动态冰浆蓄冰储能技术经济分析报告书.docx

“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书动态冰浆蓄冰储能技术经济分析报告书 “islurry”系统第一篇：动态冰浆蓄冰储能技术产生的背景1.1 蓄冰储能技术的作为终端节能的重大意义1.1.1 电力需求与昼夜峰谷电力巨差之间的冲突随着我国经济的快速进展，电力需求也快速增大。虽然在过去2O 年内每年均有 10000(KW.h)的大中型发电机组投运， 电力供需之间仍存在着很大的缺口。此外， 电力峰谷差却日渐拉大，导致发电机组没有被合理利用，早在 2023 年时，我国昼夜的电力峰谷差已经到达5×103 (万 KW)【1】 。上海市早在 2023 时最大用电峰值 1050 万(KW)，最大峰谷差已经达到 500 (万KW)【2】。电力需求与昼夜峰谷电力巨差之间的冲突产生根源有很多，但在民用领域，占据建筑 物能耗 40%60%的空调设备责无旁贷。城市电力电网不仅要满足寻常正常的用电，还需要满足高温时候，制冷机组的耗电。特别是在夏季，外界温度越高，冷负荷越大，制冷量越 大，必定要消耗更多的电能。所以昼夜峰谷电力差就渐渐越拉越大。1.1.2 电力需求与昼夜峰谷电力巨差之间的冲突的解决方法对于用电峰谷差(夏季更为明显)及最大用电负荷的逐年增加， 解决电力供需冲突的途径有： 增加装机容量； 实行峰谷分时电价， 蓄冰储能技术； 承受抽水蓄能电站， 目前为常用调峰方式之一； 压缩空气储能电站； 利用剩余电力驱动压缩机压缩空气， 储存压力能， 到顶峰期电力缺乏时， 高压空气通过汽轮机发电； 燃油或燃气电厂： 燃油或燃气电厂肩停快速，可在电力顶峰期时快速开启，补足电网电力缺乏； 其他电能储存方式：如超导电感储能和蓄电池储能。1.1.3 蓄冰储能技术的产生从上面几种方式来说， 增加装机容量。不仅需要巨大的投资，也没有从根本上解决电力需求的冲突，反而使昼夜峰谷电力差不断增大，造成资源的大量铺张；实行峰谷分时电价。这 项措施已逐步开放，也取得了一些成果，但不能根本解决昼夜峰谷电力差的问题，只能是隔靴搔 痒；承受抽水蓄能电站， 压缩空气储能电站； 利用剩余电力驱动压缩机压缩空气， 储存压力能， 到顶峰期电力缺乏时， 高压空气通过汽轮机发电； 燃油或燃气电厂，这三项技术还是期望在能源供给侧解决冲突，但投资也是巨大的， 1.1.4 中做具体第 1 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书介绍； 其他电能储存方式：如超导电感储能和蓄电池储能。首先这些技术还不成熟，停留在理论和试验阶段。即使成功也很难通过大规模应用来解决冲突； 蓄冰储能技术。这项技术不仅仅是蓄冰储能本身，还结合了实行峰谷分时电价：在夜间电力低谷、电价低的时候，机组运行制冷，将蓄冷介质的显热或潜热以冷量的形式存储起来，然后再白天电力高 峰、电价高的时候，停顿制冷机组运行，而将储存的冷量释放出来，满足建筑物空调或生产工艺的冷负荷需要，我们称之为“削峰填谷”。既有效的利用夜间格外低廉的低谷电价，节约了顶峰时期的昂贵的电力。不仅削减制冷机组的装机容量，还大大提高发电机组的发电效率，缓解城市电网顶峰的用电紧急，如以下图所示：图一蓄冰储能转移建筑物顶峰用电“节约顶峰电力”：在电力顶峰的时候不耗电、少耗电。这已成为政府和电力治理部门致力于缓解电力紧缺的乐观、重要和长远的措施之一，例如深圳特别规定蓄冰空调谷期电 价为 0.2884(元/KW.h)，只有电力顶峰时段的 20%左右，峰谷电价为 4:1。北京和厦门等地还出台政策：每转移 1KW 顶峰电力，赐予 500 元的补贴。在蓄冰储能技术进展的最好的日本，国家和电力公司都赐予蓄冰储能技术的公司优待政策、补助金鼓励措施和强有力的支 持。1.1.4 建电厂与蓄冰储能第 2 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书表 1 建电站的投资费用由表 1 可见，建电站投资 337510000(元/KW.h)。而承受蓄冰储能技术每转移 1KW 顶峰负荷增加初投资 1000 元左右。也就是说，将有限的资金投入到蓄冷空调的建设中，其产生的移峰效果要比投资建立发电机组的效果要好的多。 因此， 用户需求端承受蓄冰储能移峰1W 电力需要增加 1 元投资，而在能源产生侧可以削减310 元的建立发电机组的投资，使得蓄冰储能符合能源需求侧治理DSM 的要求DSM 中的一个重要思想就是将有限的资金投入能耗终端(需求端)的节能， 其所产生的效益要远高于投资能源产生的效益。这样， 从终端节能优先角度动身，承受蓄冰储能，可以为社会节约大量的投资【1】，给能源需求 侧用户节约很多运行费用。从能源需求侧治理(DSM)角度考虑。建筑节能即利用有限的资源 和最小的能源消费代价来取得最大的经济和社会效益，满足日益增长的需求为目标。由此可见，从能源需求侧节能是解决电力需求与昼夜峰谷电力巨差之间的冲突最正确途径。而以蓄冰储能为典型代表的蓄能技术是实现能源需求侧治理(DSM)的最好方法。1.1.5 日本蓄冰储能概况截至到 2023，据完全统计，日本在各行各业需冷场所完成蓄冰储能案例21329 个，转移顶峰电力 145 万 KW，相当于一个大型核电站中一台发电机的电量【3】。而我国首个刚开头建设的海岛核电站福建宁德核电站一期四台百万KW 发电机组工程的总投资为 512 亿人民币。也就是说，当我们承受能源需求侧治理(DSM)的蓄冰储能技术，每转移一万 KW 的电量， 就为社会节约约 1 亿人民币，不仅为用户节约运行费用，还带来可观的社会效益。但据完全统计，我国截至到 2023 年才有 183 个蓄冰储能案例。因此，蓄冰储能技术，在我国节能趋势日益严峻的状况下，面临着前所未有的机遇和挑战。1.2 动态冰浆蓄冰储能是当今世界蓄冰储能领域最先进的技术第 3 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书1.2.1 动态冰浆蓄冰储能技术概述动态冰浆蓄冰储能技术产生的冰浆是近年来世界各国竞相开发争论的型介质，它是指水溶液降温至冻结点温度以下产生极细小的冰晶(一般为 0.050.15mm)与水的混合物。由于其生成形式类似于雪花，即自结晶核以三维空间向外生长而成，生成后成为一种游浆状的液冰，因此又称为颗粒流冰、二元冰binary ice、深冷冰deep chill ice、液冰liquid ice、流冰fluid ice和可泵送冰pumpable ice等。冰浆具有液体冰的热力学物理特性：极好的冷却性能、高热容量和流淌性，从而能到达极高的制冷效率。与其它介质相比，冰浆冷却速度更快、冷却效果更好30%冰浆的制冷容 量是 7冷冻水的 6-10 倍且其冷却温度更低。另外由于冰浆优异的传热性能和6 倍于常规空调水的热容量，使得换热器的型号、水泵的功率以及相应管道、设备的尺寸等大大减小， 从而降低了其初投资与运行费用。1.2.2 动态冰浆蓄冰储能技术与其他主流蓄冰储能技术的比较条件比较静态冰球式静态盘管式动态冰浆蓄冰储能11.21制冰运转效率1.21.81.21.6留意：这个数据表示的是单位KW.h/RT-hr制冷量消耗的电能，数值越低，功耗越小2设备安装便利性无规格化需搭配主机套装化设备3储冰槽储水温度较低较低极低4冷量释放速率及敏捷性慢慢格外快5储冰槽空间需求8.08.08m3/100RT-hr6可用低谷时间5×8=405×8=407×8=56hr/week7应用范围仅适合空调仅适合空调适合全部用冰产业等8系统维护、调试简洁简单简洁9价格相对较高相对较高相对较低表 2 各种制冰方式的比照注释：第 6 项的可用低谷时间hr/week：大局部民用建筑特别是城市的商业办公建筑的空调时间为周一到第 4 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书周五，无法将周五、周六晚上的低谷电利用起来。而动态冰浆蓄冰储能只需增加蓄冰罐体积就可利用周五、周六晚上的低谷电价时段电力进展蓄冰储能，在周一、周二的空调时间做全蓄冰，为用户节约更多的运行费 用，转移更多的顶峰电力。而静态盘管和冰球要利用这两个晚上的低谷电，则不仅需要增加原来的两倍盘管 和冰球，本钱也增加两倍，从经济角度而言，根本无法利用；另外由于盘管和冰球的结冰需要载冷剂，只是周末两天才会用，这增加了静态盘管和冰球的载冷剂回路和融冰回路掌握的简单性。如表 2 所示，动态冰浆蓄冰储能技术的优越性格外明显，我们将分别在其次篇和第三篇中具体比较技术和经济的各个参数。1.2.3 各种制冰方式产生的冰浆冰浆的制备方式主要有过冷水式Supercooled、刮削式Scraper type、冷媒喷射式Ejector system、真空式Vacuum type、下降液膜式Falling film type等根本型式。不同制取冰浆的方式大致可以归结为三类：1，片冰式：含有添加剂的水溶液在热交换面上发生相变结冰，当结冰厚度到达肯定厚 度的时候，用机械刮削的方式或者通过切换通入热的冷媒，进展冰层与热交换面的脱离即产生片冰。片冰或进展粉碎后与水混合，即产生冰浆。 这种方式目前已经推广应用。但从能耗角度，还有比较明显的缺乏：（1） ，冷媒蒸发温度低。制冷主机的冷媒蒸发温度都在-15以下，甚至-25。而“islurry”系统的载冷剂温度在-3。而且不存在着结冰带来的传热热阻。依据制冷机组一般的推算，蒸发温度每下降 1，主机制冷量下降 3%计算，我们的“islurry”系统制冰是主机的效率至少高出片冰的 30%70%。所以相对于动态冰浆系统而言，现有的片冰和静态冰球和盘管制冰的制冷主机有近一半能源消耗是铺张的。（2） ，片冰机一般是整机形式，上面是制冰的主机和换热器，下面为储冰罐。这种形式的本身就限制了机组容量：机组尺寸特别是高度与结冰的传热面之间的冲突。另外片冰的冰浆需要冰与传热面的剥离过程和冰浆或片冰输送机构气体输送、履带或螺旋输送，降低了 系统的牢靠性。其中应用最广泛的是以美国的 Paul Mueller、加拿大的 Sunwell 为代表的刮削式。2，冷媒直接接触式：将不溶于水、凝固点低的液体或气体冷却至零下，然后在容器内与水进展混合，进展液液或汽液热交换，得到水合物冰浆，气体称之为气体水合物。这种 方式的制冰效率也很高。但是却存在着致命的缺陷： a，冰浆中含有冷媒载冷剂。液体存在着腐蚀性，消耗量也大；气体冷媒比较昂贵，消耗量大了之后，极大地限制了这种技术“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书的进展。b，冷媒不溶于水，并不代表制冰过程中水中没有冷媒，混合传热过程中，少量的水掺和在冷媒中，这就给制冰换热时带来隐患：造成冰堵。所以需要进展冷媒与水的彻底分 离，但实现的技术难度和本钱都很高。另外就是含有冷媒的冰浆在应用上受到很多限制，这种冷媒或多或少都是毒性的。3，过冷水制冰：将不含任何添加剂的可食用水冷却至零下-2，水照旧是液态，并换热器内保持稳定，当水流出换热器后再进展冷量解除即产生冰浆。这项技术在制冰行业从技术和应用上都是无可挑剔，只是零下液态水是亚稳定状态，不易保持，造成换热器冰堵。日 本从 20 世纪 80 年月末开头争论，已形成了以 Takasago 和 Shinryo 等一批规模化应用的公司，并且建立了多个城市区域供冷站。我们的动态冰浆蓄冷储能技术“islurry”系统，在综合上述各种冰浆制取方法的基础上，历经三年的研发，成功地实现了我国冰浆制取技术上的突破，目前已经申请了多项专 利。而且我国蓄冰空调技术标准上关于动态冰浆蓄冰储能技术标准还是一片空白，所以信任我们的“islurry” 系统将有一翻大的作为。图二小型样机冰浆的产生第 6 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书其次篇：动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”技术分析2.1 动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统介绍2.1.1 动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统组成如图三所示图三动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统图将蓄冰罐中不含任何添加剂、0左右的水经过“islurry”独特的冰核去除装置后，在“islurry”独特的热交换器内被冷却至零下并保持液相，流出后进展冷量解除就生成了冰浆。制冷主机蒸发器给换热器供给-3左右的载冷剂。2.1.2 动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统的特点 1，系统构成简洁，安全。没有浩大的热交换盘管或冰球，不用担忧管道腐蚀和泄漏等第 7 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书隐患；除了主机和水泵，没有其他简单机械部件； 2，系统运行牢靠。没有简单的设备和管路就没有简单的掌握系统；3，系统效率极高。可以从系统上可以看出，“islurry”系统换热器内保持液态水的稳定状态，几乎没有冷量损失的地方。主机的载冷剂温度才3，对于用水目前在 PCM 材料中最稳定牢靠的进展相变储能技术来说，制冷效率几乎是极致；4，冰浆的制取为低温送风的实现制造了先天条件。承受低温送风后，可大大减小风管、水管的尺寸、换热器的型号和风机、水泵的功率；空调末端由于冷冻水的进出口焓差大，人 的热舒适感增加。国外应用比较典型的、冰浆浓度为 30%的空调系统，冷水的进出口温差为10、焓差为 140(kJ/kg)；5，无可比较的释冷性能、稳定牢靠的冷源。在释冷时，冰的外表积与释冷的速率成正比，同等质量的冰浆的外表积是常规冰块的上百倍，片冰的几十倍。是一些应急冷源的最正确选择：比方用作灭火剂 ，现有的灭火装置和喷嘴仍旧可以输送浓度为 30%的冰浆溶液， 承受冰浆溶液灭火可以使灭火时间削减一半，同时使室内温度急剧降低。与水相比，承受冰浆灭火所需的量较少【4】。由于极高的释冷反响速率，也是最牢靠的冷源。6，低廉的本钱。相对于常规的制冷机组，我们的“islurry”只增加了一个“islurry” 制冰的热交换器、一个“islurry”冰核去除装置以及管道阀门和掌握系统。7，冰浆应用广泛、敏捷。如前所述，不仅由于冰中不含任何添加剂和冰浆的流淌性， 更主要的是“islurry”系统本身极高的热交换效率和相对低廉的本钱为其冰浆的广泛应用有 了最牢靠的保证。冰浆的流淌性使其在应用上几乎不受到任何限制。我们历经 3 年的研发，以近乎完善的数据和稳定性能，相对低廉的本钱成功实现了动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统。相继成功研发了小型机组6KW和大中型机组第 8 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书200KW两个系统。图四 小型样机掌握界面图图五小型样机实物图图六 200KW 样机蓄冰储能蓄冰罐图2.2 动态冰浆蓄冰储能技术“islurry”系统与常规空调技术、静态制冰储能技术的比较2.2.1 蓄冰储能技术与常规空调技术相比是节能的第 9 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书2.2.1.1 制冰工况额定高速运转制冰工况虽然比常规空调制冷工况效率要低一些，一般低 30%左右。但是制冰工况是机组处在最正确工况且高速运行，负荷几乎不会有什么波动。而常规空调工况机组制冷量是依据 全年不保证 15 天的室外气象参数设计日最大负荷进展设计选型的，而这种工况在全年空调机组的运行时间里面，只有 15%左右。也就是说常规空调机组处于最正确工况运行时间全年只有 15%。全年 85%的时间是处于低工况运行！而且我们都知道，一天之中环境冷负荷几乎时刻都在随着气象参数等因素变化，所以机组在运行时要不断调整以适应负荷变化。笔者 依据空调冷负荷计算总结出：即使是设计日空调时间 10 小时，也有 20%时间为低负荷且只有最高负荷的 40%60%，更何况在非设计日负荷下运行的状况呢？用个形象的比方如下：蓄冰储能额定运转工况常规空调制冷工况负荷不稳定运行图七蓄冰储能工况与常规空调制冷工况负荷不稳定工况主机运行比照如图七所示，常规的空调制冷方式由于运行工况的不断变化，其实是格外耗电，而且影响机组性能。但蓄冰储能时机组是额定工况高速运转，所以是省电的。2.2.1.2 全负荷的分时重量蓄冷与局部负荷时的全蓄冷承受蓄冰储能技术后，最正确蓄冷率在 45.2%左右【10】笔者经多个案例计算：此蓄冷率对不同的案例，误差在 10%以内，这不仅意味着在选空调机组时，容量可以削减 40%左右， 其他系统组成冷却塔、水泵、管道、空调末端等均可大幅度削减容量或尺寸。还可在部分负荷的时间40%80%里实现全蓄冷：1，可以适当调整蓄冰时间利用周末休息时间等非工作时间的低谷电价，只需设计时适当增加蓄冰罐体积；2，机组在选型时，考虑这 个时候的全蓄冷状况，在常规机组削减 40%容量的根底上，略微增大主机容量。不仅是削减顶峰用电负荷，还可以为用户大大削减运行费用。2.2.1.3 夜间运行蓄冰储能时，机组在晚上 22 点以后运行，即使是在炎热的夏天，深夜的大气温度是比白天要低很多的，约 10左右,也就是说蓄冰储能机组的冷凝温度要比白天常规的空调工况第 10 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书冷凝温度要低 10左右。一般状况，在蒸发温度一样时，冷凝温度每降低 1，制冷量增加 1.2%。所以蓄冰储能时机组的冷凝温度要降低 10，制冷量增大 12%左右，输入功率削减 15% 左右，能效比增加 30%左右。所以制冷主机在同一温度下，制冰工况制冷量比空调工况低 30%，但在实际运行中，夜间温度低，尤其是昼夜温差较大的地区，制冰工况制冷量只是比空调工况少 15%左右。2.2.1.4 可实现低温送风常规的空调制冷机组，机组供给末端的冷冻水，一般为 7/12，显热容量较小，只有 21(kJ/kg)。但蓄冰储能技术可以实现低温送风技术，即利用夜间储存的冰，或结合制冷可以实现冷冻水 25供水，1214 回水：大于 10的温差，热容量增大，大于40(kJ/kg)。而且我们的“islurry”系统可实现用冰浆输送，如 20%IPF 左右的冰浆，热容量已经高达 120 (kJ/kg)，是常规空调 5温差近 5 倍。依据常规 DN=18.8×Q/v0.,5DN冷冻水管道直径；Q 冷冻水流量V冷冻水流速可计算得出，1，管道的直径保温材料缩小将近一半； 2，冷冻水泵电机也大大削减， 只有 1/8 左右；3，空调末端风量大大削减。全部这些不仅仅是尺寸，电机功率上的削减， 更重要的是日后运行能耗的大大减低。还可增加人体的热舒适性。2.2.2 “islurry”系统与传统静态蓄冰储能技术相比是节能的传统制冰技术是指静态盘管制冰、片冰、冰球等技术2.2.2.1 “islurry”系统制冰效率高制冰效率高，首先反响在蒸发温度上，传统制冰技术在 -10-25，随着制冰的进展，蒸发温度逐步降低，制冷效率越来越低，制冰的最终几个小时只有额定制冰工况的 50%见案例一和案例二；而我们“islurry”系统蒸发器出口温度稳定在-3，不会有任何波动。 其次，传统制冰技术静态盘管、片冰、冰球的相变都发生在传热面上，随着制冰的进展， 由于结冰形成的热阻越来越大。我们就几种不同制冰技术在制冰力量上结合具体实际工程案例做个技术分析比较。案例一第 11 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书上海海事大学章学来教授 2023 年 7 月 6 日在某医学中心外融冰式冰蓄冷的测试数据【5】该工程 4 台水冷螺杆式冷水主机，空调工况，单台制冷量为 1407(KW)，制冰工况制冷量：914(KW)，是常规空调工况的 65%。总蓄冰力量 4500(RT)的蓄冰槽。表 3：相关机组掌握方式表 3 案例一的相关掌握方式由表 3 掌握方式可知，在制冰模式下从 22：00 到凌晨 6：00 这 8 个小时的时间，只运行了两台机组即 2#和 4#。由于单制冰工况下单台机组的制冷量为 914KW，两台一个小时制冰工况下应有 914x2=1828(KW)519RT制冷量，这也就是说抱负状况下，一个小时应制的19.644 吨含量 100%的干冰。但在实际运行过程中，结冰速度、厚度和均匀性使得机组COP 下降很多。表 4 为制冰工况运行数据表 4 案例一制冰工况运行数据表 5 为整理出各个时间段内的产冰量制冰工况的产冰量时间段下一时刻的蓄上一时刻转移到冰 制冰量理论制制冰力量%第 12 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书冰量RT的蓄冰量上的冷量冰量RTRT22：0023：005504131375.1819.64426.38%23：0024：007075501575.9419.64430.23%24：001：009637072569.6819.64449.30%1：002：00133696337314.1119.64471.83%2：003：001650133631411.8819.64460.46%3：004：001995165034513.0519.64466.43%4：005：002298199530311.4619.64458.35%5：006：00255422982569.6819.64449.30%共计 8 个小时214180.99157.15251.53%表 5 为表 4 运行数据整理比照由表 5 可知：8 个小时共蓄冰量 2141(RT)，蓄冰率=2141-413/4500=38.4%，可以反算出蓄冰槽的体积 V=2141*3.52(kJ/kg)*3600/0.47*335*925kg/ m3=180 (M3)。所以制冰工况下的显热值约为 180 M3*1000*4.2(kJ/kg)*12/3600=2576(KW)。制冰工况的总制冷量约为2141×3.527536+2576=10112KW，显热占总制冷量的 25%，冰的潜热值占 75%。所以制冰工况主机的制冷系数制冰工况主机总的制冷量与常规空调工况制冷量之比(10112 KW) /1407 KW *8*2=45%，制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为10112/1828 KW*8=70%。分析：表 5 中数据是制冰量，所以在系统刚开机的几个小时，机组的冷量大局部以水的显热形式储存起来，储冰罐内盘管只是局部结冰，制冰量虽然少，但主要转化为水的显热。 但从 0 点以后机组的制冰量根本下降到 50%70%之间，由于这个时候主机的制冷量完全跟制冰量成正比，所以可以明显看到储冰罐内的盘管构造和结冰的厚度、速度以及均匀度影响 了机组的 COP 下降，制冷量的下降到只工况应有制冷量的 50%70%。我们假设前三个小时主机的效率表达在水的显热阶段即 100%，主机制冷量的下降从第四个小时之后可以明显的表达出来，见表 6第 13 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书随着制冰的进展制冰效率随时间的变化120.00%100.00%100.00%100.00%100.00%80.00%率效60.00%冰制40.00%20.00%71.83%60.46%66.43%58.35%49.30%0.00%第 1 小时第 2 小时第 3 小时第 4 小时第 5 小时第 6 小时第 7 小时第 8 小时制冰时刻表 6 主机制冷效率随着盘管结冰的进展不断下降这与测试数据中表 7 机组乙二醇的进出口温度可以有直接的表达。乙二醇温度下降到- 7 。温差有开头的 3.64，下降制冰完毕时的 2.5。在制冰的最终几个小时，主机的制冷量由于结冰造成的热阻，损失了 40%左右。表 7 乙二醇进出口温度综合上海海事大学章学来教授等 2023 年 7 月 6 日在某医学中心的测试数据可以得出以下结论：1) 在制冰工程中乙二醇的进出口温差受到储冰罐盘管上结冰的影响，热阻增加，换热负荷削减而减小；2) 乙二醇的进出口温度随着制冰的逐步完成，温差在逐步变小，说明机组的 COP 值在第 14 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书不断下降，也就对应了表 4 的分析结果：随着制冰的深入，结冰的厚度、速度以及均匀度使得机组 COP 下降，制冷量越来越小。制冰工况主机的平均制冷系数制冰工况主机的制冷量与常规空调工况制冷量之比只有 45%，平均制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为 51%。案例二同济大学的黄洁，王长庆某大楼冰蓄冷空调系统运行性能分析【6】， 5 台螺杆式(R22) 制冷主机,其中 4 台双工况主机供 1 # 地块,每台制冷量 : 1 925 (KW)/ 1 239 (KW)(制冷工况/ 制冰工况) ;1 台单工况主机作为基准系统供 2 # 地块,制冷量为 700 (KW)。此案例用内融冰构造。作者于 2023 年 7 月 18 日 19：30 到 7 月 19 日 17：30 对主机进展测试，见表 8从表 8 可以得出如下几个结论：表 8 案例二的逐时运行数据1) 随着制冰的进展，乙二醇的回水温度渐渐下降；温差越来越小，回水由20:30 时刻的-1.5下降到 04:30 时刻的-3.2，温差从 3.1下降到 1.9；2) 制冰工况制冷量由实际运行 20:30 时刻的 1084 (KW)下降到 04:30 时刻的 662 (KW)， 也就是说制冰最终一小时只有开头的 60%。这与案例一种的 50%相接近；3) 由于夜间冷凝效果好，此案例机组在 23：30 到达一个意外的制冷量，说明制冷工况本身在夜间由于冷凝效果好，制冷量本身是比原来只考虑蒸发温度的状况下高。第 15 页，共 36 页“islurry”蓄冰储能系统技术经济分析报告书冷凝温度每降低 1，制冷量会提高 1.2%。4) 制冰工况主机的制冷系数制冰工况主机中的制冷量与常规空调工况制冷量之比 为32063-274(KW)/1952*4*9(KW)=45.2%，这个数据与外融冰时主机制冰工 况的制冷系数完全全都。5) 计算结果由于此案例在冰蓄冷中设计比较成功，制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为32063-274KW/1239*4*9=71.3%。6) 能效比 EER 渐渐减小，由 3.47 减小到 2.27。案例三SNOWKEY 雪人的片冰蒸发器 F050S【7】，承受的是内刮式制冰方式生产力量为 20.8kg/h,其潜热值为 6968 (KJ)，即 1.936 (KW)。必要的制冷量为 2350(kcal/h)=2.73 (KW)。所以制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为 1.936/2.7371%。其他型号比率也是如此。冰片厚度为 1.52.2mm。此方法适合小功率的制冰设备。案例四上海博特【8】是引进美国产业片冰的领先技术Vogt ice 的先进技术导入热气冷媒化霜脱冰的制冰方式结冰厚度为 612mm,。其设备 3610，在 6mm 厚，蒸发温度为-18时，冷冻力量为 143(KW)，假设全部转移到含冰率且为 100的冰上，应制得 36.88 吨/天,而其产品得制冰力量为 23 吨/天。制冰力量为 23/36.8862.3%。另设备 3672，制冰 6mm 厚，蒸发温度为-18时，冷冻力量为 1055(KW)，假设全部转移到含冰率且为 100的冰上，应制得 272.1 吨/天，而其产品得制冰力量为 167 吨/天。制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为为167./272.161.4%。案例三和案例四分析案例三：机械刮冰不存在着转变机组运行工况来脱冰，相对而言他的制冰效率要高一些， 但是这种制冰方式传热面是圆形的，以便利刮冰。但蒸发温度极低-20-25。案例四：可以看出导入热气冷媒化霜脱冰的制冰方式会损失机组的冷量来导入热的冷媒和融冰，不仅影响机组的正常运行，还损失了贵重的制冰时间，影响制冰效率，蒸发温度也低， 一般在-15左右。“iislurry”系统在制冰效率上的几个优势：1，全部热交换是有液态水来完成，即间接的液液交换，所以不存在着在传热面上产生冰层第 16 页，共 36 页热阻的可能；2，在制冰时间内不发生冰堵，也不存在转换运行工况，停机解除冰堵等负面因素；3，在目前全部大型机组的制冰方式中，都需要载冷剂来进展中间换热。一般为-5-10， 而我们的“islurry”系统载冷剂是在-2-3，已接近制冰时载冷剂的极限温度，所以效率是最高的。我们的“islurry”系统效率损失只有在蓄冰罐的罐体、管道以及泵的温升等比可避开的冷量损失，一般10%。如我们研发 200(KW)的“islurry”系统是，流量 40t/h，在未作任何保温的前提下，环境通过管道、换热器与罐体使水从 0.2上升到 0.4。冷损计算如下：Q 损=(0.2×4.2kj/kg×40 t/h)/3600=9.3(KW)。机组制冰工况制冷量 150(KW)，冷损为 6.5%。所以我们的“i slurry”系统制冰力量制冰工况主机中的制冷量与制冰工况应有制冷量之比为 93.5%未保温。按常规保温条件下可以避开将近 5%冷量计算，我们的“islurry”系统制冰力量95%，制冰工况主机的制冷系数制冰工况主机中的制冷量与常规空调工况制冷量之比为 0.75一般主机制冰工况与空调工况制冷量之比×93.5%=70.6%，保守计算取60%。2.2.2.2 ，“islurry”系统构成简洁、稳定盘管制冰系统构成虽然简洁，但系统中管路简单：静态盘管结冰不管是外融冰或者内融冰，蓄冰罐内 需要大量的盘管。1，蓄冰盘管对空间的长、宽、高有严格要求，蓄冰罐必需放在机房内； 2，盘管内或外侧走乙二醇水溶液，乙二醇水溶液本身具有肯定的腐蚀性，加上数量浩大 的盘管，接口太多，发生泄漏的可能可能性就很大；片冰刮削式系统比较简洁，但机械刮削部件比较简单。制冰的水溶液对管路、传热面和机械刮冰部件存在着肯定的腐蚀性。片冰冷媒化霜脱冰系统构成比较简洁，制冰的水溶液对管路、传热面存在着肯定的腐蚀性。“islurry”系统 1，蓄冰罐内没有任何盘管，罐体对空间几乎没有什么要求；2） ，载冷循环和制冰循环简洁，几乎没有其他组成局部；3） ，换热器内是载冷剂与水换热，液液换热效率高，内没有任何接口，不会有泄漏的隐患。2.2.2.3 ，“islurry”系统掌握简洁、稳定盘管制冰：虽然系统简洁，制冰时候掌握简洁。但由于通常考虑到载冷剂的腐蚀和经济性，很少在末端直接进展载冷循环。所以在融冰时，需要进展载冷剂和水进展换热，增大了掌握的简单性。另由于盘管制冰，冰块的释冷性不好难以保证系统的供水水温，需要进展辅助的措施进展融冰，也增加了掌握简单性。片冰刮削式：这种方式的掌握在于机械刮冰局部片冰冷媒化霜脱冰：掌握简单在于化霜脱冰时需要进展冷媒管路的切换 “islurry”系统：首先是系统简洁，不存在解除冰堵和促使传热面上冰脱离的问题，几乎不不存在简单的掌握部件。只有水泵等设备的起停掌握。2.2.2.4 ，“islurry”系统冰浆应用广泛、敏捷，使得联合区域供冷站可以成为现实盘管、冰球等制冰方式制出来的冰附在传热管或者传热面上，无法进展剥离。只能取出冷水进展应用，这点限制了盘管、冰球等制冰的进展。虽然盘管、冰球等制冰的蓄冷罐内冷水2的管网输送力量虽然比常规的空调冷冻水7大了很多，可以实现低温送风，但释冷性差，造成供水水温不稳定。片冰的使用广泛一些，片冰本身会从传热