解决电网峰谷差及环保问题的有效手段
——电蓄能技术
>刘泽仁　　湖南省教育生产装备处（湖南长沙410007）

1．1　电网峰谷差大要求用电侧也采取调峰措施
　　近年来，随着国民经济宏观调控政策的落实和电力体制改革及电源建设步伐的加快，长期制约国民经济发展和人民生活水平提高的电力供应紧缺问题基本得到缓解。但是，由于用电结构已经并将继续发生根本性的变化，电网峰谷差日益增大，峰谷比不断下调，调峰能力不足。我国的峰谷比一般为10∶0．7，美国的峰谷比为1∶0．25，日本、德国、英国、法国和俄罗斯的峰谷比分别为：1∶0．4，1∶0．2，1∶0．35，1∶0．35和1∶0．52，一般发展中国家的峰谷比是1∶0．63，由此可见，我们面临的调峰任务和压力日趋严峻。
　　为确保电网的安全、稳定、经济运行，发电侧必须采取调峰措施：水、火电机组调峰运行，建立抽水蓄能、燃气发电等调峰电厂。而发电侧调峰能力是有限的，且是以牺牲机组寿命、能源利用率、高投资等为代价的。为了做到资源的合理配置，用电侧也必须采取调峰措施，进行削峰填谷。目前在政策上实行了峰谷电价差，峰谷电价差为3倍左右，并随着峰谷比不断下调，峰谷电价差将逐步拉开到5～7倍。
1．2　严重的环境污染要求市区使用清洁的能源
　　我国城市的能源使用仍然以燃煤、燃油为主，造成严重的环境污染，空气中悬浮颗粒物、SO₂，NO_X，CO，CO₂等含量均严重超标，给人民身体健康和植物生长造成极大的危害。为此各大中城市都相继出台解决燃煤污染问题的政策，逐步禁止使用燃煤锅炉和民用煤炉，北京市政府就明文规定“二环线以内新建大楼不准建造燃煤锅炉”。
1．3　电蓄能技术是解决电网峰谷差及环保问题的有效手段
　　为了解决夜晚负荷低，峰谷差大，机组调峰困难及城市环保等问题，从70年代起，相继开发了电蓄能技术，作为解决冬、夏季高峰负荷的问题，取得了极大的成功。
　　电力蓄能技术是应用蓄冷空调、蓄热式电锅炉等设备，利用低谷廉价电力蓄冷或蓄热，供需要时使用。该技术可平衡低谷电网峰谷差负荷，提高用电效率，减少环境污染，是一种既有社会效益，又有经济效益的节能新技术。我国自90年代初，也开始引进和研制电力蓄能技术，取得了一定的成果和经验，已具备进一步推广应用的条件。国家经贸委和国家电力公司6月14日～15日联合召开了电力蓄冷（热）节能技术交流会，明确指示国家电力公司要大力加强电力蓄能技术的宣传工作，切实帮助用户把好产品和工程质量关，降低工程造价，做好规划工作，不断完善和发展电蓄能技术。

2　蓄热式电锅炉

2．1　蓄热式电锅炉基本原理
　　电热锅炉就是将电能转化为热能，使水加热产生热水或蒸汽（饱和蒸汽）的一种设备，其能量转换是由装在锅壳内的大功率电热元件通电后完成的。蓄热式电锅炉，就是在电热锅炉的基础上加装蓄热水箱，组成一个热能交换、储存系统，通过强制循环或自然循环，使蓄热水箱中的冷水逐渐变为热水，完成热能的储存。利用夜间廉价的低谷电力资源，让电锅炉满负荷运行，将热能储存在热水箱，供白天电网高峰负荷时使用。
2．2　蓄热式电锅炉的优点是
　　a．利用优质的二次能源——电能，无需专用场地和设备储存，利用时不产生任何废物，有利于环境保护，土建费用可节约60％～70％，设备费用可节约30％～50％，节省了一次投资。
　　b．对电力企业来讲，开拓了市场，且避峰用电，减少高峰时段电网的压力，提高电网的负荷率。
　　c．热效率高，热效率可达98％，分别高于燃煤、燃油锅炉45％和10％以上，且开、停机方便，可充分利用低谷电价，降低运行费用。
　　d．电锅炉使用寿命为燃油锅炉的2．5倍，每年的大修费用仅为燃油锅炉的1／5。
　　e．电锅炉有全自动控制装置，实现了机电一体化，无须专职的锅炉工操作，避免了人为因素造成的事故。运行安全可靠，不存在因油库和油系统带来的消防安全问题。
2．3　蓄热式电锅炉的应用
　　蓄热式电锅炉广泛适用于机电、化工、纺织、宾馆、企业、学校和居民生活区，特别对环保和消防要求较高的地区、寸土如金的繁华地区（如宾馆、饭店、大厦、公寓和旅游娱乐场所等）更具明显优势。目前全国安装的电锅炉约4800台共600MW，但其中蓄热式电锅炉仅占10％。因此在大力推广蓄热式电锅炉的同时，必须对现有的电锅炉进行蓄热式改造。

3　冰（水）蓄冷技术

3．1　冰（水）蓄冷技术的基本原理
　　根据能源使用分类，制冷机组分为电动式和溴化锂吸收式2种，在电力供应紧张的情况下，由于溴化锂吸收式制冷机组相对用电少于电动式制冷机组而发展快。但溴化锂吸收式制冷机组在原理上有它不可逾越的障碍，制冷效率低，通常电动式制冷机组比溴化锂吸收式制冷机组效率高4倍以上，随着能源结构的调整，溴化锂吸收式制冷机组比率将逐年降低，电动式制冷机组比率将逐年提高。
　　冰（水）蓄冷技术就是在电动式制冷机组中，增加蓄冰（水）装置，利用夜间低廉的低谷电力资源，让电动式制冷机组满负荷运行，将冰（水）储存在蓄冰（水）槽中，供白天电网高峰负荷时使用。
3．2　冰（水）蓄冷技术的优点
a．开拓电力市场，使用电力取代其它能源，如煤炭、石油、煤气等制冷，有利于环境保护。
　　b．使用电力清洁高效，有利环保，特别对大中城市更为重要。
　　c．企业应用冰（水）蓄冷技术能转换本企业高峰用电负荷30％～50％，提高用电负荷率。同时能提高电网发、供、配电设备的效率，降低电力建设投资费用。
　　d．虽然业主增加了一定的初投资，但冰（水）蓄冷空调较多地使用了低谷电价，给业主带来了经济效益。投资回收年限一般为2～5a（具体取决于各地峰谷电价比及设备投资）。
　　e．采用冰（水）蓄冷技术后，若加强管理一般可降低空调运行费用30％～50％。
3．3　冰（水）蓄冷技术的应用
　　冰（水）蓄冷技术是20世纪80年代发展起来的新技术，国外已把它作为电力需求侧管理的一项成熟技术，一般应用于大型商场、娱乐场所、办公楼、商住楼、宾馆饭店、体育场馆、金融大厦、医院、学校等，效果显著。到1998年底，日本已有蓄冷空调系统4500套，美国有4000套，我国台湾已投入运行的也有600多套。目前我国大陆应用冰（水）蓄冷技术的数量与国外还有很大的差距，投运的蓄冷项目仅100多项，转移高峰负荷100MW，因而我国在这方面存在着巨大的潜力。

4　结　论

4．1　电蓄能技术作为一项利国、利民、代表电力应用发展方向的好技术，将为保护人类生存环境、优化电力资源配置、保证电网安全经济运行起到积极的作用。
4．2　电蓄能技术在我国推广应用刚刚起步，但效益显著，潜力巨大。电蓄能技术在我国已经进入实用化阶段，具备在全国大范围内推广应用的条件。应当出台相应政策、法规，大力推广应用电蓄能技术。
4．3　建议大力推广蓄热式电锅炉的同时，对现有的电锅炉进行蓄热式改造。
4．4　建议制定政策，限制溴化锂吸收式制冷机组的发展。