非峰谷时段潜热储能系统的充能需求缓解策略|储能系统|充能|压缩机|水循环|水泵|热泵

在空间环境调节（如供暖和制冷）应用中，利用集成式热泵热能储能（HP-TES）系统可以降低电力需求，并通过削峰填谷实现公用事业费用的节约。然而，当储热系统（TES）充能所需的能量超过被转移的能源需求时，问题便随之产生；这种情况在极端气候下尤为突出，因为在充能过程中，室外空气条件与相变材料（PCM）之间可能会出现较大的高温升。

在本研究中，一个单室温（22°C）PCM-TES被集成到一台定速热泵系统中。该系统采用二次水循环回路，在非峰谷时段利用室外机组对TES进行充能。为探索降低充能功率需求的潜在途径，本研究调查了三种充能策略：(i) 采用不同的热源/热汇温度；(ii) 使用变频压缩机；(iii) 使用变频水泵。研究使用Modelica软件进行了仿真，模拟了HP-TES在不同热源/热汇温度下的充能过程：制热模式为-30℃至20℃，制冷模式为0℃至30℃。

结果表明，最有效的充能需求降低策略是：采用定速压缩机和水循环变频水泵的HP-TES系统，并在温升减小的情况下，在最佳的热源/热汇温度下运行。在极端工况下，为HP-TES系统配备变频压缩机虽然会增加额外的压缩机功耗，但能有效缩短充能时间。这些发现为制定潜在的控制策略提供了依据，该策略旨在最小化充能耗能并最大化削峰节能效果，从而降低空间环境调节用HP-TES系统的整体运行成本和年耗电量。