北方寒冷地区供暖是冬季碳排放的重点问题,“3060”碳达峰和碳中和目标的实现,更大意义在于电能替代的进程及如何合理利用电能,而“热泵+储热”低成本清洁供暖方式正好符合这一要求。

目前电力系统应对发电和用电不平衡主要手段是:为应对过大的电网峰谷差,国家投入巨资建设调峰电厂、抽水蓄能电站,依靠扩大投资规模、增加装机容量来满足短暂的尖峰用电,增加了发/供电成本;提高分时段电价,加大峰谷电价差,鼓励电力需求侧适应电力供应模式,达到效削峰填谷,减缓发电侧电力投资,提高供电可靠性。

而以电力作为能源形式的电能供暖和利用峰谷电价储热清洁供暖,正是在这一背景下推出,或将成为主要的低成本清洁供暖最具活力的方式——热力系统电力化对应的热泵技术+峰谷电价杠杆化对应的储能蓄热技术。

一、热泵技术

1、热泵在电能制热方面的优势

最大效率的利用的电能,其COP均值一般都是大于1.5,更高者可以达到2-3,最大限度的降低了电力基础设施投入,并能最大限度的提高电能的利用效率

2、热泵技术的应用形式

结合项目的具体需求和资源条件情况,热泵技术主要分为分散式和集中式两种方式:

(一)分散式热泵系统

①冷热源分散建设,无同时使用率,冷(热)源以及配电设备装机大,初投资大。

②设备容量小,效率相对较低。

③较难大规模采用蓄能技术。

④分散空气源热泵系统受环境影响较大。

(二)集中式热泵系统

①可利用不同建筑和区域的同时使用率,减小装机负荷和投资。

②采用较大设备,设备效率高、运行稳定。

③热源方便管理,整体占地面积小。

④可以利用能源峰谷价差采用蓄能技术降低运行费用。

集中式热泵技术应用形式:北方城市城镇约20%建筑不能连接城市热网,因而由各类电动热泵等供热方式承担。譬如:余热热泵利用能源站、地源热泵应用能源站、水源热泵应用能源站、干热岩供热(无干扰地热利用)等形式。

二、储能蓄热技术系统原理

1、储热系统

热量以显热或潜热形式储存在某种介质中,并在需要时释放出冷量或热量的建筑用能系统。

2、低价谷电储热系统

①转移高峰电力、开发低谷用电,优化资源配置。

②晚间使用的是廉价谷电,谷电蓄能可大大降低客户的运营成本。

③谷电储能蓄设备完全可以取代工业锅炉。

④与天然气相比,谷电储能蓄热系统可为客户降低50%的使用费用;与不蓄能的直热式电锅炉相比,可以为用户节省40%~50%的运行费用;与柴油相比可以降低用户近3倍的使用费用。

三、总结与展望

“热泵+储热”低成本清洁供暖方式,对未来建筑智慧供暖系统具有极大的积极意义。“热泵+储热”低成本供暖方式很好地解决将来碳排放、温室气体排放以及能源转型等社会及环境问题。从国际化角度,种种趋势表明,全球都在围绕电力热泵应用展开研究。可以预见,“热泵+储热”将成为未来的智慧供暖最具市场前景的方式。

电力热泵应用在清洁供暖中大有可为,实现了供给侧和需求侧的双赢,不会出现短缺问题,同时投资费用减少,国家有政策推进,供暖可实现清洁供暖和缓解电力负荷峰谷差的双赢。因地制宜、高效、安全应用——热泵+储能蓄热作为未来的一种低成本清洁供暖方式,亦将在智能家居里面有所体现。

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