冰蓄冷系統(tǒng)通過“移峰填谷”轉(zhuǎn)移電力高峰負(fù)荷,可明顯減少燃煤機組的啟停調(diào)峰頻次,從而降低二氧化碳排放。以1MWh冷量為計算單位,該系統(tǒng)相較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)可減排0.8噸CO。若在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用,年減排量將達到千萬噸級別,對實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要推動作用。此外,冰蓄冷技術(shù)減少的尖峰負(fù)荷能夠延緩電網(wǎng)擴容壓力。這意味著可間接節(jié)約土地資源(如變電站建設(shè)占地)及輸電線路投資,降低電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本。這種“節(jié)能+減排+降本”的綜合效應(yīng),使冰蓄冷系統(tǒng)不僅成為建筑領(lǐng)域的節(jié)能手段,更成為優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)、推動綠色電網(wǎng)發(fā)展的重要支撐。從環(huán)境效益看,其減排貢獻相當(dāng)于種植百萬畝森林;從經(jīng)濟角度,延緩電網(wǎng)擴容可為城市建設(shè)節(jié)省數(shù)十億元投資,實現(xiàn)了生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的深度融合。冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)急備用功能,可為數(shù)據(jù)中心提供4小時斷電保護。浙江新型冰蓄冷調(diào)試
冰蓄冷技術(shù)借助電力負(fù)荷低谷時段(如夜間)驅(qū)動制冷設(shè)備制冰,把冷量儲存在蓄冰裝置內(nèi);到了電力高峰時段(白天),再將儲存的冷量釋放出來供空調(diào)系統(tǒng)使用。這種 “移峰填谷” 的運行機制,能夠有效平衡電網(wǎng)負(fù)荷,緩解電網(wǎng)峰谷供需矛盾。相關(guān)統(tǒng)計顯示,在建筑總能耗里,空調(diào)能耗占比達到 60% - 70%,而在大中城市中,空調(diào)用電量更是超過總供電量的 30%。從熱力學(xué)角度來看,該技術(shù)的基礎(chǔ)是水的相變潛熱特性(334 kJ/kg),其單位體積的蓄冷密度比顯熱儲冷高出許多,這使得儲能設(shè)備的體積得以大幅減小。浙江新型冰蓄冷調(diào)試冰蓄冷技術(shù)的醫(yī)療場景應(yīng)用,手術(shù)室溫度波動控制在±0.5℃以內(nèi)。
在高溫高濕地區(qū)部署冰蓄冷系統(tǒng)時,需針對性解決冷凝壓力升高、融冰速度加快等運行挑戰(zhàn)。高溫環(huán)境下,制冷機組冷凝器散熱效率下降,導(dǎo)致冷凝壓力驟升,可能觸發(fā)設(shè)備保護停機;同時,外界高溫會加速蓄冷槽融冰速率,影響日間供冷穩(wěn)定性。應(yīng)對這類問題可采取雙重技術(shù)方案:一方面增大冷機容量,通過預(yù)留設(shè)備冗余提升系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力,如某中東項目在設(shè)計階段增加 30% 冷機裝機量,配合高效蒸發(fā)式冷凝器,在 50℃環(huán)境溫度下仍保持穩(wěn)定運行;另一方面優(yōu)化融冰控制策略,采用分段融冰技術(shù),根據(jù)日間負(fù)荷預(yù)測將蓄冷槽分為多個區(qū)域,按時段依次融冰,避免冷量集中釋放導(dǎo)致的供需失衡。實測數(shù)據(jù)顯示,結(jié)合冷機冗余與分段融冰的項目,在極端高溫天氣下供冷可靠性提升 40%,融冰效率波動控制在 ±5% 以內(nèi),為熱帶地區(qū)建筑節(jié)能提供了可復(fù)制的技術(shù)范式。
蓄冷槽內(nèi)冰層的均勻生長是保障冰蓄冷系統(tǒng)高效運行的重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)靜態(tài)制冰過程中,容易出現(xiàn)冰橋、冰塞等現(xiàn)象,這些情況會阻礙冷量傳輸,進而降低蓄冷效率。動態(tài)制冰技術(shù),像冰漿生成、冰球封裝等方式,通過引入強制對流來改善冰層分布,有效減少了局部結(jié)冰不均的問題,但同時也增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。相關(guān)研究表明,采用脈沖式制冰控制策略,能夠通過周期性調(diào)節(jié)制冷機組的運行參數(shù),優(yōu)化冰層生長過程,可使蓄冷效率提升 15%-20%,在保證系統(tǒng)高效運行的同時,為解決冰層均勻生長問題提供了新的技術(shù)路徑。冰蓄冷技術(shù)的城市熱島緩解效應(yīng),可使地表溫度下降0.8-1.2℃。
電網(wǎng)針對大工業(yè)用戶推行“基本電費+電度電費”的兩部制電價模式,其中基本電費可按變壓器容量或比較大需量來計費。冰蓄冷系統(tǒng)憑借轉(zhuǎn)移日間用電負(fù)荷的特性,能夠有效降低變壓器的裝機容量或需量值。以某工廠為例,其通過應(yīng)用冰蓄冷技術(shù),將變壓器容量從5000kVA下調(diào)至3500kVA,每年基本電費減少42萬元,再加上電度電費的節(jié)省,綜合效益十分突出。這種運行模式的優(yōu)勢在于:一方面,減少變壓器容量可直接降低初期設(shè)備投資及后續(xù)維護成本;另一方面,通過“移峰填谷”降低比較大需量值,能避免因需量超標(biāo)產(chǎn)生的額外費用。對于高耗能的工業(yè)用戶而言,冰蓄冷系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了冷量的高效存儲與利用,還通過電價機制優(yōu)化了用電成本結(jié)構(gòu),尤其適用于晝夜負(fù)荷差異明顯、電價峰谷差大的工業(yè)場景,為企業(yè)提升能源管理效率和經(jīng)濟效益提供了切實可行的解決方案。廣東楚嶸參與制定冰蓄冷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),推動技術(shù)規(guī)范化應(yīng)用。浙江新型冰蓄冷調(diào)試
阿里巴巴千島湖數(shù)據(jù)中心利用湖水制冰,PUE值低至1.17。浙江新型冰蓄冷調(diào)試
將光伏發(fā)電、儲能電池、直流配電及柔性控制技術(shù)融合,可構(gòu)建高效協(xié)同的 "光 - 儲 - 冷" 微網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過直流母線直接為制冷機組供電,省去傳統(tǒng)交直流轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),減少約 5% 的電能損耗;光伏發(fā)電優(yōu)先滿足制冷需求,多余電量存入儲能電池,夜間低谷時段釋放電能制冰,形成 "發(fā)電 - 儲電 - 儲冷" 的能源閉環(huán)。柔性控制技術(shù)可根據(jù)光照強度、負(fù)荷需求動態(tài)調(diào)節(jié)各設(shè)備運行參數(shù),例如在多云天氣自動切換至儲能供電模式,保障供冷連續(xù)性。某園區(qū)應(yīng)用案例顯示,采用直流配電技術(shù)后,制冷系統(tǒng)能效提升 18%,年耗電量降低 23 萬度,實現(xiàn)可再生能源與蓄冷技術(shù)的深度耦合,為零碳園區(qū)建設(shè)提供新型技術(shù)范式。浙江新型冰蓄冷調(diào)試