電能替代已成為國內(nèi)城市供暖的主要方向，儲熱技術(shù)可以將谷電以熱的形式儲存起來并實現(xiàn)熱能的穩(wěn)定輸出，從根本上解決電采暖成本過高的問題。

 

中低溫相變儲熱以其儲熱密度高、儲釋熱過程溫度恒定等優(yōu)勢成為研究熱點。中低溫相變儲熱材料的研究主要集中于有機石蠟類及無機水合鹽類，目前已有應用案例中主要為水合鹽類材料，但其仍存在循環(huán)穩(wěn)定性差、導熱性差、腐蝕性等問題。

 

在對相變儲熱裝置的實驗室研究中，通過設(shè)計并聯(lián)螺旋盤管、填充篩網(wǎng)、殼管式結(jié)構(gòu)等方式可以有效改善相變材料的傳熱性能，但在實際工程應用中，相變儲熱裝置內(nèi)以圓管換熱器及帶翅片的換熱器為主。

 

目前已有案例的中低溫相變儲熱供熱系統(tǒng)有兩種，一種是電鍋爐+相變儲熱裝置，另一種是將電加熱、儲熱裝置放置在一個結(jié)構(gòu)中，兩者各有優(yōu)劣。

 

相對其他幾種儲熱技術(shù)，中低溫相變儲熱技術(shù)具有初始投資中等、運行成本較低、限制條件較少等優(yōu)點，但也存在諸多問題有待解決。

 

 

研發(fā)綜合性能優(yōu)異的高儲熱密度、長循環(huán)壽命、高導熱、低腐蝕、低成本的相變儲熱材料，優(yōu)化換熱器及儲熱裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)強化換熱仍是未來相變儲熱供暖領(lǐng)域的研究方向，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)控制、降低系統(tǒng)投資成本是儲熱供暖系統(tǒng)的發(fā)展方向。

 

以采用電鍋爐+相變儲熱裝置的供暖方式，對面積10×104m2 住宅小區(qū)供暖為例進行經(jīng)濟性分析。假定該小區(qū)為節(jié)能建筑，平均熱負荷取40W/m2，供暖功率4MW，供熱時間24h，加熱時間10h(谷電時段10h)，加熱電壓10kV，加熱功率7MW，系統(tǒng)總儲熱量45MW·h。

 

供暖系統(tǒng)包括電鍋爐本體系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、鍋爐房建設(shè)、配電系統(tǒng)、輔助管道系統(tǒng)等，按80 元/m2的成本計算，供暖系統(tǒng)初始投資800 萬元；運行成本主要為電費，采暖天數(shù)按120 天計，谷電價格按0.2 元/(kW·h)計，采暖季用電成本為108 萬元。

 

收益估算，采暖收費按30 元/(m2·供暖季) 計， 每年采暖收費300 萬元，年凈收益202 萬元。裝置運行壽命20 年，投資回收期約4 年。

 

另外，谷電電價是影響谷電儲熱供暖項目經(jīng)濟性的一個重要指標，在北京地區(qū)，對于完成“煤改電”改造任務(wù)的村莊，住戶在晚21 點至次日6 點享受0.3 元/(kW·h)的低谷電價，同時市、區(qū)兩級財政再各自補貼0.1 元/(kW·h)，補貼用電限額為每個取暖季每戶1×104kW·h。若按照谷電電價0.1 元/(kW·h) 計算， 則上述100×104m2的住宅整個采暖季用電成本僅54 萬元， 投資回收期3.2 年。

 

▲各類供暖技術(shù)對比（點擊可見大圖）