空气源热泵供暖+储能系统，正是以上难题的解决良策。11月18日国家能源局公开征求“十四五”可再生能源规划研究编制工作的意见和建议，其中包含可再生能源与储能等产业融合发展等内容，由上而下表现出对储能行业的支持力度。近年来各地也建立、更新了储能相关支持政策，青岛市鼓励空气源热泵等供热项目建设谷电储能设施。按核定储能设施建设成本的50%，由财政资金在建设补贴基础上再给予补贴，最高补贴额不超过1000万元。空气源热泵集中供暖和储能系统结合，对用户来讲可以减少项目的初投资、运行成本，享受峰谷电价优惠和更多储能补贴政策。对整个地区的来讲，可以减少电力供应负担，并为电力需求侧的深度主动调峰、提高电网灵活性发挥巨大作用。接下起来我们看一个集中供暖和储能系统结合的应用案例。大地（宁夏）数字农业产业园养鸡场采暖项目，配置了单台容量1000吨的水箱，规模之大在业内格外罕见。将超大型储能技术+热泵集中供暖结合，技术先进性十分突出。经过一个采暖季运行，使用效果和节能性也得到了最终验证。1.项目规模大，一期面积111760㎡，首次供暖面积68320㎡，配置水箱单台容量1000t；2.机组合理减配，共用33台60匹机，单位面积热负荷指标58W/㎡；3.采用二次蓄热系统，白天蓄热，夜间放热，节能性好；4.一次热源侧开式，二次末端侧闭式，系统运行稳定；5.棚内温度25℃~35℃，采暖成本13.3元/平米，使用效果好。该项目为大地（宁夏）数字农业产业园肉鸡养殖场，位于宁夏中卫市沙坡头区宣和镇寺口子路西，主要以养殖肉食鸡为主，1期总建筑面积111760㎡，实际使用面积为10万平米，共计58个养殖大棚。单个大棚面积为1708㎡，长122m×宽14m×高3.5m，围护结构采用双层聚乙烯保温，保温效果良好，首次所需供暖为40个棚，共计面积68320㎡。为保证肉鸡养殖效果，甲方要求棚内温度为35℃，40天为养殖一个周期，前期15天要求棚内温度为35℃，中期15天要求棚内温度为30-28℃，后期10天长成大鸡之后棚内温度为28-25℃，要求室内温度恒温自动调节，保证冬季温度适宜，肉鸡成长快、不伤病、存活率高。经过多方考量，工程商选择、设计了空气源热泵集中采暖+超大规模储能系统的组合。通过超大规模储能系统，大大降低了机组配置。本项目配置33台超低温冷热空气源热泵冷暖组，单台名义制热量121KW，总制热量3993KW，单台输入功率52.3KW，总输入功率1726KW。得益于大容量储能、棚内双层聚乙烯良好保温，项目单位面积热负荷指标仅为58W/㎡！储能系统配置一台单体容量高达1000吨的储能水箱，空气源热泵为主要热源，提升蓄能水箱中水的热量，储能水箱把热量储存起来，根据棚内实际负荷进行集中供热。末端地暖管走墙以及风机盘管形式，采暖均匀无波动，达到养鸡客户所需要的温度。本项目开创性的进行了超大型储能与集中供暖结合的尝试。传统采暖项目常存在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾，储能技术可解决能量供求在时间上和空间上不匹配的矛盾，因而本项目采用二次蓄热系统，建设超大型储能水箱，底部直径约20m，高度3.6m，总容量约1000吨。储能系统有可能会带来额外的热损失，储热罐建设时采用专有保温结构，导热系数非常低，24小时水温降≤1℃，相比于普通水箱损耗6~10℃，保温效果大大加强。在严寒天气下，水箱内热水温度为60度，水箱外表却因为低温结出了冰，形成了极大反差。结构强度设计也十分关键，1000吨的超大容量，产生的压强对于储热设备的底部、侧部的结构强度是一大考验。通过结构强化设计，保证了结构的稳定，还兼具自重轻，外形美观，耐酸碱腐蚀，施工方便等多重优势。最后是水质处理问题，传统的开式储能水箱，容易在箱体底部产生污垢堆积，影响循环水的水质，影响水系统的换热和水力平衡。该水箱搭配水处理系统，降低水体的硬度，而且不滋生藻类，不会造成水质的二次污染，保证循环热水的水质清洁、换热高效。严寒地区采暖设计首先要考虑低温制热能不能满足，宁夏地区纬度偏高，正处于我国内蒙古高原和黄土高原的过度地区，冬季受西北季风影响大，1月平均气温-9℃，采暖计算温度-12.6℃，极端低温接近-30℃，冬季采暖面临严峻考验。1000吨热水为核心组成的储能系统可以储热，满足项目8小时的采暖负荷，在恶劣天气下释放，起到了削峰填谷的效果，解决了负荷波动的昼夜差异、天气差异、季节差异。针对夜间负荷远远高于白天的昼夜差异，储能系统将白天制取的多余热量储存起来，供应晚上极端低温使用。针对宁夏交界地形气候多变的天气差异，储能系统平时水箱储存热量，遇到雪天、雾天、雨天湿度大的特殊环境再释放热量。针对采暖从11月到3月份的气温变化剧烈的季节差异，超大型储能项目还能起到削峰填谷的季节调配功能。通常采暖项目在设计时，要保证极端天气下的制热效果，因此在配置上要根据最不利气温再附加安全系数，溢出十分严重。本项目通过维护结构保温优化和蓄热系统调峰设计，从减少了系统的最大热负荷需求，单位面积热负荷指标仅为58W/㎡！主机减配将近50%，配电减少50%，综合前期减少投资成本20%，大大降低国家电网的负担。根据空气源热泵的特性，空气源热泵的能效会随着温湿度的变化随之变化，气温越高、湿度越低空气源热泵能效越高。气温越低、湿度越大时空气源热泵能效越低，而末端需求的热量与机组产热量相反。
通过二次蓄热系统设计，主机在白天运行10小时，储存热量，夜间、雨雪天气时空气源热泵停止运行，由水箱释放热量，从而降低机组的温度衰减、除霜衰减、结霜过程衰减、冷岛衰减等，保证空气源热泵时刻处于高效运行状态下。水箱热水温度为60℃，储热温差为10℃，储热量4.2×103J/（kg·℃）×1000t称10℃=4.2×107kJ，特殊情况下(停电、机组维修等），储能系统内热水可单独供应将近8小时内末端的末端采暖，避免了养殖企业的损失风险，为整个项目提供了强有力安全保障。水系统设计为二次循环蓄热系统，共配置水泵8台，2台板式换热器，一次热源侧为开式系统，系统的结构简单、安装方便；二次末端侧为闭式系统，有利于保持末端管道及换热器的水压稳定、水力平衡、水质清洁。养殖项目安全考虑需要配备大容量消防水箱，加重企业土建空间的负担。系统中储能水箱同时承担消防水箱作用，帮助甲方节约空间。1.安全：安全无污染，不会对养殖舍内的空气带来破坏而不利于的健康，排除了一氧化碳中毒的可能性；2.恒温效果好：通过地暖管道或风机盘管来输送热量，把热量传到用热端，热量更加均衡，不会出现局部温度不均匀的现象。3.产量高：通过室内环境恒温，小鸡冬季无需御寒，成长更快，不易伤病，养殖的存活率高；4.费用低：空气源热泵吸收空气中的热量，本身能效水平便十分突出，加上二次蓄热系统节能设计，帮助用户减少养殖成本；5.自动运行：室内温度变化全自动控制，满足养殖场四季恒温的需求，不需要额外请人专门值守，节省人工管理费用；项目建设于2019年11月20日安装完毕并开始开机运行，截止2020年至今设备运行良好，根据肉鸡生长阶段保持棚内温度在25℃~35℃之间恒定，满足用户使用要求，未出现小鸡冻死、生病情况，用户十分满意。设备首次提温加热1000吨储能设备用时10小时（白天工作），末端棚内提温用时48小时，用时共计58小时，期间设备全程启动，运行费用共计（主机52.3kw*33台+水泵60kw）×58h×当地用电单价0.34元/kwh=35218元。整个采暖季期间，设备平均每日工作10小时，2019年总计运行150天，运行费用共计（1726kw+水泵共计60kw）×10h×150天×当地用电单价0.34元/kwh=910809元，折算为每平米的采暖费用为13.3元/㎡，节能效果十分突出。
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