HVAC中国蓄冷空调工程应用调查分析研究2011—2015

1、HVAC 】中国蓄冷空调工程应用调查分析研究（ 20112015)1 调研范围本次调研对象主要为规程参编企业，同时也涵盖了标准编制组以外的业内有影响力的单位。本次调研统计数据主要以生产蓄冷装置企业的蓄冷容量来 体现，即项目数量最终都通过蓄冷装置来体现。2 调研内容 考虑到对于 2010 年以前的中国蓄冷行业的 发展已经有相关单位和个人作了统计和调研，加之本次调研 时间有限，故本次调研项目限定为 2011年 1月至 2015年 6月完成施工并调试完毕的蓄冷工程（本文中所有数据统计时 间段如无特别说明均为该时间段） 。本次调研方式主要为向 行业内有影响力的单位发放调查问卷和表格，然后对返回问卷和表

2、格进行整理和统计。对于重点企业和重点项目进行了技术和项目案例的二次调研。调研内容包括蓄冷项目名称、项目地点、项目开展时间、建筑面积、项目设计日蓄冷 量、项目蓄能装置品牌、 项目系统配置以及项目投资情况等。项目种类包括冰蓄冷和水蓄冷（单纯的水蓄热不在此次调研 范围内）。从反馈的信息来看，各家信息基本符合调研初衷 和目的，最后得出的结论也符合相关的要求。3 调研结果 通过对调查问卷的整理，总结出 2011 年 1月至 2015 年 6 月中国蓄冷空调行业发展情况。3.1 蓄冷技术应用总量中国蓄冷空调行业的总项目为239项，总蓄冷量为1 004万kW - h。涉及投资近80亿元。3.2 蓄冰与水蓄冷

3、总量统计本次调研对蓄冰项目和水蓄冷项目进行了严格的区分， 其中冰蓄冷项目共实施 190项，设计日总蓄能量839.5万kW h;水蓄冷项目共实施 49项，设计日总蓄能量164.4万kW - ho3.3 项目规模及应用形式分布情况冰蓄冷中各种蓄冷模式容量和所占比例分别为：外融冰，141.3万kW -h, 17%;封装冰，96.5万kW - h, 11%;动态制冰，34.8万kW - h,由于在调研厂家4%;内融冰，566.9 万 kW h, 68%o中少数厂家无法按逐年提供项目数据，只能提供项目实施大 致时间，本次调研无法对 20112015年内每年蓄冷项目的变化作详细的统计。本次调研仅以数据较为

4、完整的1个企业为例，介绍蓄冷项目的逐年变化。3.4 项目地域分布情况通过对目前实施项目所在地进45广东，34项；江苏，27项；安徽， 13项；湖北， 10项；海南，4项；陕西，3项；河北，12项；吉林，1 项;山东，行统计，得出国内蓄冷空调项目地理分布，如下：北京， 项；天津， 10 项；上海， 12 项；重庆， 5 项；浙江， 30 项；8 项；四川， 5 项；辽宁， 4 项；江西， 3 项；福建， 10 项； 黑龙江，1项；广西，2项；总计239项。4 累计数据及中日韩三国蓄冷空调工程应用关键数据比对前述为我国2011年1月至2015年6月蓄冷项目调研情况汇总，结合 2011 年前其他学者

5、进行的相关调研对我国所有蓄冷项目累计情况进行汇总。经过统计，截至 2015 年 6月，中国蓄冷项目总量是 1 133项。其中971 项为冰蓄冷，162项为水蓄冷。相应总容量为 2 600万kW - h,近5年总容量为1 230万kW h。由于在调研中较难精确统计蓄冷项目的空调负荷移峰量，经过初步估计，我国所有蓄冷项目的 冷负荷移峰量约为 1.6 GW。 1 133 个项目分布最多的省市依 次为：北京， 161 项；江苏， 1 39项；广东， 139 项；浙江，135 项；上海， 73 项；湖北， 62 项；山东， 55 项。我国蓄冷空调工程累计项目数据与日本和韩国的累计情况进行发现：1 )我国

6、虽然国土面积和建筑体量远超日韩两国，蓄冷项目数量却远远少于两国。说明蓄冷技术在中国 的推广还不是很成熟。而中国的电力负荷系数与两国相当， 峰谷电价优势较两国也更为明显。之所以造成现有局面，根 本在于社会大众对该技术的理解和接受程度有限，相关从业人员仍需要加大推广力度。同时也说明蓄冷事业在中国发展大有可为。2)中国的蓄冷空调激励政策主要还是依靠峰谷电价，即希望用户通过运行费用的节省来收回增加的投资，而较少采用其他两国使用的直接对初投资补贴的措施。相对日韩两国，中国蓄冷空调激励政策力度不足，可执行性有限，政策延续性较差，这些是制约蓄冷空调技术发展的重要因素。3）日韩两国在蓄冷空调项目数量上远超中国

7、，蓄冷空调移峰负荷上却与中国差异不大，究其原因为蓄冷空 调在中国的应用还是以大型应用为主，而日韩两国项目规模 较小。这与两国在小型化蓄冷装置上的大量研发密不可分。小型化的蓄冷空调技术在中国推广未来可能会有较大空间， 中国蓄冷空调行业在小型化技术上的研发和推广应更加深入。5 调研成果分析及问题汇总 5.1调研成果分析对上述数据进行分析总结得出如下结论：1）近年来，我国的蓄冷空调项目数量有了较大的增长。据统计，从20 世纪 90年代初到 2005 年我国蓄冷工程数量约为 400 个；而 2011 年1 月至 2015 年 6 月不到 5 年的时间内， 国内建设的蓄冷项目已达239项，设计日蓄冷量超

8、过 1 000万kW h,涉及投资近 80 亿元。2）在我国蓄冰领域中， 外资品牌占比较大。国产品牌中， 仅有少数能达到类似规模。 蓄冰行业的发展中，形成少数几家较大的局面。水蓄冷行业则是国产品牌占比较大。3）从蓄冷方式来看，盘管内融冰系统占比最高，国内绝大多数项目均为内融冰。盘管外融冰因其独特的技术 特点，目前在国内应用较少， 也仅有少数厂家具有生产能力。但是，应该注意到盘管外融冰技术应用的项目数量虽然较少，总蓄能量却占有一定比例。这是由于盘管外融冰技术般应用在较大型项目中，如区域供冷等。4）封装冰蓄冷系统在国内也有一定的发展，部分特色厂家所有项目均为 封装冰蓄冷系统。动态制冰得到了一定层面

9、的发展，个别厂 家在这个领域作出了较大的贡献，目前有 20 多个项目案例。5）从项目规模上看，蓄冷项目有大型化的发展趋势。蓄冷在区域供冷中应用越来越多。设计日蓄冷量3.5万kW h以上项目达到43%之多。设计日蓄冷量 10.5万kW h以上甚至17.5万kW - h以上项目也越来越多。如天津某能源中心项目规模在35万kW h左右。6）从地域分布来看， 蓄冷空调在北京、广东、江苏、浙江等经济发达、人口密集、电力紧缺的省市应用较多，在我国的西北部地区应用则较 大规模的推广。少。7）水蓄冷技术与热泵等技术结合，得到了越来越5.2 存在问题分析 尽管从时间维度来看， 蓄冷项目近年 来得到了长足发展，但

10、蓄冷项目在集中空调项目总量中所占 的比例仍然很低，根据近年的测算，每年新建公共建筑中采 用蓄冷空调系统的比例仅为 1%左右，因此蓄冷技术的推广还有很长的路要走，也可以说存在极大的发展潜力。调研过程中发现，由于近年来相关补贴政策和地方峰谷电价 落实不到位，很多生产厂家在蓄冷设备的发展上陷入停滞状 态甚至退出了这个行业。一些厂家将研发和投入转向了国家 热点的建筑可再生能源领域。从蓄能设备生产厂家的数量上 来看，总量是在减少的，行业发展呈现出高度聚合的态势。蓄冷空调项目的推进仍集中在经济较为发达的城市，在经济 较为落后的区域发展较为缓慢，甚至有些城市即使是在负荷 特性较适合蓄冷空调技术的应用，电力峰

11、谷效应也较明显的情况下，仍然项目应用较少。主要原因是建筑和电力部门不协调，各自诉求和出发点不尽相同。蓄冷项目的推广与各个地区的负荷特性的关系远达不到国家补贴政策和峰谷 电价的落实带来的效应明显。北京作为中国蓄冷项目推进最 好的城市，究其原因就是政策扶持力度较大。因此，各个地 区政府应根据自身用电情况，合理制定补贴和峰谷电价政策，推动该技术的发展。6 大型蓄冷空调工程应用技术特点与发展趋势通过调研分析可知，蓄冷项目有大型化的发展趋势。蓄冷技术在区 域供冷项目中的应用越来越多，规模越来越大，影响力也在 逐步提升。 这些发展趋势也是 规程 修编应该关注的重点。针对此趋势，笔者所在研究团队对目前国内的

12、数十个结合冰 蓄冷技术的区域供冷项目进行调研，结合理论分析和实测数据，对此类项目的技术特点和发展趋势分析归纳如下。6.1 冰蓄冷和区域供冷结合技术优势突出根据规程相关专题理论分析和监测数据分析总结可知：对北京、上海、深圳等采用峰谷电价的城市，在峰谷电价和设计合理的前提，采用冰蓄冷能节省 30以上的运行费用， 静态投资回收 期能控制在 5 年内。一般在合理的蓄冷率下，采用冰蓄冷甚 至可以节约15 %20%的初投资。6.2 准确的动态负荷分析是大型蓄冷项目设计的必要条件 蓄冰空调系统的本质为空调制备冷量在时间上的转移。因 此，充分了解蓄冷系统中建筑负荷逐时分布的特点及规律是 系统配置以及制定运行策

13、略的前提。而大型区域供冷项目 中，冷源设备类型和数量均较多，系统投资较大，运行和控 制策略较为复杂。只有在掌握供应区域的建筑负荷特点的前 提下，才有可能进行系统的合理配置和制定恰当的运行策 略。根据目前大型区域供冷项目经验，系统配置和运行策略 制定阶段，应按 100%，75%，50%， 25%设计负荷列表给出蓄能释能周期的逐时运行模式和负荷分配。在有条件时， 应采用动态负荷模拟计算软件进行全年逐时负荷计算，并结 合峰谷电价和蓄能释能周期进行能耗和运行费用分析，以及 全年移峰电量的计算。6.3 设计冰蓄冷系统时蓄冷率和削峰率应重点关注 大型区域供冷项目中采用冰蓄冷技术能一定程度上削减设 备装机容

14、量，进而降低系统初投资，这对于投资巨大的区域 供冷项目是非常重要的。冰蓄冷系统的削峰量（装机容量的 减少）取决于蓄冷率。合理的做法是在动态负荷计算的基础，按照不同的蓄冰率制定不同的技术方案，根据不同方案的初投资和运行费用综合比较得出最终的蓄冷率。蓄冷率 越高，削峰率一般越大，系统全年负荷转移率也就越高。般而言，在蓄冷率较小时，系统全年负荷转移率和削峰率变化较大，当蓄冷率增大到一定程度时，变化逐步减小直至趋于平缓。因此，蓄冰项目一般存在最佳蓄冷规模。目前国内区域供冷中蓄冷率一般取 20% 40%，削峰率一般取 30%50%。在实际项目中，应根据具体情况，结合动态负荷曲线制定合理的蓄冷率。6.4

15、动态蓄冷和释冷速率应作为设计重要参考依据 于冰蓄冷系统，需关注蓄冷设备的蓄冷和释冷速率，很多工程未注意到这个问题，导致未达到预想的冰蓄存和取用效果。不同的蓄冷装置蓄冷、释冷特性不同。同一蓄冷装置，随着蓄冷量的增加，蓄冷速率一般会有所下降，所需要 的蓄冷温度也随之降低；释冷时，随着释冷量的增加，释冷 速率下降，释冷温度随之上升。设计时应由制造厂商提供详 细的蓄冷、释冷特性曲线图表作为设计的重要参考依据。修订的规程也将增加相关规定，明确动态蓄冷和释冷速率数据应作为蓄冰系统设计的重要参考依据。6.5 水力输送系统设计是关键环节大温差输送是区域供冷结合冰蓄冷的一个重要特性。国内目前区域供冷结合冰 蓄冷

16、的项目大多数采用串联系统、主机上游的方式。为提高 夏季制冷供回水温差，降低输送能耗，一般采用盘管外融冰直接供冷。系统输送温差一般大于8 C,甚至达到12 C以上。为适应各末端用户系统阻力差异较大并为减少输送能耗，空调水系统一般采用多级变频泵系统形式。部分项目 在此基础上采用以泵代阀和末端用户处混水加压的理念降 低系统输配能耗。根据数个项目的运行监测数据分析可知， 合理控制供冷半径，采用大温差输送结合多级变频泵技术，可以将冷水输配能耗控制在系统总能耗的20甚至 15以内。6.6 优化的控制策略是保证系统高效运行的重要手段 通过调研分析发现，目前国内采用冰蓄冷的区域供冷项目中 冰蓄冷运行水平普遍不高，基本都存在一定的运行优化空 间。目前很多项目实际运行策略为制冷机优先或者蓄冷优 先。少数项目能做到设计日负荷工况采用主机优先的运行策 略；非设计日负荷工况条件下，在保证全天供冷温度满足要求的前提下，采用融冰优先的运行优化控制方式。鲜有项目能做到结合负荷预测技术的优化控制。根据调研可知，有些项目仅仅通过优化运行策略，可实现节省年运行费用30以上。因此，蓄冷系统的控制系统非常重要，但在目前智能化