广州冰蓄冷规划

广州冰蓄冷系统方案

目前，随着国民经济的发展,我国电力供应缺口越来越大。冰蓄冷技术，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冷，使蓄冷介质结成冰，利用蓄冷介质的显热及潜热特性，将冷量储存起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，使蓄冷介质融冰，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要。采用蓄能技术能够缓解高峰电力紧张的局面，所以我国政府大力推广蓄能的使用。河北省政府对冰蓄冷空调也非常重视和支持.并且出台了一系列的政策鼓励业主采用冰蓄冷技术，比如给予业主造价30%的补贴，进一步拉大峰谷电价，降低冰蓄冷用户在低谷时段的用电价格等。

二．工程概况

本工程是御盛隆堂药业项目，建于藁城，尖峰负荷为3657.93kw。

根据本工程的具体使用情况，本项目选用一台制冷量为1122kw的制冷机作为基载主机直接供冷，另外再选一台空调工况制冷量为1871kw，制冰工况制冷量为1213kw的双工况制冷机利用夜间便宜的低谷电制冰，另外根据经过与甲方的技术交流，夜间负荷选为尖峰负荷的30%。

三．蓄冰制冷系统设计简介

1.冰储冷空调系统特点

冰储冷空调代表着当今世界中央空调的先进水平，预示着中央空调的发展方向，有如下优点：

a. 均衡电力负荷，加强电网负荷侧的管理（ Demand Side Management ） , 达到“移峰填谷”的目的。由于转移了制冷机组用电时间，起到转移电力高峰期用电负荷的作用。制冷机组在夜间电力低谷时段运行，储存冷量，白天用电高峰时段，用储存的冷量来供应全部或部分空调负荷，少开或不开制冷机。对城市电网具有明显的“移峰填谷”的作用，社会效益显著。

b. 由于电力部门实行峰、谷分时电价政策，所以冰蓄冷系统合理利用谷段低价电力，与常规系统相比，运行费用大大降低，经济效益显著。且分时电价差值愈大，得益愈多。

c．由于冰蓄冷系统具有储存冷量的能力，故制冷机组无需按照峰值负荷进行选型，制冷主机容量和装设功率大大小于常规系统。一般可减少 30 ％～ 50 ％。电力高压侧和低压侧设施容量减少，降低电力建设费用。

d 使用灵活，部分车间使用的较小负荷可由主机+融冰提供，制冷主机始终处于满负荷运行，节能效果明显。

e.由于蓄冰可以提供1-2度的低温冷水，可以根据用户需求，通过板式换热器提供低于4度的任意温度冷水，除湿效果明显。

f.具有应急功能，提高空调系统的可靠性。

g.制冷速度快，只需15-20分钟即可达到所需温度，常规系统约需1小时。

h.空调系统智能化程度高，可以实现系统的全自动运行，而且具备与车间的BAS 接口，是目前世界上最先进的空调系统。

2.系统设计原则

2.1经济

蓄冰系统设计须综合考虑影响初期投资及运行成本的各种因素，详尽研究系统的电力费用、峰谷电价结构及设备初期投资等因素，以期达到最佳的经济效益，

在降低初期投资的同时节约更多的运行成本，转移更多的高峰用电量。

2.2高效节能

进行蓄冰系统设计时，须依据设计负荷的需求确定系统选型，尽可能地减少各种设备的装机容量，改善主机工作条件，提高主机效率，充分利用蓄冰装置的优势，尽量减少系统的能耗。

2.3完整可靠

评价蓄冰系统品质的最重要依据是系统的整体效能及运行稳定性。进行系统设计时，须结合蓄冰系统的运行特点，优选各种设备，符合系统整体运行要求，同时各种配套设备也要求能经受长期稳定工作的考验，减少对系统的维护，满足寿命要求。

3．蓄冰模式选择

3.1全量蓄冰模式

主机在电力低谷期全负荷运行，制得系统全天所需要的全部冷量。在白天电力高峰期，所有主机停运，所需冷负荷全部由融冰来满足。

优点：

a.最大限度的转移了电力高峰期的用电量，白天系统的用电容量小。

b.白天全天通过融冰供冷，运行成本低。

缺点：

a.系统的蓄冰容量、制冷主机及及相应设备容量较大。

b.系统的占地面积较大。

c.系统的初期投资较高。

3.2负荷均衡的分量蓄冰模式

主机在电力低谷期全负荷运行，制得系统全天所需要的部分冷量；主机在设计日以满负荷运行，不足部分由融冰补充。

优点：

a.系统的蓄冰容量、制冷主机及相应设备容量较小。

b.系统的占地面积较小。

c.初期投资最小，回收周期短。

缺点：

a.仅转移了电力高峰期的部分用电量，白天系统还需较大的配电容量。

b.运行费用较全量蓄冰高。

4．本系统概述

4.1本工程采用负荷均衡的分量蓄冰模式，合理配置主机容量和蓄冰容量，使系统技术经济最优。

4.2 系统设备选用成熟、可靠、性能好的进口或合资产品，所选设备全部在冰蓄冷系统中经过多年的检验。

4.3 系统形式采用在主机上游冰槽下游的串联系统，我公司有数十项工程应用经验。

4.4 本系统采用高质量高性能的设备和先进的系统，能确保系统稳定和经济。4.5 在以上基础上再配备功能强大的控制系统，系统能充分适应负荷的波动，保证空调效果，并尽可能降低运行成本。

四．系统流程设计说明

1.系统流程概况

蓄冰系统按主机上游、冰槽下游串联循环回路设计，系统选1台1122kw的机组提供负荷，1台双工况主机白天制冷、夜间制冰。蓄冰系统（双工况主机和蓄冰装置）的冷量通过2组板式换热器和冷冻水进行热交换，得到4-7℃的冷冻水，供给各个车间及综合楼冷冻水系统。

2.系统流程说明

系统按主机上游冰槽下游的串联循环回路设计，其中乙二醇系统的供回水温差为7℃（供4℃回11℃），冷冻水系统的供回水温差为5℃（一次冷冻水供7℃回12℃）。

3.系统的运行工况

在此循环回路中，1台双工况主机与蓄冰装置、1台板式换热器、乙二醇泵及相应的冷冻水泵、冷却水泵等设备组成冷源系统，整个系统可按以下5种工作模式进行：

a.基载供冷同时双工况主机制冰模式

b.基载机组、双工况主机与融冰联合供冷模式

c.融冰单独供冷模式

d.基载机组单独供冷模式

e.基载机组与融冰联合供冷模式

五. 蓄冰系统运行模式及策略

本工程的冰储冷系统按主机优先模式设计，在空调的大部分使用时间内结合石家庄市的电价政策按优化控制或全融冰供冷模式运行。

运行原则：低谷电开足主机制冰，高峰电尽量少开主机，尽可能减少主机的启停次数，主机开启时尽可能在高负荷率下运行，提高系统效率。 1.设计日

结合空调逐时冷负荷分布图及石家庄市的电价政策，空调设计日冰蓄冷空调运行方式下图所示，具体按以下工作模式运行：

运行策略：

1) 基载机组供冷同时双工况主机制冰模式（22:00—6:00）

这期间为电力低谷时段，夜间负荷由基载机组提供，双工况主机全力制冰，制得的冰量储存在蓄冰装置中。

2)基载机组、双工况主机及冰槽联合供冷模式（10:00—18:00）

这期间根据负荷情况，基载机组全部满负荷运行，、双工况主机部分负荷运行，不足负荷由融冰补充。

3)基载机组及冰槽联合供冷模式（08:00—10:00；18:00—21:00）

05001000150020002500300035004000KW

图2 大楼设计日储冰空调运行策略

这期间根据负荷情况，基载机组机组满负荷运行，不足负荷由融冰补充。2.非设计日

在天气发生变化,当日负荷较小时，系统将依据实际的冷负荷需求，通过控制系统调节运行模式，在每一时段内自动调整蓄冰装置融冰供冷及主机供冷的相对应比例，以实现分量蓄冰模式逐步向全量蓄冰模式的运行转化，按照蓄冰装置优先供冷的原则，最大限度地限制主机在电力高峰期间的运行，节省运行费用。

非设计日蓄冰空调系统运行模式如下图所示：

1）75%负荷日运行模式图

运行策略：

1) 基载机组供冷同时双工况主机制冰模式（22:00—6:00）

这期间为电力低谷时段，夜间负荷由基载机组提供，双工况主机全力制冰，制得的冰量储存在蓄冰装置中。

2)基载机组及冰槽联合供冷模式（8:00—11:00 16:00—21:00）

这期间因电费属于高峰电，根据负荷情况，基载机组全部满负荷运行，不足负荷由融冰补充。双工况主机不需要开启。

3)基载机组单独供冷模式（6:00—8:00，11:00—16:00；21:00—22:00）

这期间因电费属于平价电，根据负荷情况，基载机组单独供冷，双工况主机关闭。

2）50%负荷日运行模式图

运行策略：

夜间同75%负荷，白天双工况主机完全不用开启，运行费用比75%负荷时更加节省。3）25%负荷日运行模式图

运行策略：

1) 基载机组供冷同时双工况主机制冰模式（22:00—6:00）

这期间为电力低谷时段，夜间负荷由基载机组提供，双工况主机全力制冰，制得的冰量储存在蓄冰装置中。

2)白天运行模式（06:00—22:00）

这期间，双工况主机关闭，基载主机只需要开启两个小时，其余时间的所有负荷均由融冰提供。

六、冰蓄冷系统投资估算及运行费用分析

2、常规空调系统投资估算

3、冰蓄冷系统运行费用分析

1）100%负荷日运行费用

冰蓄冷系统夏季150天的运行费用为：

（8548.2×15+6504.91×35+4494.12×60+2204.14×40）/10000 =71.4（万元）

常规空调系统夏季150天的运行费用为：8720.71×150×0.75/10000 =98.11（万元）

6说明：

本方案的运行费用计算中，主机的耗电功率是按标准工况计算的。实际运行中，在较低的冷却水温度下，主机的耗电功率要相应减小，因此，实际运行费用也会比以上计算值要低。

七、冰储冷中央空调系统自控简介

自动控制系统采用西门子公司S7--300可编程控制器（PLC），对所有设备进行实时监控；人机界面采用西门子TP27 10.4”彩色中文触摸屏，对所有空调机房设备进行控制和系统参数设置、图表显示、报警提示等。上位机（可选）采用IBM--PC，通过Wincc视窗控制中心，对系统进行管理、控制、报表打印、实现远程操控；所有传感、检测、执行元件都采用名牌产品（见控制系统设备明细表），确保系统控制稳定、可靠、操作界面友好，实现智能化控制。PLC是工业用控制器，可靠性比DDC更高一级，具有很强的抗干扰性和使用灵活性。

优化控制

根据室外温度，天气走势，历史记录，自动选择主机优先或融冰优先。

无人值守

系统可脱离上位机工作，根据时间表，自动进行制冰和控制系统运行、工况转换，对系统故障进行自动诊断，并向远方报警。触摸屏显示系统运行状态、流程、各节点参数、运行记录、报警记录等。

节假日设定

空调系统根据时间表，自动运行，节假日和工作时间表容易设置，例如周日---周四，完全储冰；周一---周五上午8:00供冷，下午21:00停止供冷。特殊日期设定工作或停止。

控制系统按每天预先编排之时间顺序来控制制冷主机的启停及监视各设备之工作状况，主要功能如下：

---控制制冷主机启停

---制冷主机故障报警

---控制乙二醇泵启停

---乙二醇泵故障报警

---控制冷却水泵启停

---冷却水泵故障报警

---冷却水供水温度监测

---乙二醇供/回水温度监测

---储冰槽进出口温度监测

---末端乙二醇流量

---室外温湿度监测

---空调冷负荷

---各时段用电量及峰谷电量

---各种数据统计表格、曲线

---存冰量记录显示

---可实行无人值守运行

---各时段用电量及电费自动记录

系统可在监控计算机上操作，系统状态由计算机显示，各系统数据可用打印机保存；监控计算机脱机状况下，系统可由控制柜操作面板手动控制。控制系统可根据空调实际之冷负荷，在各工况下控制制冷主机启停台数及各设备的连锁启停。

深圳市伟力低碳股份有限公司成立于2009年，专注于节能低碳技术的创新发展，拥有相关知识产权50余项，在中央空调系统、蓄冷设备系统、电机自控系统、在线监控系统、热导设备、LED照明等领域都具有技术及产品，是少数具有核心技术的综合节能服务公司。

公司专职于节能项目的投资与运营，累计实施百余项各类节能项目案例，在EMC（合同能源管理）节能方案设计、EMC项目管理、EPC节能工程项目实施、节能诊断与咨询等方面积累了丰富的经验。