采用中低温相变储热技术的清洁供暖系统经济性分析

电能替代已成为国内城市供暖的主要方向，储热技术可以将谷电以热的形式储存起来并实现热能的稳定输出，从根本上解决电采暖成本过高的问题。

 

中低温相变储热以其储热密度高、储释热过程温度恒定等优势成为研究热点。中低温相变储热材料的研究主要集中于有机石蜡类及无机水合盐类，目前已有应用案例中主要为水合盐类材料，但其仍存在循环稳定性差、导热性差、腐蚀性等问题。

 

在对相变储热装置的实验室研究中，通过设计并联螺旋盘管、填充筛网、壳管式结构等方式可以有效改善相变材料的传热性能，但在实际工程应用中，相变储热装置内以圆管换热器及带翅片的换热器为主。

 

目前已有案例的中低温相变储热供热系统有两种，一种是电锅炉+相变储热装置，另一种是将电加热、储热装置放置在一个结构中，两者各有优劣。

 

相对其他几种储热技术，中低温相变储热技术具有初始投资中等、运行成本较低、限制条件较少等优点，但也存在诸多问题有待解决。

 

 

研发综合性能优异的高储热密度、长循环寿命、高导热、低腐蚀、低成本的相变储热材料，优化换热器及储热装置的内部结构设计，实现强化换热仍是未来相变储热供暖领域的研究方向，实现智能调节控制、降低系统投资成本是储热供暖系统的发展方向。

 

以采用电锅炉+相变储热装置的供暖方式，对面积10×104m2 住宅小区供暖为例进行经济性分析。假定该小区为节能建筑，平均热负荷取40W/m2，供暖功率4MW，供热时间24h，加热时间10h(谷电时段10h)，加热电压10kV，加热功率7MW，系统总储热量45MW·h。

 

供暖系统包括电锅炉本体系统、蓄热系统、锅炉房建设、配电系统、辅助管道系统等，按80 元/m2的成本计算，供暖系统初始投资800 万元；运行成本主要为电费，采暖天数按120 天计，谷电价格按0.2 元/(kW·h)计，采暖季用电成本为108 万元。

 

收益估算，采暖收费按30 元/(m2·供暖季) 计， 每年采暖收费300 万元，年净收益202 万元。装置运行寿命20 年，投资回收期约4 年。

 

另外，谷电电价是影响谷电储热供暖项目经济性的一个重要指标，在北京地区，对于完成“煤改电”改造任务的村庄，住户在晚21 点至次日6 点享受0.3 元/(kW·h)的低谷电价，同时市、区两级财政再各自补贴0.1 元/(kW·h)，补贴用电限额为每个取暖季每户1×104kW·h。若按照谷电电价0.1 元/(kW·h) 计算， 则上述100×104m2的住宅整个采暖季用电成本仅54 万元， 投资回收期3.2 年。

 

▲各类供暖技术对比（点击可见大图）