
北方冬季供暖是我国的民生工程 。我国实行集中供暖的区域主要包括华北、东北、西北等地区 。为了保护环境,改善空气质量,国家发展改革委等八部委联合下发《关于推进电能替代的指导意见》,其中提出:在存在采暖刚性需求的北方地区和有采暖需求的长江沿线地区,分散电采暖替代燃煤采暖 。居民住宅推广蓄热式电锅炉、热泵、分散电采暖 。在农村地区,以京津冀及周边地区为重点,逐步推进散煤清洁化替代工作,大力推广以电代煤 。在新能源富集地区,利用低谷富余电力,实施蓄能供暖 。

1、电供暖概况
电供暖是指直接利用电力向用户供暖,是一种安全、清洁、舒适的取暖方式 。电供暖具有多种实现形式,例如电锅炉、发热电缆、电热膜以及各种电驱动热泵等 。2016年以来,我国北方地区大力推进“煤改电”清洁供暖,在取得了一定的成绩的同时,也存在着一些问题 。

(1)设备安装条件限制
“煤改电”工程主要针对是城市集中热力管网辐射不到的城郊或者农村地区 。以上地区公共基础设施相对落后,由于工程实际需要,“煤改电”的相关设备,例如变压器很多情况下需要安装在胡同内、马路边、街巷等地,施工难度大,难以做到整体规划 。
(2)取暖成本
在当前主要的取暖方式中,燃煤供暖是最廉价的 。在“煤改电”试点前期,在一些政策补贴的推动下,空气源热泵具备节能环保、操作简单、维护方便等显著优点,是实现北方“煤改电”的主要途径之一 。然而,空气源热泵在运行过程会产生较大的噪音,对住宅小区产生噪音污染 。此外,空气源热泵的能效受环境温度影响明显,运行不稳定,在极端天气甚至出现停机的情况,供暖效果得不到保障 。

2、储热技术
储能技术在我国发展已经比较成熟了,由于供暖主要涉及热能应用,储热的具体原理是利用其他形式能量转换为热能,并通过特定的蓄热介质将热能在保温良好的条件下储存起来,当需要利用时再通过换热把所储存的热量提取出来加以利用 。储热,根据蓄热介质的状态可以分为显热储能和相变储能 。
相变材料储热具有较大的储能密度,因而发展潜力更大 。由于材料成本和配套设备的限制,目前储热市场仍然以显热储能为主 。随着新型储热材料的研发应用和配套设备制造工艺的提升,储热技术应用的成本逐年下降,越来越多商业化工程应用得到推广 。

根据能源品位划分,储热可以归纳为3个梯度:①高品位能源(≥1000℃);②中品位能源(160-550℃);③低品位能源(0-160℃) 。供暖热源的温度范围一般在50℃-120℃,从能量品位层次划分来看,属于低品位能源 。由于供暖所需能源品位要求不高,可利用的能源很广泛 。例如,空气、地热、污水、电厂余热、谷电弃电等 。带储能的供暖系统可以耦合这些能源,将不稳定的、不连续的能源输入转变为稳定的、连续的高质量能源输出 。

3、带储能的清洁供暖系统
为响应国家节能环保碳中和政策,解决冬季零碳清洁取暖,天帅智能科技股份有限公司近10年的研究积累,开发出了复合相变储能蓄热材料的制备和规模化生产工艺 。为实现该项技术的成果转化和市场化应用,其核心的固态相变蓄热技术一经推出便赢得市场青睐,仅三年时间,采用该技术就已完成超过27个项目,快速成长为国内相变蓄热市场的领先企业 。
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