文献检索院系： 海洋学院专业：能源与动力班级： 海 124-2姓名： 张汝杰学号：201260504210基于冰蓄冷技术的集中供冷模式的研究张汝杰摘要：随着经济的发展，全社会对电力需求越来越大，同时电网负荷的不均匀性也越来越大，这主要是由于大量使用空调系统导致的。空调系统负载对于温度高度敏感性和开机的高度一致性，加剧了电网负载的不平衡。采用基于冰蓄冷技术的集中供冷模式可以有效的转移空调系统负荷，实现电网负荷的移峰填谷。关键词：冰蓄冷，集中供冷，移峰填谷，推广，商业模式Research on cooling mode of concentrated ice storage technology based onZhangrujieAbstract：With the development of economy, the whole society to demand more and more electric power, meanwhile non-uniformity grid load is also more and more big, this is mainly due to extensive use of air conditioning system leads to. Air conditioning system for temperature sensitive and boot load of high consistency, aggravate the imbalance of power grid load. By adopting the method of centralized ice storage technology of cooling mode can effectively transfer load of air conditioning system based on the realization of the power grid load, peak load shifting.Keywords: ice storage, centralized cooling, peak shifting and valley filling, promotion, business model研究的背景1 全球气候变暖早在 1827 年法兰西科学家傅立叶就指出，地球的大气让高能量的太阳辐射穿过，并透过捕抓部分从地球表面反射的长波热辐射的模式，使地球表面变暖。这种效应就如同温室的作用一样，成为“温室效应” 。大气中能产生温室效应的气体有：二氧化碳、 甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等气体。其中大气中的二氧化碳为主要的温室气体。由于大气中有温室气体的存在，才能使地球的平均气温维持在 15。但温室气体的大量增加，也会使地球的温度过高，破坏已经形成的生态平衡。2 能源与环境的协调能源与环境问题已经成为当今世界经济发展中的焦点问题之一。中国传统的以煤碳为主的能源结构决定了能源消费活动要排放大量的污染物和温室气体，造成城市环境质量恶化，不仅带来经济运行成本的增加，而且严重威胁人民群众的身体健康。能源活动对环境与健康的影响将是中国社会和经济发展的突出问题之一3 冰蓄冷技术概述冰蓄冷技术就是在电力需求低的“波谷”时间，利用电制冷机制冰，并将冰储存起来，在用电需求高的“波峰”时间，把储存的冰融化，释放出冷量，满足建筑物空调或生产工艺的需求。与常规空调系统相比较，蓄冰空调增加的蓄冰装置作为一种缓冲装置，实现转移制冷设备的运行时间，电力负载移峰填谷等目的。同时，能够减少制冷机组的装机容量、提高运行效率，因而获得经济效益。4 集中供冷技术的情况和意义概述集中供冷类似于集中供热，就是由集中的供冷站产生冷量，通过管道，将冷冻水分别供应给不同的用冷建筑，满足各给建筑的空调负荷需要。随着经济的发展，生活水平提高，城市中几乎所有的建筑都需要空调。如果按如果按照常规的做法，每栋建筑都设置空调，会加剧热岛效应，冷却塔会造成热污染、噪声污染和羽状水雾的污染。集中供冷可减少区域内空调设备装机容量，节约年制冷费用的支出，提高各建筑的物业面积利用率，降低物业管理的运营成本。由于集中供冷具有节能、环保、集约、降低核心区热岛效应等诸多优点。基于冰蓄冷技术的集中供冷模式的组成系统基于冰蓄冷技术的集中供冷模式从设施上分类，由 4 大子系统组成。A、 制冰子系统；B、 蓄冰子系统；C、 运输子系统；D、 与客户端连接子系统；这 4 大系统环环相扣，缺一不可，构成一个运行的整体。运行流程如下：1、 制冰子系统利用“波谷” 时间的低价电力制冰。2、 蓄冰子系统将冰储存于特别设计的模块化、可移动的蓄冰槽中3、 运输子系统将蓄冰槽运送到终端用户。4、 与客户端连接子系统与客户的空调系统连接，提供冷量。5、 冰块融化完后，将蓄冰槽运回重新制冰。蓄冰槽可以循环使用。盈利模式是：利用“波谷”时间的低价电力制冰，将冰运送到客户端，在波峰时间融冰取冷。按冷量进行收费。这样可以减少了客户在波峰时段的用电和电费（波峰时段的电价是波谷时间电价的 4 倍以上） ，同时可以减少客户用在空调系统上的投资。节省的电费比收取的费用高，客户和我们都可以获得经济收益。下面就各子系统分别说明A 制冰子系统压缩蒸汽制冷原理：冷媒罐内液态的高压冷媒通过节流阀，在节流阀的节流作用下，缓慢进入蒸发器；由于蒸发器内的压力较低，液态冷媒在蒸发器内气化成蒸汽（这里利用了物质的一个普遍特性，即当压力下降时，液体的沸腾温度也会跟着降低。 ）液态变气态，同时吸收热量，这个热量可从外界通过载冷剂传导给蒸发器。接着气态的冷媒被压缩机吸取，压缩成高压高温状态，高压高温的气态冷媒进入冷凝器，热量被冷凝器带走，温度下降，同时从气态变成液态，释放更多的热量（这里利用了物质的一个普遍特性，即当压力升高时，液体的冷凝温度也会跟着升高。 ）这些热量可以通过载冷剂传导到外界。这时液态的高压冷媒流入冷媒罐，进行下一次循环。从原理上看，制冷只是将热量从一个地方搬到另外一个地方，并消耗了机械能。制冷设备是冰蓄冷系统的关键组成部分，其选择确定应该根据蓄冷负载，蓄冷温度以及项目具体情况和条件进行综合分析比较。冰蓄冷系统的制冷温度一般为-9-3。一般应该考虑下列因素：1、 制冷机的蒸发温度满足制冰温度的要求，容量和调节范围满足负荷要求；2、 制冷效率高，初投资和运行费用低；3、 制冷剂种类要负荷环保要求；4、 刮泥控制可靠，操作维修方便；5、 设备布置对建筑平面和空间的要求较少等。应用较多的制冷机种类有活塞式、涡旋式、螺杆式、离心式。制冰子系统的关键设备为制冷机，辅助设备为冷却水塔和水泵。系统工作原理：一方面，制冷机产生冷量，提供低于 0的低温，通过载冷剂将冷量送出；冷冻水泵将载冷剂送到制冰装置产生冰块（规定尺寸） ，冷量蓄于冰中。另一方面，制冷机在产生冷量的同时，也产生更多的热量。冷却水泵驱动冷却水将这些热量送到冷却水塔，冷却水塔将热量散发到大气中。如此不断循环，系统源源不断的产出冰块。这些冰块放在蓄冰系统中保存起来，待需要用冷时，将冰块融化即可。B 蓄冰子系统蓄冰系统实际上就是一个蓄能系统，将能量存储起来。蓄能材料的化学性质方面的要求：1、化学稳定性要好。无化学分解，以保证蓄能材料有一个较长的寿命周期。2、对容器材料无腐蚀性。3、不燃烧、不爆炸、无毒，对环境无污染。蓄能材料的经济性方面的要求：1、大量易得。2、价格便宜。为什么选择冰（水）：从实际应用看，没有哪一个单个材料都完全满足上述全部要求。实际选取材料时针对上述要求是有一定的侧重和取舍的。结合上述的要求和本项目的实际需求，选择冰（水）作为本项目的蓄冷材料。冰（水）作为蓄冷材料的优点有：1、 相变温度接近于空调系统的运行温度。空调系统的运行温度一般是供水 57，回水 1012。冰（水）的相变温度为 0，偏低但可以接受。2、 有较高的相变潜热。冰（水）的融解热为 335kJ/kg，在相近的相变温度的材料中，几乎是最高的。3、 比热容较大。水的比热容为 4.2kJ/(kg.)， 比大多数材料的比热容都大。4、 融化一致。冰（水）在融解和凝固时不会改变化学组成。可以无限次的融解-凝固循环。5、 相变过程中的体积变化小。水在凝固成冰时，体积增大大约 10%。6、 过冷度小。纯水的过冷度大约在 56，但可以加入冰晶、固体难容杂质，将过冷度减少到 2以内。7、 很好的相平衡性。冰（水）不会发生相分离。8、 化学稳定性好，不会发生化学分解。9、 对容器无腐蚀性。水不会对容器、管道产生腐蚀。但溶解在水中的氧气、二氧化碳等对容器和管道有轻微的腐蚀。10、 不燃烧、不爆炸、无毒、对环境无污染。11、 水无处不在，容易取得，价格非常低廉。但冰（水）作为蓄热（冷）的材料也存在的一些缺点：1、 相变温度温度为 0，比常规制冷空调系统的运行温度低 57。导致制冷机组的蒸发温度也会减低 57。蒸发温度降低，会导致制冷机组的制冷量下降，性能系数（COP）也会下降，能源利用效率下降。一般来说，蒸发温度每下降 1，制冷量下降大约 2%，性能系数（COP）下降 1%。2、 冰的热导率较低，为 0.612W/(m.K)。相同的能量，要求的换热面积较大。冰（水）具有的优点是主要的，缺点是次要的。所以其理所当然的成为优良的蓄热（冷）的材料，得到广泛的应用。本项目也选择冰（水）作为蓄能材料。C 运输子系统运输子系统的功能是将蓄冷完毕的蓄冰槽快速送到客户端，将释放冷量完毕的蓄冰槽从客户端运回来重新蓄冷。其作用类似于管道系统中的水泵和管道，将载冷剂送到客户端。本项目采用汽车运输的方式， 因为本项目距离目标客户的不远， 一般在 10Km 的距离内。要求运输速度快，运输量不大（一般小于 30 吨） 。而且在城市中，绝大部分的运输量都是由汽车运输完成的，城市道路也更适合使用汽车运输。本项目将采用汽车运输的方式，在设计蓄冰槽时要考虑汽车运输的特殊要求，比如要考虑快速装卸和快速固定的方式和装置。D 与客户端连接子系统蓄冰槽运输到客户端后，要与客户的空调系统连接才能实现供冷，所以需要设计与客户端连接的设施和接口，同时也要改造客户的空调系统才能实现对接。一般来说，客户大多采用如下图的空调系统（图八） ，由制冷机、空调装置和冷冻水泵构成一个闭循环系统，冷冻水泵推动水将制冷剂产生的冷量送到空调装置，水释放冷量后温度变高，又回到制冷机变成低温水，重复循环。为了与客户的空调系统对接，需要对客户的空调系统的管路进行局部改造，原理如下图（图九）在客户的空调冷冻水供回水管道中开口，连接蓄冰槽，用水阀门来切换（选择使用蓄冰槽或者制冷机来提供冷量） 。蓄冰槽与管道的接口可以设计成快速连接的方式，方便更换。对于新建的空调系统，可以在客户设计阶段就设计成全部由蓄冰槽供冷，这样可以节省了制冷机组和冷却水塔等设备的投资，也节省了这些设备的维护。既节能有省钱。基于冰蓄冷技术的集中供冷模式的优缺点分析1 基于冰蓄冷技术的集中供冷模式具有的移峰填谷作用本项目是利用用电低谷时候的电力，用电生产冰，将冰蓄存起来等到用电高峰期时将冰块融化，取其冷量制冷。减少了在用电高峰期的空调制冷机的使用，因而减少的用电高峰期的用电量，这样就起到了移峰填谷的作用。实现移峰填谷具有重要的意义，其在与：（1）移峰填谷可以减少用电需求的峰谷差，减少电网、电站的固定投资。（2） 可以提高电站的能源利用效率。（3） 可以减少污染物的排放，特别是二氧化碳的排放。透过 CDM（清洁发展机制） ，二氧化碳减排也可以获得经济收益。2 基于冰蓄冷技术的集中供冷模式可以减少客户投资和使用成本通常情况，客户（企业）要制冷，必须安装制冷机。整个空调系统中，制冷机是价格最高的，占整个空调系统造价的 50%以上。如果，在新项目建立阶段就采用集中供冷的模式，整个