金喆新能源 | 2024-09-11
隨著峰谷電價政策的完善,以及風電、光電等新能源的普及應用,可以充分利用谷電、風光電的谷電儲熱采暖系統逐漸成為被市場熟知的清潔能源供暖方式。本文我們將對該系統做詳細闡述。
所謂谷電儲熱采暖系統,是指在電價便宜的低谷電時段將電能轉化為熱能儲存起來,在需要用熱的時段再把這些儲存的熱量釋放出來,以此實現錯峰用電、降低用電成本。因此,該采暖系統擁有運行成本低的顯著優勢。
目前市場上的谷電儲熱采暖系統,根據應用對象,可以大概分為家用和非家用2大類。家用機組,功率多在50KW以下,主要可用于民房、別墅等家庭自用取暖。非家用機組,功率范圍較廣,50kw-幾十MW均有,可用于大幾百平米至幾十萬平米供暖,多用于小區、學校、商業區、廠房、辦公樓、服務區、收費站、車站等場所供暖。目前行業內大部分廠家業務集中在非家用機組。
根據儲熱形式的不同,谷電儲熱采暖系統目前有3大類主流產品:
1.電鍋爐+蓄熱水箱的集成化水蓄熱供暖系統
這種供暖形式業內通常稱為“水蓄熱”,鍋爐體多采用電阻式加熱技術,電阻式加熱技術又分為電阻式電鍋爐和電極式電鍋爐。
電阻式電鍋爐。電阻式電鍋爐是采用高阻抗電熱元件,接通電源后,電熱元件產生高熱使水成為熱水或蒸汽。技術成熟,投資低,運行成本低,但是鍋爐容量受到電熱元件結構布置的限制,容壓范圍小,單體鍋爐功率小。因此多用于幾千平米以下的供暖項目。
電極式電鍋爐。電極式電鍋爐的工作原理是把電極插入水中,利用水的高熱阻特性,直接將電能轉換為熱能。該鍋爐啟動迅速,短時間內能提供符合要求的蒸汽或熱水 ;穩定可靠運行,且負荷調節范圍寬,大功率時,優勢明顯。但其需要在水中加入一定電解質提高水的導電率,以保證加熱 ( 此鍋爐內必須加入一定的電解質,使爐水具有一定的電阻,才能使其導電,但爐水的導電率不是越高越好,否則容易造成擊穿等事故 ), 同時鍋爐內水需要與供暖用水分離,利用二次換熱供暖 ;另外該鍋爐可直接在10KV等高壓等級下工作,是可以實現大功率電供熱的技術之一(另一個技術是固體蓄熱),但因投資、操作、運行及維護成本均較高,因此多用于超大面積供暖項目。
水蓄熱供暖系統,由于采用水為儲熱介質,因此蓄熱溫度一般不超過95℃,而一般供暖項目的供回水溫度要求都在四五十度,因此,水蓄熱系統的可利用溫差較小,當水箱的溫度降低到 53℃后經過換熱的出水溫度就很難超過 45℃了,為此需要配套大水箱,例如 10 萬平米蓄熱水箱至少需要2300 立方。由于系統出水溫度較低,因此更不適合長輸管道采暖。
2.固體蓄熱供暖機組
固體蓄熱供暖機組,是采用固體材料為蓄熱介質的電蓄熱供暖系統,主流的固體蓄熱材料是以鎂磚為基材,我們在《氧化鎂儲能供暖技術系統解析》一文中對此有過論述,在此不再贅言。金喆新能源的固體蓄熱介質是在鎂磚的基礎上研發形成了自有的納米微晶熱強化材料。
固體鎂磚額定蓄熱溫度一般在550-750℃,因此,用于供回水溫度只有幾十度的各類供暖項目均游刃有余,可利用溫差是目前3大主流蓄熱采暖系統中最大的。
與電鍋爐+蓄熱水箱的供暖系統不同,固體蓄熱供暖機組是高度集成化的一體化單機設備,蓄熱材料在鍋爐體內部,電熱轉化效率高,自動化程度高,操作、維護、管理簡單,占地面積小,安全性高,因此多用于對供暖效果要求高、對自動化程度要求高、對安全性能要求高、需要實現無人值守的項目中。又因為可以在10KV等高壓等級下工作,因此也多用于大面積供暖、超大面積供暖。
集如此多的優點于一身,其缺點也是很明顯的——固體蓄熱材料價格較貴,初始投資大;蓄熱材料密度高,設備很重,對安裝空間承重要求高。

3.熔鹽蓄熱供暖系統
熔鹽是硝酸鉀和硝酸鈉按不同比例混合而成的粉末狀固體顆粒,在加熱過程中熔鹽會逐漸融化并存儲熱量,釋放熱量后熔鹽恢復固態,因此熔鹽蓄熱供暖系統需要2個溶鹽罐,熔鹽在兩個罐體之間來回流動實現儲熱、放熱。又因為該儲、放熱過程中,儲熱介質的形態在固態和液態之間轉變,因此又稱為相變儲熱。熔鹽額定蓄熱溫度為450℃,可利用溫差介于水蓄熱系統和固體蓄熱機組之間,因此占地面積也介于水蓄熱系統和固體蓄熱之間。
熔鹽蓄熱,之所以和水蓄熱系統一樣是一套系統,而不像固體蓄熱一樣是一臺機組,是因為它也是一個系統集成,并且是比水蓄熱更復雜的系統集成。熔鹽蓄熱技術本身是一個比較成熟的技術,很早就在專業的電站和大型化工企業應用,但主要用于冷卻、降溫工序而不是用于蓄熱,且熔鹽蓄熱罐屬于高溫高壓容器,需要企業具有很強的管理能力才能確保運行安全,所以只有管理規范嚴格的大型項目才可確保設備安全穩定的運行,就這樣還經常有事故發生,因此在中小型項目中熔鹽系統應用較少。