蓄能技术在高寒地区热网中的应用

【摘 要】城市供热是以保证人们生产生活用热为目的的。生活用热主要包括供暖和生活用热水，随着社会的发展和科学技术的进步，夏季集中供冷（空调）也划为城市供热的范围。城市供热设施的主要特征是热源集中，并以不同规模的热网向热用户输送热能。中国城市供热绝大多数以保证城市供暖为主，用于生活热水供应仅是很少一部分，为保证供热质量，蓄能技术应运而生，特别是在高寒地区蓄能系统还肩负着调峰供热的重任。

【关键词】蓄能技术 高寒地区 热网

随着中国城市化速度加快，人民生活水平不断提高，在国家对于环境保护和节约能源采取了一系列政策措施的推动下，城市供热得到迅速发展，形成了以热电联产为主，热电联产占62.9%，区域锅炉房占35.75%，其他占1.35%。集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。我国北部边疆高寒地区，年供热期长达230天以上。自开展高寒地区集中供热以来，通过集中供热方式极大改观了城市面貌，在促进城市建设与发展，改善生产、生活和招商引资环境，节约能源，减少污染等方面发挥出了极其重要的作用。

1 高寒地区开展城市集中供热的必要性

高寒地区供热机组的热电联产综合热效率可达80%，而大型汽轮机组的发电热效率一般为 50 %左右。区域大型供热锅炉的热效率可达80%以上，而分散的小型锅炉的热效率只有30%左右；热电联产有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用；同时，集中供热可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容；可以减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生；易于实现科学管理，提高供热质量。为此大力开展城市集中供热是符合国家产业政策的，是必要的。

2 蓄能技g的应用

2.1 集中供热系统的组成

集中供热系统包括热源、热网和热用户三部分。热力系统中的初始水经汽轮机抽汽加热，一般为三级加热器，经热网循环水泵和电动滤水器至换热站。换热站是热电厂和用户的一个纽带，是供热质量的一个延伸和传递，换热站能否高效运行对改善整个热网的热力不足、提高供热的品质起着重要作用。换热站热力系统由一次网供回水系统、二次网供回水系统、补水系统、热计量系统组成，各部分之间相互关联相互作用。热源经过一次网供水管路进入热交换器，经过充分的热交换后，再由一次网回水管路流回热源。而二次网中的水在热交换器中充分受热后经二次网供水管路进入热用户，用户取得热量后，二次网循环泵将水通过二次网回水管路再进入热交换器，如此循环供热给用户。在蓄能系统中蓄热罐是最重要的组成部分，它是蓄能系统的核心。

2.2 蓄热罐工作原理

蓄热罐内部储存热水，因为工作压力为常压，最高工作温度不高于98℃。水温不同，水的密度不同，在一个足够大容器中，热水在上，冷水在下，中间为过渡层，这就是蓄热罐内水的分层原理。蓄热罐就是根据水的分层原理设计和工作的，并使其工作保持在高效率。蓄热时，热水从上部水管进入，冷水从下部水管排出，过渡层下移；放热时，热水从上部水管排出，冷水从下部水管进入，过渡层上移。

蓄热罐工作过程的实质就是其蓄热放热过程，在用户低负荷时，将多余的热能吸收储存，等负荷上升时再放出使用。蓄热罐工作时，应保证其进出口水量平衡，保持其液面稳定，使其处于最大工作能力。另外，为避免蓄热罐内的水溶解氧而被带入热网，降低热网水质，蓄热罐内的液面上通常充入蒸汽（或氮气），保持微正压，使蓄热罐内的水和空气隔离。

3 调峰蓄热系统经济效益分析

调峰蓄热系统经济效益分为为政府给予的政策补偿金额扣除系统的运营成本组成。

现行电力调峰补偿政策：

按照国家能源局辅助服务补偿机制工作总体部署，东北能源监管局由2014年起草了《东北电力调峰辅助服务市场监管（征求意见稿）》。根据东北电网的实际情况，经商电力调度机构，决定于2014年8月1日启动东北电力调峰辅助服务市场模拟运行。自启动试运行以来，东北电力调峰辅助服务市场取得了显著成效，深入挖掘了东北调峰潜力，提升了东北电力系统和热网的安全运行水平。为了进一步做好东北电力调峰市场工作，经充分征求电力企业意见，东北监管局由2015年2月28日再次下发了《补充规定》。

调峰辅助服务是指并网发电机组能够随时按照电力调度机构的指令，满足一定调节速率的要求，有计划的按照电网负荷变化需求，平滑、稳定调整机组出力或改变机组运行状态所提供的调峰服务。间歇性电源不具备调峰辅助服务能力。

东北全网总装机容量1.2亿千瓦，其中：风电装机2347万千瓦，风电占比19.6%，比例为全国六大区域最高；水电装机803万千瓦，比例较低；核电装机336万千瓦，发展较快。2015年调峰缺口达到800万千瓦，且仍呈上升趋势，调峰资源在近几年将成为稀缺资源，见表1调峰深度将和补偿金额成正比。

为提高调度的灵活性，提升东北电力系统和区域热网的安全运行水平，使得峰谷电力得以充分利用，2016年3月25日，东北能源监管局下发《补充规定》，对调峰辅助服务分摊金额的计算方法进行了规定，表2对纯火电和热电机组分别进行了调峰补偿规定。

4 高寒地区供热系统面临的问题

4.1 集中供热企业多年来持续亏损

（1）近年来随着煤炭等原材料价格大幅上涨，引起供热成本不断升高，而供热价格调整幅度相对较小。

（2）集中供热配套设施投资巨大，而热网配套费收取标准偏低，且减免范围较大，建设资金缺口大，巨大的财务费用给企业带来了巨大压力。

供热属公益性产业，但由于历史原因，热源、热网均由供热企业出资建设，投资巨大，现行城市建设配套费收取标准较低，难以弥补热网建设投资。

4.2 集中供热企业为改善环境做出贡献，但未从环保政策上受到优惠

分散供热的小锅炉容量小，烟囱低（一般在40米以下），热效率低（采暖小锅炉在30%以下），除尘效果差（有的小锅炉尚无正式的除尘设备）。而热电厂的容量大、热效率高、烟囱高、除尘效率高，脱硫设施齐备，实现热电联产还有利于灰渣综合利用和节省宝贵的城市建设占地。然而由于多方面原因，环保部门并未认识热电厂对改善环境的积极作用。如在热电联产项目申请批复过程中，在污染物排放指标和环境影响评价方面，环保部门不重视因建设热电联产而减少的分散小锅炉的污染物排放和环境污染问题，而只认为热电厂是耗能大户，是个污染源。供热企业为环境和社会做出公益性贡献，但却未得到而应得的优惠政策。给供热企业发展带来了困难。

5 结语

本文主要以高寒地区热力系统企业面临的问题为思考，分析高寒地区热网的运行现状，蓄能技术的工作原理、结合蓄能技术的调峰经济效益，论述了蓄能技术在高寒地区的应用。