冰蓄冷空调“移峰填谷”能效折算系数

冰蓄冷空调 移峰填谷 能效折算系数 的研究与确定 征求意见稿 浙江清华长三角研究院建筑节能研究中心 杭州华电华源环境工程有限公司 2009 年 4 月 25 日 目 录 第 1 章 课题研究背景 1 1 1 冰蓄冷技术与节能 1 1 1 1 我国节能事业的战略背景 1 1 1 2 冰蓄冷技术的节能原理 发展过程和现状 1 1 1 3 明确鼓励和推广冰蓄冷技术的政策文件 5 1 2 评价冰蓄冷节能效果的难点 6 1 2 1 直接节能效益法的局限性 6 1 2 2 全生命周期能耗效率的对比研究方法 6 1 2 3 本课题的解决思路 7 第 2 章 抽水蓄能电站的全生命周期能耗效率 8 2 1 抽水蓄能电站的发展概况 8 2 2 典型抽水蓄能电站的能耗效率计算 8 2 2 1 天荒坪抽水蓄能电站基本情况 8 2 2 2 抽水蓄能电站综合能源效率的计算方法 9 2 2 3 天荒坪抽水蓄能电站的重要基础数据 9 2 2 4 天荒坪抽水蓄能电站的生命周期综合能效 11 2 3 典型抽水蓄能电站综合能效的敏感性分析 11 2 4 小结 12 第 3 章 冰蓄冷空调的生命周期能耗效率 13 3 1 典型冰蓄冷空调系统概况 13 3 1 1 典型冰蓄冷空调系统的基本参数 13 3 1 2 典型设计日逐时负荷情况 13 3 2 典型冰蓄冷空调系统的生命周期能耗效率 13 3 2 1 浙江地区计算方法 中午有两小时低谷电 13 3 2 2 其他地区计算方法 中午没有两小时低谷电 14 3 2 3 冰蓄冷空调系统的平均综合效率 14 3 3 其他冰蓄冷项目的综合能耗效率研究 14 3 3 1 江苏省镇江市某项目 14 3 3 2 江苏省南京市某项目 15 3 3 3 浙江省杭州市某项目 15 3 3 4 其他项目的平均综合能耗效率 16 3 4 小结 16 第 4 章 比较与结论 17 参考文献 18 附录 A 冰蓄冷系统投资概算 20 附录 B 典型冰蓄冷空调系统 浙江地区 能耗计算的基础数据 21 附录 C 典型常规空调系统能耗计算的基础数据 26 第 1 页 第 1 章 课题研究背景 1 1 冰蓄冷技术与节能 1 1 1 我国节能事业的战略背景 抓好节能减排工作 建设节约型社会是我国当前的重点工作之一 胡锦涛总书 记和温家宝总理等中央领导多次做过相关的重要批示 要按照科学发展观的要求 充分认识建设资源节约型 环境友好型社会的重要性和紧迫性 下最大决心 花最 大气力抓好节约能源资源工作 为切实推动节能工作 陆续出台了节能相关的法律 法规 使得节能工作有法可依 有序开展 如 1 节约能源法 2007 年 10 月 28 日通过修订 2008 年 4 月 1 日起施行 2 民用建筑节能条例 于 2008 年 10 月 1 日起正式施行 3 公共机构节能条例 于 2008 年 10 月 1 日起正式施行 在相关法律法规的基础上 中央和各级政府相继制定并出台了系列的配套政策 文件 近期国务院的主要指导政策和文件如下 1 国务院关于做好建设型社会近期重点工作的通知 国发 2005 21 号 2 国务院关于加强节能工作的决定 国发 2006 28 号 3 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知 国发 2007 15 号 4 各部委联合印发的 关于印发 十一五 十大重点节能工程实施意见的通 知 发改环资 2006 1457 号 1 1 2 冰蓄冷技术的节能原理 发展过程和现状 1 冰蓄冷技术的节能原理 当前我国的社会用电存在夏季用电负荷大 超峰严重的问题 以及白天和夜间 用电峰谷差严重的问题 这造成如下两方面严重影响 一 峰电不够用造成的巨大损失 如 2003 2008 年历年夏季 我国南方部分 较多地区 尤其是上海 深圳 杭州等大中型城市 北方地区的大中城市 如北 京 天津和沈阳等 均出现了拉闸限电的被动措施 严重影响了社会生产 造成 第 2 页 了很大的经济损失 二 整个电网的电力有效使用率降低 即突出的峰谷用电不平衡问题使得发电 系统 电网输配系统的效率降低 直接降低了能源利用效率 此外还带来电网的安 全运行可靠程度降低等问题 在能源危机 电网运行安全和峰谷电价差异的能源政策背景下 冰蓄冷这种能 够合理调配 甚至 移峰填谷 的中央空调技术应运而生 冰蓄冷实际上是对能源 的一种储备 基本工作过程是 在用电低谷 电价较低 此时段中央空调的冷负荷 减少 对于非全天运行的系统冷负荷为 0 时开始制冰 蓄存冷量 而在用电高峰 电价较高 此时段中央空调正常运行 冷负荷较高 时停止制冰 同时依靠冰的融 化来制冷 从而完成能源利用在时间上的转移 节省运行费用 降低运行成本 通过上述运行过程 冰蓄冷系统在白天用电高峰时通过释放冷能来满足降温需 要 因此它实现了移峰填谷降低峰时电力负荷的目的 减少了电网峰谷差 减少电 网调峰机组的容量及调峰机组的启停次数 提高电网负荷率 此外 应用空调蓄冷 技术 一般可使空调系统主 辅机容量及其相应的供电设备容量减少 30 50 从而降低了配电容量 减少了输配电设备及线路投资等 目前较成熟的冰蓄冷技术 总结见表 1 1 表 1 1 目前发展较成熟的冰蓄冷技术 种类类型主要生产厂家 蓄冷 介质 蓄冷 流体 取冷 流体 主要特点 冰盘管 外融冰 B A C Evapco 清华同方 冰 制冷剂 载冷剂 水 开式槽瞬时放冷速率高 供冷温度低 冰盘管 内融冰 BAC 清华同方 塑料盘管 华源 冰载冷剂载冷剂 闭式系统模块式槽适用广泛 瞬时放冷速率有限 静态 蓄冰 封装式 冰球 CIAT 西冷 冰板 开利 台佳 蕊芯球 华源 冰或其它 共晶盐 载冷剂 载冷剂 或水 开式 闭式系统瞬时放冷快 放冷后期供冷温度上升明显 共晶盐系统不降低冷机效率 冰片滑 Mueller Turbo 冰制冷剂水 比静态制冰冷机效率低 6 9 供冷温度低融冰放冷速率快 设备投资高 动态 蓄冰 冰晶 冰浆 Mueller MaximalceY T 冰或其它 水混合物 制冷剂载冷剂水或载冷剂 第 3 页 2 冰蓄冷技术的优缺点 通过近 20 年大量工程案例的实践经验 并基于部分项目的实测数据 总结当 前冰蓄冷系统的优缺点 冰蓄冷技术的主要优点 如下 1 平衡电网峰谷荷 减缓电厂和供配电设施的建设 2 制冷主机容量减少 减少空调系统电力增容费和供配电设施费 3 利用电网峰谷荷电力差价 降低空调运行费用 4 冷冻水温度可降到 1 4 可实现大温差 低温送风空调 节省水 风输 送系统的投资和能耗 5 相对湿度较低 空调品质提高 可有效防止中央空调综合症 6 具有应急冷源 空调可靠性提高 冰蓄冷技术也存在一些不足之处 如下 1 通常在不计电力增容费的前提下 其一次性投资比常规空调大 2 蓄能装置要占用一定的建筑空间 3 制冷蓄冰时主机效率比在空调工况下运行低 4 设计与调试相对复杂 3 冰蓄冷技术的发展和现状 自上世纪 70 年代的世界能源危机以来 各国政府都十分重视开发新能源与 节省能源 当时的时代背景促使了蓄冷技术的迅速发展 美国 加拿大 日本 和欧洲一些国家率先将冰蓄冷技术引入到建筑空调系统里来 积极开发蓄冷设备与 蓄冷系统 以解决电网负荷峰谷不平衡带来的低谷电力产能严重浪费 尖峰负荷超 过产能需求等诸多问题 实施的工程逐年且成倍增多 到 1989 年 美国 日本 加 拿大等国从事冰蓄冷系统开发和冰蓄冷专用制冷机生产的公司多达 49 家 根据有 关统计 1990 年北美冰蓄冷空调系统的投资占当年新增暖通空调系统总投资的 24 2 我国台湾省自 1984 年建成第一个冰蓄冷空调系统以来 蓄冷空调系统发展很 快 由 1992 年 33 个蓄冷空调系统 到 1993 年为 142 个 到 1994 年就已建成 225 个蓄冷空调系统 第 4 页 上世纪 90 年代 在我国大陆地区冰蓄冷技术也得到了较快的发展 中电深圳 工贸公司在办公楼中率先应用了法国的冰球式蓄冷系统 使装机容量降低了约 45 北京西冷工程公司开发研制的有压式齿球蓄冷器获国家专利并用在北京日报 社综合楼和广州市某办公楼的空调系统 取得了良好的社会效益和经济效益 同时 浙江国祥制冷工业公司推出了完全结冻式冰蓄冷系统 并在浙江诸暨百货大楼率先 实行了国产的大型冰储冷中央空调系统 于 1995 年 8 月 10 日调试成功投入运行 储冰蓄冷国产化的成功 克服了冰储冷中央空调投资大的缺点 对推广冰蓄冷空调 事业起到很好的促进作用 以 2007 年北京市的统计数据为例 北京市已投入使用的蓄冷空调项目共 53 个 总供冷面积 263 万 m2 在建项目 22 个 供冷面积 190 万 m2 共可转移高峰负荷 约 4 万 kW 1 在我国大陆地区 冰蓄冷技术已被学术界 行业和相关政府部门认定为节能技 术 如 2006 年即被国家发展和改革委员会和科技部认定为节能技术 并列入 中 国节能技术政策大纲 此外 多个省市实施峰谷电价政策和资金补贴扶持办法大 力推动该项技术 部分冰蓄冷工程已被建设部列入全国建筑业新技术应用示范技术 工程 2 4 有效推广冰蓄冷技术的关键瓶颈 若要在全社会有效推广冰蓄冷技术 充分发挥该项技术良好的节能效益 主要 需要如下三个方面的支撑 一 良好成熟的冰蓄冷技术和可靠的工程经验 经过十年的摸索研究和发展 技术和工程问题已经基本克服 二 合理差距的 峰谷 电价政策 目前来看 峰谷 电价已经拉开 但还不 够显著 使得冰蓄冷项目在投资经济性方面优势不明显 甚至存在劣势 三 节能效益如何科学评价的问题 与其他节能技术相比 冰蓄冷技术并不能 直接降低电力消耗的总量 冰蓄冷项目自身的实际能耗往往有所增加 该技术的 节能意义体现在整个电力系统 移峰填谷 的综合节约效益上 如何评价 移峰填 谷 的社会效益和实际电耗增加之间的矛盾 目前这一问题尚未解决 而这一问题 正是本课题研究的关键任务所在 第 5 页 1 1 3 明确鼓励和推广冰蓄冷技术的政策文件 为切实推动冰蓄冷节能技术 中央及地方政府陆续出台了若干支持和鼓励政策 包括峰谷电价政策 节能工程的财税补贴等具体措施 列举近年相关的支持和鼓励 政策文件 部分如下 1 国家发展和改革委员会在 节能中长期专项规划 中部署了节能的重点领 域和重点工程 在建筑 商用和民用建筑物节能领域 明确提出在 十一五 期间 鼓励采用蓄冷 蓄热空调及冷热电联供技术等若干节能技术 3 2 以北京为例 北京市在 2006 2008 年期间陆续制定了相关的鼓励政策措施 如 一 北京市政府转发市发展改革委 加快发展循环经济建设资源节约型城市 2006 年行动计划的通知 明确提出推行峰谷电价 推广应用蓄冷空调等鼓励政策 4 二 北京市发展改革委在具体的配套政策中 明确提出了按照蓄冷空调从高峰转移 到低谷每千瓦负荷 500 元补贴的标准 5 三 北京市电力管理办公室 2007 年详细出 台了蓄冷工程的工程操作 补贴实施等具体办法 6 3 上海和天津这两个直辖市 用电总量大 峰谷用电不平衡 近十年来夏季 多次拉闸限电 因此也出台了鼓励冰蓄冷技术工程的政策文件 7 8 如 上海市 2007 年出台了 上海市节能减排工作实施方案 沪府发 2007 25 号 明确提 出在全市推广蓄冷蓄热等节能新技术 4 浙江 9 湖南 10 福建 11 等经济发达省份也相继出台了鼓励蓄冷技术的指 导性政策文件 如 浙江省在 2005 年即颁布 加强节约用电工作意见实施办法 浙经贸资源 2005 298 号 明确指出冰蓄冷作为调峰错谷的节能措施应该大力推 广 湖南 江苏和福建等省 则在具体的指导政策宣讲 鼓励办法中 将冰蓄冷技 术列为重点的节能技术之一予以明确支持 5 除直辖市外的部分大中型城市 由于建筑用电能耗巨大 存在明显的电网 负荷不平衡问题 甚至多次出现夏季拉闸限电的情况 因此也在近年内陆续出台了 相似的政策文件 明确鼓励并补贴支持蓄冷节能技术 如 深圳市政府在 2003 年 就率先出台了 推动节约能源工作实施方案 深府 2003 120 号 12 其中即规定 冰蓄冷作为一项能够错峰填谷的节能技术应大力推广实施 又如 武汉市政府在 2005 年也出台了 武汉市电力需求侧管理实施办法 暂行 武政办 2005 127 号 第 6 页 13 不仅表明要支持冰蓄冷这项节能技术 而且在上述办法中明确了规模以上用电 大户的强制措施规定 以及采用冰蓄冷技术的财税补贴操作办法 综合上述 目前我国从中央到地方的各级政府均重视并积极支持冰蓄冷这项节 能技术 然而 相比发达国家 我们在这项节能技术的支持力度上仍显不足 一 峰谷电价差别还不够大 如峰谷电价较大的重庆市 工业和非工业经营行业的峰谷 电价比约 4 5 1 部分发达国家达到 10 1 以上 二 相比常规空调工程 冰蓄 冷工程的前期投资较大 因此在峰谷电价政策下往往还需要对冰蓄冷工程进行财税 补贴的措施支持 目前这方面的支持力度仍显偏低 1 2 评价冰蓄冷节能效果的难点 1 2 1 直接节能效益法的局限性 与其他的节能技术相比 冰蓄冷技术并不会直接降低电力消耗的总量 实际上 冰蓄冷项目自身的实际能耗往往会增加 该技术的节能意义体现在整个电力系统 移峰填谷 的综合节约效益上 因此 若采用常规的节能技术评价方法 直接节能效益 的评价方法 不 但不能体现冰蓄冷技术的节能效益 并将得到错误结论 要科学 公平 合理的评 价冰蓄冷节能技术 必须从整个电网乃至整个社会用电的宏观角度进行考虑 既考 虑冰蓄冷项目本身的能耗增加损耗 也考虑该项目带来电网整体能耗的降低收益 通过综合比较两者之间的关系 得到正确的评价结论 1 2 2 全生命周期能耗效率的对比研究方法 家用空调器的节能效益评价 也存在类似问题 即提高了产品的性能 一方面 可以降低运行能耗 另一方面却同时带来产品自身生产能耗增加的问题 并且家用 空调器产品众多 涉及不同厂商 不同型号规格等各种复杂情况 综合以上 家用 空调器的节能效益评价问题 与冰蓄冷技术的节能效益评价问题有较大相似度 在家用空调器的节能效益评价研究领域 李兆坚 江亿等研究者采用对比方法 展开了深入研究并取得显著成果 14 该研究的基本思路是 基于社会公认的原材料 产品的行业背景能耗值 分析家用空调器各组件材料的社会能耗情况 并综合相加 得到该产品的整体能耗 通过研究不同空调器自身能耗变化规律与运行能耗变化规 第 7 页 律之间的关系 合理评价不同产品的节能效益 上述评价方法的重要思想是 从全生命周期的视角出发 即考虑一个装置全生 命周期的输入能量和输出能量的总和 进而分析该装置的能耗效率 这是科学评价 能源利用效率的一种有效方法 然而 若采取李兆坚等研究者的思路 并沿用 拆分节能产品设备 计算得到 各部分能耗 合理相加得到生产该设备的总能耗 的具体方法来评价冰蓄冷技术 则存在冰蓄冷系统组件拆分困难 组件材料行业背景能耗值获取困难 不同项目差 异过大等诸多难题 使得 拆分评价 的方法不能很好应用于冰蓄冷技术的节能效 益评价 因此 基于全生命周期评价思想 必须采取其他的技术办法 解决冰蓄冷 技术的节能效益评价问题 并确定用电折减系数 1 2 3 本课题的解决思路 综合考虑既有的评价思想 评价技术方法 以及实际面临的诸多困难 本课题 组提出采用 对比评价法 即对比社会公认的蓄能电站 移峰填谷 技术 计 算冰蓄冷空调和蓄能电站的初投资能耗和运行能耗之间的关系 确定冰蓄冷空调的 能效值 第 8 页 第 2 章 抽水蓄能电站的全生命周期能耗效率 2 1 抽水蓄能电站的发展概况 抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库 在电力负荷高峰期再 放水至下水库发电的水电站 又称蓄能式水电站 它可将电网负荷低时的多余电能 转变为电网高峰时期的高价值电能 还适于调频 调相 稳定电力系统的周波和电 压 且宜为事故备用 还可提高系统中火电站和核电站的效率 近十几年来 中国抽水蓄能电站的迅速发展 主要是由于中国国民经济的高速 发展 促进了中国抽水蓄能电站的大发展 而这十几年正是中国改革开放经济大发 展时期 在这十几年中虽然取得了很大成绩 2004 年底全国已建成投产的抽水蓄能 电站 10 座 装机容量达到 570 1 万 kW 其中 60 万 kW 供香港 2 2 典型抽水蓄能电站的能耗效率计算 2 2 1 天荒坪抽水蓄能电站基本情况 天荒坪抽水蓄能电站是我国目前已建和在建的同类电站单个厂房装机容量最大 水头最高的一座 也是亚洲最大 名列世界第二的抽水蓄能电站 电站主要设备均 从国外引进 电站枢纽主要包括上水库和下水库 输水系统 中央控制楼和地下厂 房等部分组成 抽水蓄能电站的综合能量转移示意图 见图 2 1 图 2 1 抽水蓄能电站能量转移示意图 基于图 2 1 可较清楚的分析抽水蓄能电站的电能传输过程 第一步 电能从 电网先输送到抽水蓄能电站 第二步 抽水蓄能 电能转换成势能储存 第三步 电网实际进入抽水蓄 能电站 输送损耗 抽水蓄能电 站输出 转换损失 电网 输送损耗 初投资与设备更新 折算能耗 第 9 页 发电 势能转换成电能 第四步 电能从抽水蓄能电站输送到电网 天荒坪抽水蓄能电站前期准备工作于 1992 年 6 月启动 电站工程于 1994 年 3 月主体工程正式施工 1998 年 9 月 1 机组投入试生产 其它 5 台机组分别于 1998 年 12 月 1999 年 9 月 1999 年 12 月 2000 年 3 月和 2000 年 12 月相继投产 工 程总投资为 73 77 亿元 15 天荒坪抽水蓄能电站的总装机容量 1800MW 平均年发电量 30 14 亿 kWh 记 为 Qo 平均年抽水用电量 填谷电量 41 04 亿 kWh 记为 Qi 16 抽水蓄能电站全生命周期过程中的输入能量 应该包括建造电站过程中所消耗 的能量 若统计电站建设过程中的直接能耗 间接材料和产品的含能 技术上很难 全面 准确实现 因此 采取的解决办法是 分析工程的投资和运行费用情况 并 参照 GDP 能耗的关系 将投资和运行费用等合理折算为能耗量 2 2 2 抽水蓄能电站综合能源效率的计算方法 从全生命周期角度出发 将抽水蓄能电站项目折合为等效的能耗值 实际为电 耗值 因此 采取如下计算方法 1 初投资 主要设备更新 折算为年运行电耗 Ga 2 研究确定电网损耗 3 结合年输出电量 Qo和年输入电量 Qi 基于研究或计算得到的 Ga和 值 计算抽水蓄能电站的综合效率 计算式为 Qo 1 Qi 1 Ga 2 2 3 天荒坪抽水蓄能电站的重要基础数据 根据式 1 其中输出电量 Qo和年输入电量 Qi已经知道 因此需要确定 Ga 和 值 这里从全生命周期角度出发 将抽水蓄能电站项目的初投资 设备更新 和年运行费用折合为等效的能耗值 实际为电耗值 关键的计算过程如下 1 生命周期内的初投资和设备更新情况 该项目 1992 年 6 月启动 1994 年 3 月主体工程施工 2000 年 12 月全部投产 式 1 第 10 页 假定工程寿命周期 50 年 建设周期 6 年 实际使用周期 44 年 该项目的工程总投 资为 73 77 亿元 分摊到 44 年 每年均摊的初投资为 1 6766 亿元 年 发电机组的使用寿命通常为 20 30 年 本课题研究取 25 年 在 50 年全寿命 周期内发电机组必须更换一次 一台 30 万千瓦的可逆式水轮发电机组价格取 228905 万元 17 天荒坪抽水蓄能电站共 6 台 30 万千瓦机组更换成本约 13 7343 亿 元 分摊到 44 年约为 0 3121 亿元 年 2 年万元 GDP 折合年运行电耗数据 工程总投资以 1996 年的万元 GDP 能耗值近似折算为电耗值 依据国家统计局 提供的国内生产总值 能源消费总量与构成的相关数据 1996 年万元 GDP 能耗为 1 981 吨标煤 18 依据该数据 将 1996 年的万元 GDP 再折算成电量 即为 5354kWh 1 万元 GDP 计算过程如下 吨标煤 亿元 万吨标煤 年 年能源消耗总量 能耗年万元981 1 5 70142 138948 GDP1996 1996 GDP1996 kWh kWhkg GDP5354 37 0 981 1 1 标煤 吨标煤 能耗万元 运行费用以 2000 年的万元 GDP 能耗值近似折算为电耗值 2000 年的万元 GDP 能耗为 1 414 吨标煤 19 折算成电量为 3822kWh 1 万元 GDP 具体的计算过 程如下 吨标煤 亿元 万吨标煤 年 年能源消耗总量 能耗年万元144 1 5 98000 138553 GDP0002 0002 GDP0002 kWh kWhkg GDP3822 37 0 414 1 1 标煤 吨标煤 能耗万元 3 初投资 设备更新折合年运行电耗 每年分摊的初投资折合电耗 16766 5354 0 898 亿 kWh 每年分摊的设备更新折合电耗 0 31 10000 3822 0 1185 亿 kWh 因此 每年的初投资与设备更新折合的年运行电耗为 Ga 0 898 0 1185 1 0165 亿 kWh 4 电网输送损耗的确定 根据图 2 1 抽水蓄能电站既需要从外电网输入电力 又需要将发电输出给电 网 依据香港科技大学朱经武教授测算数据 以及其他研究资料数据 我国当前的 第 11 页 输送损耗率约为 8 20 2 2 4 天荒坪抽水蓄能电站的生命周期综合能效 基于 2 2 1 2 2 3 的研究 已经全部掌握 2 2 2 节中抽水蓄能电站综合能效计算 所需的关键数据 即式 1 的各计算参数 将 Qo Qi Ga和 代入式 1 计算抽水蓄能电站的综合效率 Qo 1 30 14 1 8 Qi 1 Ga 41 04 1 8 1 0165 其中 Qo 30 14 亿 kWh Qi 41 04 亿 kWh Ga 1 0165 亿 kWh 8 根据上述 得到天荒坪抽水蓄能电站的能量转移关系 参见图 2 2 图 2 2 天荒坪抽水蓄能电站的能量转移关系 2 3 典型抽水蓄能电站综合能效的敏感性分析 根据式 1 分析计算综合能效 的敏感性因素 1 每年输入抽水蓄能电站的电量 Qi和每年抽水蓄能电站输出的电量 Qo 这 两个数据是确定的数值 电网输送损耗 年运行电耗 Ga存在一定的不确定性 2 电网输送损耗 取其他研究机构的 经社会公论认可的数据 即 8 此时效率 60 78 若取 7 则 62 09 若取 9 59 48 3 计算年运行电耗 Ga存在一定的不准确性 这主要来自万元 GDP 折算电 耗数据的准确性 考虑到 Ga在计算式 1 分母中的权重很小 即使 Ga存在 50 的误差 计算的综合能效值也将处于 60 11 61 23 的较小变化区间内 与理论 计算值的 60 78 相比仅有约 1 的变化 因此 可以忽略 Ga不确定性对能耗效率 60 78 电网 44 608 7 实际进入抽水蓄 能电站 41 04 输送损耗 8 抽水蓄能电 站输出 30 14 转换损失 电网 27 7288 输送损耗 8 初投资与设备更新 折算能耗 1 0165 第 12 页 带来的影响 2 4 小结 基于全生命周期的综合能效计算思想 确定典型抽水蓄能电站的综合能效计算 方法 通过直接获取或计算得到所需的关键基础数据 最终计算得到综合能效 经敏感性分析 初投资 主要设备更新和年运行费用折算的电耗对结果影响很小 因此可以认为典型抽水蓄能电站的综合能效为 60 78 第 13 页 第 3 章 冰蓄冷空调的生命周期能耗效率 以某典型冰蓄冷空调工程为例 计算冰蓄冷工程的生命周期综合能耗效率 3 1 典型冰蓄冷空调系统概况 3 1 1 典型冰蓄冷空调系统的基本参数 取尖峰负荷 1440RT 某办公建筑空调用户为例进行能耗分析 冰蓄冷增加投资 103 2 万元 项目投资参考附录 A 空调项目寿命周期通常为 20 年 折算成年值 为 103 2 20 5 16 万元 折算成能耗为 5 16 3822 19722kWh 年 3 1 2 典型设计日逐时负荷情况 空调系统使用时间为 8 00 18 00 设计日的负荷情况 汇总见表 3 1 21 表 3 1 典型设计日的空调逐时负荷表 时间负荷系数负荷值 RTH 8 000 71008 9 000 891282 10 000 911310 11 000 861238 12 000 861238 13 000 891282 14 0011440 15 0011440 16 000 91296 17 000 57821 注 在设计资料的基础上 根据实际工程情况略进行修正 3 2 典型冰蓄冷空调系统的生命周期能耗效率 3 2 1 浙江地区计算方法 中午有两小时低谷电 1 计算条件 1 该系统设计使用时间 10 小时 低谷电时间 22 00 8 00 11 00 13 00 其余为高峰电时间 2 主机冷却水温度在日间运行始终按照温度为 32 度的进水不变 夜间运行 第 14 页 按照 30 度进水不变 3 常规主机冷冻水进出水温度为 12 7 度 冰蓄冷机组冷冻水进出水温度为 11 6 度 介质为 25 乙二醇溶液 末端冷冻水供回水温度 7 12 度 2 生命周期能耗系数 浙江地区 冰蓄冷空调全年能耗理论值 1306817 6kWh 其中高峰电 422707 5kWh 低谷 电 884110 1kWh 见附录 B 常规空调全年能耗理论值为 997235 4kWh 见附录 C 冰蓄冷与常规相当的折算系数为 997235 4 19722 422707 5 884110 1 0 628 3 2 2 其他地区计算方法 中午没有两小时低谷电 1 计算条件 1 该系统使用时间 10 小时 低谷电时间 22 00 8 000 其余为高峰电 2 主机冷却水温度在日间运行始终按照温度为 32 度的进水不变 夜间运行 按照 30 度进水不变 3 常规主机冷冻水进出水温度为 12 7 度 冰蓄冷机组冷冻水进出水温度为 11 6 度 末端冷冻水供回水温度 7 12 度 2 生命周期能耗系数 其他地区 冰蓄冷全年能耗 1306817 6kWh 其中高峰电 493999 9kWh 夜间低谷电 812817 7kWh 见附录 B 常规空调全年能耗理论值为 997235 4kWh 见附录 C 冰蓄冷与常规相当的折算系数为 997235 4 19722 493999 9 812817 7 0 595 3 2 3 冰蓄冷空调系统的平均综合效率 基于 3 2 1 3 2 2 的分析计算 以浙江地区 其他地区的综合效率的算术平均 值作为平均综合效率 即平均综合效率 0 628 0 595 2 0 6115 第 15 页 3 3 其他冰蓄冷项目的综合能耗效率研究 3 3 1 江苏省镇江市某项目 1 项目基本情况 镇江某项目 总建筑面积约 120000m2 共 17 层 一至六层为百货商场 超市 等空调面积约 57000m2 工作时间为 9 00 21 00 七至十七层为酒店 酒吧等建筑 面积约 23000m2 工作时间为 24 小时 设计尖峰冷负荷 3829RTH 13460kW 冰蓄冷较常规系统增加投资 307 13 万元 空调项目寿命周期通常为 20 年 则 折算成年值为 307 13 20 15 36 万元 折算成能耗为 15 36 3784 58122kWh 年 2 项目综合能耗效率 系统设计使用时间 8 00 24 00 低谷电时间 24 00 8 00 其余为高峰电时间 该冰蓄冷项目全年能耗 3274630kWh 其中高峰电 1474998kWh 夜间低谷电 1799631kWh 常规空调全年能耗为 2652332kWh 冰蓄冷与常规相当的折算系数 2652332 1474998 58122 1799631 0 62 3 3 2 江苏省南京市某项目 1 项目基本情况 南京某银行办公大楼 总建筑面积约 71500m2 其中地上建筑面积约 54500m2 地下 17000m2 地上主楼 32 层 高 148m 裙楼 4 层 高 24m 大楼夏 季冷负荷 2275RTH 8000kW 冰蓄冷较常规系统增加投资 91 18 万元 空调项目寿命周期通常为 20 年 则折 算成年值为 91 18 20 4 56 万元 折算成能耗为 4 56 3784 17251kWh 年 2 项目综合能耗效率 系统设计使用时间 8 00 18 00 低谷电时间 24 00 8 00 其余为高峰电时间 该冰蓄冷项目全年能耗 1705047kWh 其中高峰电 629813kWh 夜间低谷电 1075233kWh 常规空调全年能耗为 1323300kWh 第 16 页 冰蓄冷与常规相当的折算系数 1323300 629813 17251 1075233 0 63 3 3 3 浙江省杭州市某项目 1 项目基本情况 杭州某机电市场建筑 主要功能为市场 商业配套 产品研发中心 建设用地 面积为 120302m2 总建筑面积为 408037m2 将打造成集购物 休闲 观光 旅游 一条龙服务的新型集约市场以及体现前卫 大气 时尚的商业文化地标建筑 本项 目由 A1 A2 两个地块组成 其中 A1 地块建筑面积为 151225m2 A2 地块建筑面 积为 123153m2 A1 A2 市场的夏季空调的尖峰冷负荷为 6995RTH 24600kW 冰蓄冷较常规系统增加投资 238 5 万元 空调项目寿命周期通常为 20 年 则折 算成年值为 238 5 20 11 93 万元 折算成能耗为 11 93 3784 45124kWh 年 2 项目综合能耗效率 系统设计使用时间 9 00 18 00 低谷电时间 22 00 8 000 11 00 13 000 其 余为高峰电时间 该冰蓄冷项目的全年能耗 4980646kWh 其中高峰电 854477kWh 低谷电 4126169kWh 常规空调全年能耗为 3589173kWh 冰蓄冷与常规相当的折算系数 3589173 854477 45124 4126169 0 65 3 3 4 其他项目的平均综合能耗效率 表 3 2 其他三个项目的折算系数 项目地址镇江南京杭州 冰蓄冷系统与常规系统 相当的折算系数 0 620 630 65 平均0 633 3 4 小结 根据抽水蓄能电站的生命周期综合能耗效率计算方法 并以某典型冰蓄冷空调 工程为例 计算得到冰蓄冷空调系统的综合能耗效率 折算系数 为 61 15 在 此基础上 计算其他三个冰蓄冷项目 综合能耗效率与典型工程的效率相当 第 17 页 第 4 章 比较与结论 第 2 章详细分析了抽水蓄能电站的综合能耗效率 第 3 章计算了四个冰蓄冷空 调系统的综合能耗效率 折算系数 汇总见表 4 1 表 4 1 不同类型项目的综合能耗效率比较 典型冰蓄冷项目 折算系数 杭州地区 典型冰蓄冷项目 折算系数 非杭州地区 其他冰蓄冷项目 折算系数 三个平均 天荒坪抽水蓄能电站 综合能耗效率 折算 系数 0 6280 5950 6330 608 天荒坪抽水蓄电站的综合效率为 60 78 它是目前国内各抽水蓄能电站中效 率最高的几个电站之一 其他抽水蓄能电站多均达不到该电站的水平 电网负荷峰谷不平衡是一个现实存在 难以完全克服的问题 目前较为有效的 技术办法是建抽水蓄能电站和蓄能空调 抽水蓄能电站初投资巨大 移峰填谷 量大 但建设周期长 冰蓄冷空调分散灵活 初投资小 建设周期较短 但单个项 目 移峰填谷 量小 基于表 4 1 进行对比分析 可以得到如下重要结论 1 典型冰蓄冷系统平均的综合能耗效率为 61 15 该效率值具有普遍代表性 冰蓄冷项目的综合能耗效率要略高于抽水蓄能电站 60 78 的综合能耗效率 2 建议在进行冰蓄冷空调系统能耗评价时 将冰蓄冷系统的低谷电能耗乘以 0 61 的当量系数 第 18 页 参考文献 1 北京市发展改革委 北京市强化电力需求侧管理 促进首都安全可靠供电 EB OL 2007 04 28 2 建设部 关于公布第五批全国建筑业新技术应用示范工程名单的通知 建办质 2005 60 号 2005 3 国家发展改革委 节能中长期专项规划 EB OL 2004 11 25 t20050628 27571 htm 4 北京市政府 北京市人民政府办公厅关于转发市发展改革委加快发展循环经济建设资源节约 型城市 2006 年行动计划的通知 2006 5 北京市发展改革委 我委召开 2007 年北京市夏季电力供需形势信息披露会 EB OL 2007 05 18 6 北京市电力管理办公室 2007 北京市实施需求侧管理项目客户须知 2007 7 上海告别 迎峰度夏 难别 电荒时代 EB OL 2004 08 30 detail asp newsid 888935 8 天津市电力公司 天津市要求各方密切配合打好迎峰度夏主动仗 2006 9 浙江省经贸委 发改委 科技厅 等 关于印发加强节约用电工作意见实施办法的通知 浙 经贸资源 2005 298 号 2005 10 湖南向机关企业力推三项节电技术 经济日报 2005 11 福建出台十项节电措施 目标年节电 13 亿度 东南快报 2005 12 深圳市政府 深圳市人民政府关于印发深圳市推动节约能源工作实施方案的通知 深府 2003 120 号 2003 13 武汉市政府 武汉市人民政府办公厅关于印发武汉市电力需求侧管理实施办法 暂行 的 通知 武政办 2005 127 号 2005 14 李兆坚 我国城镇住宅空调生命周期能耗与资源消耗研究 博士学位论文 北京 清华大学 建筑学院 2007 15 冯伊平 天荒坪抽水蓄能电站运营特点 浙江抽水蓄能电站建设管理技术研讨会论文集 第 19 页 2005 16 张春生 姜忠见 天荒坪抽水蓄能电站技术总结 北京 中国电力出版社 2007 17 蒲石河抽水蓄能电站主机设备采购合同 EB OL 2006 12 07 cn companyproduct new viewenterprisenews asp newsid 1000028975 18 浙江省质量技术监督局 DB33 643 2007 炼油综合能耗限额与计算方法 2007 19 国家统计局 中国统年鉴 2007 统计出版社 2007 20 李超鲲 杨鹏飞 超导电缆行业现状分析及市场前景预测 电器工业 2005 10 21 彦启森 赵庆珠 冰蓄冷系统设计 全国蓄冰冷空调节能技术工程中心 1999 7 12 13 第 20 页 附录 A 冰蓄冷系统投资概算 根据典型冰蓄冷系统设计和工程情况 确定该系统的投资概算情况 以获得冰 蓄冷系统相比于普通空调系统的投资增加额 表 A 1 冰蓄冷系统的设备投资概算 序号设备名称规格型号电功率数量 台 套 单价 万元 总价 万元 1制冷主机 制冷量 384RT 260kW285170 2制冷板式换热器 制冷量 720RT 24080 3冷冻水泵311m3 h 32m45kW23 57 4冷却水泵400m3 h 25m37kW236 5乙二醇泵280m3 h 38m45kW23 57 6冷却塔400m3 h15kW21122 7蓄冰装置4640RTH0 035162 8乙二醇溶液12 5T1 215 9自动控制系统13030 10系统安装7575 11配电装置804kVA80 480 4 合计 654 4 表 A 2 常规系统的设备投资概算 序号设备名称规格型号电功率数量 台 套 单价 万元 总价 万元 1制冷主机 制冷量 480RT 312kW3100300 3冷冻水泵290m3 h 32m45kW33 510 5 4冷却水泵480 m3 h 25m45kW33 510 5 6冷却塔500m3 h22kW31133 9自动控制系统2020 第 21 页 10系统安装15050 11配电装置1272kVA127 2127 2 合计 551 2 第 22 页 附录 B 典型冰蓄冷空调系统 浙江地区 能耗计算的基础数据 表 B 1 冰蓄冷空调系统 100 负荷的功率情况 100 负荷主机配置2台394RT 中午无低谷电中午有低谷电 时间 负荷 系数 空调 负荷 主机 供冷 主机 台数 主机 制冰 融冰 供冷 主机 功率 乙二醇 泵功率 冷却水 泵功率 冷冻水 泵功率 总功率 低谷电耗高峰电耗低谷电耗高峰电耗 1 002515 44639074627627627 2 002515 44639074627627627 3 002515 44639074627627627 4 002515 44639074627627627 5 002515 44639074627627627 6 002515 44639074627627627 7 000 8 000 71008787 42220 6520907490774774774 9 000 891282787 42494 2520907490774774774 10 000 911310787 42523520907490774774774 11 000 861238787 42451520907490774774774 12 000 861238787 42451520907490774774774 13 000 891282787 42494 2520907490774774774 14 0011440787 42652 6520907490774774774 15 0011440787 42652 6520907490774774774 16 000 91296787 42508 6520907490774774774 17 000 57821787 4233 4520907490774774774 18 0000 19 0000 20 0000 21 0000 22 002515 44639074627627627 23 002515 44639074627627627 0 002515 44639074627627627 0 合计4638 64481 2936717101406900133835643774071916192 第 23 页 表 B 2 冰蓄冷空调系统 75 负荷的功率情况 75 负荷主机配置2台394RT 中午无低谷电中午有低谷电 时间 负荷 系数 空调 负荷 主机 供冷 主机 台数 主机 制冰 融冰 供冷 主机 功率 乙二醇 泵功率 冷却水 泵功率 冷冻水 泵功率 总功率 低谷电耗高峰电耗低谷电耗高峰电耗 1 002515 44639074627627627 2 002515 44639074627627627 3 002515 44639074627627627 4 002515 44639074627627627 5 002515 44639074627627627 6 002515 44639074627627627 7 00 8 000 7756393 71362 3260453790432432432 9 000 89961393 71567 5260453790432432432 10 000 91983393 71589 1260453790432432432 11 000 86929393 71535 1260453790432432432 12 000 86929393 71535 1260453790432432432 13 000 89961393 71567 5260453790432432432 14 0011080787 42292 6520907490774774774 15 0011080787 42292 6520907490774774774 16 000 9972393 71578 3260453790432432432 17 000 57616393 71221 9260453790432432432 18 0000 19 0000 20 0000 21 0000 22 00515 44639074627627627 23 00515 44639074627627627 0 00515 44639074627627627 0 合计4638 64542728713501110900106475643500465074140 第 24 页 表 B 3 冰蓄冷空调系统 50 负荷的功率情况 50 负荷主机配置2台394RT 中午无低谷电中午有低谷电 时间 负荷 系数 空调 负荷 主机 供冷 主机 台数 主机 制冰 融冰 供冷 主机 功率 乙二醇 泵功率 冷却水 泵功率 冷冻水 泵功率 总功率 低谷电耗高峰电耗低谷电耗高峰电耗 1 002515 44639074627627627 2 002515 44639074627627627 3 002515 44639074627627627 4 002515 44639074627627627 5 002515 44639074627627627 6 002515 44639074627627627 7 000 8 000 750405044545909090 9 000 896410640 84545909090 10 000 916550655 24545909090 11 000 866190619 24545909090 12 000 866190619 24545909090 13 000 896410640 84545909090 14 001720551 22168 8373 4907445582 4582 4582 4 15 001720393 71326 3260453745387387387 16 000 9648393 71254 3260453745387387387 17 000 57410393 7116 7260453745387387387 18 0000 19 0000 20 0000 21 0000 22 002515 44639074627627627 23 002515 44639074627627627 0 002515 44639074627627627 0 合计4638 64445 35320 413058514507926 456432283 458232103 4 第 25 页 表 B 4 冰蓄冷空调系统 25 负荷的功率情况 25 负荷主机配置2台394RT 中午无低谷电中午有低谷电 时间 负荷 系数 空调 负荷 主机 供冷 主机 台数 主机 制冰 融冰 供冷 主机 功率 乙二醇 泵功率 冷却水 泵功率 冷冻水 泵功率 总功率 低谷电耗高峰电耗低谷电耗高峰电耗 1 002515 44639074627627627 2 002515 44639074627627627 3 002515 44639074627627627 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 72522524545909090 9 000 893203204545909090 10 000 913283284545909090 11 000 863103104545909090 12 00