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纪实报道系列|“掰掰”热登上大舞台!放招高寒地区清洁取暖

更新时间: 2024-03-03 来源:阻燃PP板
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  一进入冬季,各种便捷式取暖神器便会在市场上火热起来,其中一种叫“掰掰热”的暖手宝已在市场畅销很多年。这种暖手宝只需轻轻一掰即可均匀发热,冷却后变为固态,在热水里一泡又恢复为原来的液态,供重复使用。

  谁曾想,这种基于“相变蓄热”的小小暖手宝同类技术理念竟已用在了更大的取暖舞台——相变蓄能电供暖(下称,电蓄热“热池”技术),为东北地区清洁取暖提供了新思路,也为促进新能源利用开辟了新路径。

  于2017年投运的长春理工大学基础实验实训中心分布式蓄热供暖项目(下称,长春理工大学实训楼供热系统),作为迄今国内纬度最高、东北地区在案统计顶级规模的相变蓄能电供暖项目,以及吉林省电供暖产业的重点示范项目,已经成功运行了4个供暖季。事实上,其经受住了东北严寒地区的环境考验,成为高寒地区实施清洁取暖的有效可行方案。

  11月的长春,一场大雪过后,温度已低至零下十余摄氏度,寒意甚浓。作为典型的东北高寒地区城市,长春按统一规定已于10月20日真正开始启动冬季供暖。

  11月13日下午,在长春理工大学实训楼供热中心,办公区暖意融融。在与办公区仅一门之隔的机房,电锅炉正在带动整个供暖系统有序运转。耳边虽有机器轰鸣,却不无让记者感受到暖暖的安心。

  据项目运行方——贺迈新能源科技(长春)有限公司(下称,长春贺迈新能源)副总经理关景伟向记者介绍,供热中心设备总投资760万元,配置3台760kW电锅炉,与100台HM-059H500型热池系统、相应控制管理系统,以及电力设施热力管网建设等。

  供热中心所服务的长春理工大学实训楼总高42.6米,包含地上10层、地下局部一层,建筑面积近3.9万平方米,实际供暖面积超过4.8万平方米。项目于2017年供暖季投入运行,当年即通过吉林省能源局等五厅局联合审核,被列为吉林省电供暖产业的重点示范项目。四年来,该供热项目高效、经济保障了整栋建筑的冬季独立稳定用热。

  “我们采用电蓄热’热池’替代市政热源,以末端散热片或地暖进行供暖。白天峰电时段由热池给建筑供热;夜间谷电时段,电锅炉在给建筑供暖的同时,也为热池充热。在紧急停电时,也可启动后备电源给系统和循环泵供电,由热池直接给建筑供暖。”关景伟说。

  记者了解到,根据吉林省物价局发布的蓄热式电采暖价格政策,长春理工大学实训楼供热项目电价在平时段每度电为0.54元,峰电时段每度电为0.78元,谷电时段0.28元,在此基础之上,作为大用户,通过市场化交易,每度电还能再降5分钱。

  “长春市集中供热采暖费每平方米31元,作为示范项目,我们向学校按每平方米29元收取费用。除先期一次性获得每平方米28元、总计108万元的省级示范项目补贴外,我们最大化依靠采用谷电供暖,平抑电网的峰谷电价差,同时深度挖掘学校自身的行为节能,如在白天供暖8小时,寒假(48天)及夜间只需维持保温运行,系统整体节能降耗成效明显。在清洁供暖领域创新求变的同时,实现了既定的校企共赢目标。”关景伟指出。

  整体测算,按现行政策价格机制,项目8年内即可收回投资。4年实践探索表明,未来如若服务同样的采暖面积,项目在设备与电力设施投资、系统优化运行、电价以及人工等方面还有进一步下降空间,即便供暖费标准上涨已成必然趋势,仍可有望将投资回收期控制在5年左右。“我们对这项技术在清洁供暖领域的推广前景充满信心。”关景伟说。

  在我国北方地区全面强调清洁取暖的当下,解决方案是否高效、经济、稳定,直接影响居民冬季生活的质量。然而在东北地区,冬季漫长严寒,昼夜温差大,温度常常低至零下30℃,可选清洁高效取暖技术路线非常有限。因此,当前东北地区不少小城镇还处在小煤炉供暖的阶段,农村地区清洁取暖更是基本空白。

  长春理工大学实训楼供热系统气代煤作为北方地区推进清洁取暖工作的主流技术路线之一,因东北地区天然气普及率低,采暖成本过高、政府补贴不堪重负,工作推进非常缓慢。

  以吉林省为例,有测算显示,且不提建设成本,该省“煤改气”锅炉供暖运行成本平均每平方米就超过53元,比本省当前居民供暖高出近一倍。仅就长春而言,如果大面积采用天然气采暖,每年仅补贴运行的成本政府就要拿出2—3亿元。

  在此背景下,电代煤成为东北地区开展清洁取暖替代工作的主要方向。记者通过调查了解到,很成熟的技术路线有电直热、耐火美砖固体蓄热锅炉、空气源热泵(热风机),以及蓄热式电锅炉采暖等。

  公开信息显示,截至目前,吉林、辽宁、黑龙江东北三省均已出台了电采暖的价格支持政策与补贴政策。

  相比较之下,电直热是公认的效率最低、成本最高取暖方式;固体美砖蓄热锅炉所需储热温度高达700—800℃,不仅安全性没办法保证,且固体材料蓄热性能衰减很快;其他如热风机、空调等,在东北地区也极易“水土不服”,特别是在冬季极寒天气情况下,实际成效常常难以达成预期。

  反观分布式电蓄热供暖技术,其规模大可到一栋楼宇,一个小区,甚至一片区域,小可至一户人家,最大特点是热能就近利用。“由于可最大化使用低价谷电,经实践证明,‘热池’电供暖技术将成为经济可行的东北地区清洁取暖方式。”长春贺迈新能源经营策划经理马牧天对记者说。

  不仅如此,据测算,相变储热投资仅为蓄电池的20%。伴随虚拟电厂、源网荷储协调运行的深入发展,蓄热式电供暖技术在为用户暖冬的同时,其在电力辅助服务市场的价值还将进一步释放。

  在马牧天看来,特别对于热需求比较大的东北地区而言,相变蓄热电供暖技术如果得以推广使用,对于发展提高清洁电利用比例,促进新能源发展,减少弃风弃光具有里程碑意义。

  与此同时,结合东北农村地区已经建成的大量光伏扶贫项目,未来,如果能将“热池”技术与光伏扶贫电站相结合,也将有望填补东北地区农村清洁取暖市场空白,实现农民增收与生活改善双赢。

  采访中记者通过调查了解到,长春理工大学实训楼供热系统所采用的“热池”电供暖技术由贺迈新能源科技(上海)有限公司自主开发。截至目前,相关发明专利已申请20余项。

  “正如电池的充放电一样,‘热池’技术可实现热能的储存和可控的释放。”长春贺迈新能源总经理靖继贤向记者介绍,“热池”相变材料可根据不同气候环境的需要,灵活设置材料组合配方,温度区间可根据不同场景需要设定在-112℃—1000℃之间,且能够突破6500次充放热循环,确保20年以上常规使用的寿命。目前通过测试的材料组合配方已有50多种。

  据介绍,长春理工大学实训楼供热系统采用的蓄热材料就将相变温度设定在86℃,当热池温度氏于86℃时由电锅炉为热池充热,这时蓄热材料由固态转为液态;高于86℃时,热池为采暖水加热供建筑用热,这时蓄热材料由液态转为固态。实践表明,该相变材料热转换率超过96%。

  从实际表现看,近年来,蓄热式电暖器、蓄热式电锅炉等产品已在全国多地获得广泛应用,技术可靠性在高寒高海拔的青海、西藏地区也已得到验证。

  “‘热池’技术在促进可再次生产的能源消纳、余热回收以及大自然昼夜温差利用等方面,均可提供突破性节能减排解决方案。”靖继贤指出,清洁供暖领域之外,在工业领域蒸汽、烘干、冷链冷库、以及电力调峰、光电光热、航空航天等领域,该技术均有望开创全新时代。

  《中国城市能源周刊》由人民日报社主管主办,中国能源报社与国网(苏州)城市能源研究院联合出版;是中国城市能源变革产业发展联盟的核心刊物。

  于2019年3月4日正式创刊,全彩,双周刊,每期4个版面,每周一出版,随《中国能源报》发行。通过行业组织和权威媒体互动的平台连接力、专业的舆论引导力,打造城市与能源的舆论高地,引领城市能源转变走品牌化道路。逐步形成报纸、网站、微信为一体的融媒体新闻载体。

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