【微分享】蓄能技术各地应用经济性分析

2024-06-13
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作者 邱德杰

#1蓄能技术介绍

蓄能技术是利用“削峰填谷”的工作原理,在电价低谷期将电能储存在电池、蓄冷水槽、蓄冰槽等储能系统中,到了用电高峰期,再通过逆变器或者换热器将储存的能量释放出来。

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电蓄能技术

电蓄能技术可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态。在公共建筑供能系统中,以磷酸铁锂电池等电化学储能为主。

电蓄能系统主要由电池组(BA)、储能逆变器 (PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)等组成。

水蓄冷技术

水蓄冷技术是利用水的显热进行蓄能,其主要由常规冷水机组、蓄冷水槽、蓄冷水泵、板式换热器等组成。在用电低谷期,制冷机组制备7℃左右冷冻水储存在蓄冷水槽中。

冰蓄冷技术

冰蓄冷技术主要是利用水的相变潜热进行蓄能,其主要由双工况冷水机组、基载冷水机组、乙二醇循环泵、蓄冰槽、板式换热器等组成。在用电低谷期,双工况冷水机组在制冰工况下运行,将在蓄冰装置中的水冷冻成冰以储存冷量。

#2经济性分析

以广州市某10万平方米商业综合体为模型。最大冷负荷约8000kW,最小冷负荷为0,供冷需求集中在用能高峰期,每天营业时间为10:00—22:00,共12小时,全年制冷天数约180天,广州执行工商电价见表1。

图片夏季典型日逐时冷负荷变化图图片摘自东莞市电力行业协会 2023年11月广东省珠三角五市工商业用电

本文以蓄冷率30%为基础对电蓄能、水蓄冷以及冰蓄冷三种储能解决方案进行综合对比分析。

详细配置方案及投资估算见表2~5。

图片常规供冷解决方案及投资估算表图片部分水蓄冷解决方案及投资估算表图片部分冰蓄冷解决方案及投资估算表图片电蓄能解决方案及投资估算表

本文采用投资回收期来进行分析不同储能技术的项目经济性。

对三种储能技术从能源密度、响应速度、经济性等方面展开综合对比分析,具体内容请见表6。

图片三种储能技术综合对比

通过表6综合对比可以发现:对于新建项目,采用电蓄能、水蓄冷、冰蓄冷三种储能技术的项目投资回收期分别为3.7年、2.6年、3.2年,三种储能技术都具有较高的经济效益。冰蓄冷与水蓄冷技术相比,冰蓄冷系统蓄冷槽体积能源密度是水蓄冷系统的6倍,占用空间更小,更加适合公共建筑寸土寸金的特性,故新建项目更加倾向于冰蓄冷技术。

电蓄能技术是另一种蓄能方式,故可以与冰蓄冷应用共存,可进一步降低公共建筑的运营成本。对于技改项目,在峰谷价差为1元/kWh,采用水蓄冷、冰蓄冷的项目投资回收期分别为4.8年、8.3年。技改项目的经济效益比新建项目差,原因是技改项目不能节省已投产的常规制冷系统费用。

#3全国各地应用建议

根据对项目经济性影响因素由强到弱排序如下:峰谷价差、全年制冷小时数、总投资。我国地域辽阔,自然资源条件各不相同,各省峰谷价差和全年制冷小时数差异较大,而总投资差异较小。故按峰谷价差和全年制冷小时数两个维度将全国分为以下应用工况,具体内容见表7和表8。

综合考虑峰谷价差、全年制冷小时数两种因素,本文共划分16种不同工况。对投资者而言,正常投资回收期一般在5年内比较合理。故当项目投资回收期≤5年时,该项目具有经济性;否则,该项目不具有经济性。

图片图片备注:绿色代表项目具有经济性,黄色代表部分项目具有经济性,橙色代表项目不具有经济性

通过表10统计分析可以看出,对于新建项目和技改项目建议如下:

1.对于新建项目,不同储能技术适合开发的省份。

电蓄能技术:广东、湖南、海南、江苏、重庆、四川、安徽、浙江、上海。其中浙江和上海虽然峰谷价差较小,但政府出台了储能补贴政策,故项目经济性较好;

水蓄冷技术:广东、湖南、海南、江苏、重庆、四川、安徽、贵州;

冰蓄冷技术:广东、湖南、海南、江苏、重庆、四川、安徽。

2.对于技改项目,不同储能技术适合开发的省份。

电蓄能技术:与新建项目一致;

水蓄冷技术:广东、湖南、海南、江苏;

冰蓄冷技术:暂无适合省份。

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