模式，除了對(duì)多種生產(chǎn)、活動(dòng)場(chǎng)合和多種時(shí)段制冷的適應(yīng)性強(qiáng)外，同時(shí)也滿足對(duì)溫度要求一般的各種生產(chǎn)活動(dòng)場(chǎng)所。

（3）制冷主機(jī)容量減少，減少空調(diào)系統(tǒng)電力增容費(fèi)和供配電設(shè)施費(fèi)。蓄冰中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比，空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量平均降低20%～30%，取得明顯的移峰填谷效果。

（本欄責(zé)任編輯孫 晶）