張海濤，吳志湘，周 敏，孔祥睿，宋陽(yáng)光，于鵬飛

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

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盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

張海濤，吳志湘，周 敏，孔祥睿，宋陽(yáng)光，于鵬飛

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

摘要：歸納了冰蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法與影響其經(jīng)濟(jì)性的一些因素，并應(yīng)用一個(gè)外融冰冰蓄冷系統(tǒng)的工程實(shí)例闡明了其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：外融冰；冰蓄冷評(píng)價(jià)方法；工程實(shí)例；投資回收期

1引言

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的“移峰填谷”，是現(xiàn)代空調(diào)發(fā)展的一個(gè)重要方向。而冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是它能否得以推廣的關(guān)鍵，本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析與應(yīng)用論證。冰蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)效益分為兩部分，即社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和用戶經(jīng)濟(jì)效益。改革開(kāi)放以來(lái)， 我國(guó)政府投入了大量的財(cái)力建設(shè)電廠， 但仍滿足不了年增長(zhǎng)率為5%～7% 的供電需要。近年來(lái)， 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高， 中央空調(diào)的需求量越來(lái)越大， 一些大中城市空調(diào)用電量已占其高峰用電量的30%以上， 使得電力系統(tǒng)峰谷荷差加大， 電網(wǎng)負(fù)荷率下降， 電網(wǎng)不得不實(shí)行拉閘限電， 嚴(yán)重制約了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長(zhǎng)和投資環(huán)境的改善[1]，而蓄冷空調(diào)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的移峰填谷無(wú)疑有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文將對(duì)于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的用戶經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行詳細(xì)討論。

概括起來(lái)， 空調(diào)蓄冷的主要優(yōu)點(diǎn)包括: 降低發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量， 提高發(fā)電設(shè)備平均效率， 提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性; 降低制冷機(jī)的裝機(jī)容量， 提高設(shè)備的運(yùn)行效率; 降低用戶電費(fèi)支出等[2]?？照{(diào)系統(tǒng)的總費(fèi)用包括初投資和運(yùn)行費(fèi)用，而采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)需要對(duì)其初投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行綜合考慮，采用適宜的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法，對(duì)于具體工程具體分析才能得出結(jié)論。

2經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法

表1　經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法對(duì)比

靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法直觀且實(shí)用，在投資回收期后，其每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用即為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)為用戶實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益。一般來(lái)說(shuō)，投資回收期5年以內(nèi)認(rèn)為經(jīng)濟(jì)可行[3]。

從宏觀上說(shuō)，空調(diào)系統(tǒng)的初投資包含設(shè)備購(gòu)買費(fèi)用與安裝調(diào)試費(fèi)用兩部分，其中設(shè)備購(gòu)買費(fèi)用包括冷機(jī)、泵、冷卻塔、冰槽、閥件、管路等；空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用由“基本電費(fèi)”和“電度電費(fèi)”兩部分構(gòu)成(一部分城市僅考慮電度電費(fèi))，電度電費(fèi)是指實(shí)際用電量的費(fèi)用，即電價(jià)乘以用電量；基本電費(fèi)按裝機(jī)容量乘以基本電價(jià)(按月收取)，收取一筆固定費(fèi)用。

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)增加的初投資：

ΔI=Is-Ic

(1)

Is為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的初投資/元；Ic為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的初投資/元。

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)減少的運(yùn)行費(fèi)用：

ΔP=Pc-Ps

(2)

Pc為常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用/元；Ps為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用/元。

投資回收期：

(3)

ΔI為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)增加的初投資/元；ΔP為冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)減少的運(yùn)行費(fèi)用/元。

需要注意的是，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)不是一項(xiàng)短期投資，在分析其經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，除整個(gè)系統(tǒng)的初投資與運(yùn)行費(fèi)用外，還需考慮動(dòng)態(tài)因素，如通貨膨脹率、貸款利率等。因此，當(dāng)投資回收期較長(zhǎng)(例如大于5年)，采用動(dòng)態(tài)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法更符合實(shí)際情況。

3冰蓄冷空調(diào)經(jīng)濟(jì)性影響因素

影響冰蓄冷經(jīng)濟(jì)性的因素較多，包括：電價(jià)政策、設(shè)計(jì)與運(yùn)行策略等。

3.1電價(jià)政策

電力增容費(fèi)、電力報(bào)裝費(fèi)對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng)初投資影響很大，電力報(bào)裝費(fèi)或電力增容費(fèi)越高，冰蓄冷系統(tǒng)初投資降低越多，甚至?xí)陀诔Ｒ?guī)系統(tǒng)，在此情況下，即使其他電價(jià)政策不變，冰蓄冷系統(tǒng)可能已優(yōu)于常規(guī)系統(tǒng)。其次，峰谷電價(jià)政策對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用具有直接影響。峰谷電價(jià)差越大，冰蓄冷系統(tǒng)節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用越多，使得回收期縮短。

此外，還有一些其他的電價(jià)政策，例如對(duì)于非工業(yè)性空調(diào)用電，我國(guó)部分城市空調(diào)季按裝機(jī)容量每月每千瓦收取一定費(fèi)用，給予獎(jiǎng)勵(lì)性補(bǔ)貼、免貸款等?？傊煌碾妰r(jià)政策對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性影響非常大，電價(jià)政策越傾向移峰填谷，冰蓄冷系統(tǒng)用戶收益越大。

3.2設(shè)計(jì)與運(yùn)行策略

冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)蓄冷率對(duì)于其經(jīng)濟(jì)性具有關(guān)鍵影響，設(shè)計(jì)蓄冷率越大，冰蓄冷系統(tǒng)的裝機(jī)容量越大，蓄冷裝置(蓄冰槽)容量越大，冰蓄冷系統(tǒng)初投資增加，但運(yùn)行費(fèi)用降低，因此存在一個(gè)最佳蓄冷率，使得冰蓄冷系統(tǒng)的投資回收期最短。另外，冰蓄冷系統(tǒng)的運(yùn)行策略亦頗為關(guān)鍵，全蓄冷的運(yùn)行策略充分利用了冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)越性，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省最多，但由于裝機(jī)容量和蓄冷容量大，此運(yùn)行策略的初投資高。而部分蓄冷的運(yùn)行策略相反，其削峰能力較弱，相對(duì)于全蓄冷的運(yùn)行策略，運(yùn)行費(fèi)用較高，但初投資較低。

空調(diào)的冷負(fù)荷分布趨勢(shì)對(duì)于冰蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性影響較大。在空調(diào)高峰時(shí)段，負(fù)荷呈高而窄分布時(shí)，采用冰蓄冷系統(tǒng)最為經(jīng)濟(jì)，這時(shí)候采用冰蓄冷系統(tǒng)能最有效的實(shí)現(xiàn)移峰谷。

4冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析實(shí)例

西安某一實(shí)際盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)，供冷給貴賓樓、酒店、信息中心、停車樓等多片區(qū)域，總空調(diào)面積為32.34萬(wàn)m2；兩座蓄冰槽共裝有蓄冰鋼盤(pán)管144臺(tái)，蓄冷量為29 600RTh，下面分析與評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性。

常規(guī)冷站是根據(jù)上述盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)日負(fù)荷設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)日總冷負(fù)荷為153 370RTh，尖峰負(fù)荷為10 210RTh。

兩種系統(tǒng)主要制冷設(shè)備構(gòu)成

盤(pán)管外融冰冰蓄冷系統(tǒng)主要制冷設(shè)備見(jiàn)表2。

表2　盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)主要設(shè)備

注：3臺(tái)800RT的冷機(jī)最多只能啟用2臺(tái)

常規(guī)系統(tǒng)主要制冷設(shè)備見(jiàn)表3。

表3　常規(guī)系統(tǒng)主要設(shè)備

4.2兩種系統(tǒng)初投資比較

盤(pán)管外融冰冰蓄冷系統(tǒng)初投資見(jiàn)表4。

表4　盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)初投資

常規(guī)系統(tǒng)初投資見(jiàn)表5。

表5　常規(guī)系統(tǒng)初投資

4.3兩種系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較

運(yùn)行費(fèi)用比較時(shí)間段為一個(gè)供冷季，6月1日～10月9日。西安峰平谷電價(jià)見(jiàn)表6。

表6　西安市峰谷電價(jià)時(shí)間

盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表7。

表7　盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表8。

表8　常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

4.4投資回收期

通過(guò)計(jì)算可得，此盤(pán)管式外融冰冰蓄冷系統(tǒng)的投資回收期：

投資回收期在5年之內(nèi)，可知此盤(pán)管式外融冰冰蓄冷經(jīng)濟(jì)性良好。

5結(jié)語(yǔ)

外融冰冰蓄冷系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比，初投資增加了67.4元；外融冰冰蓄冷系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比，每個(gè)供冷季可節(jié)省19.7萬(wàn)元；外融冰冰蓄冷運(yùn)行情況良好，3.4年即可回收初投資，之后的每個(gè)供冷季可比常規(guī)系統(tǒng)節(jié)省19.7萬(wàn)元，在設(shè)備運(yùn)行全生命周期內(nèi)(國(guó)內(nèi)取15年)可獲得228.5萬(wàn)元的收益。

近年來(lái)，更多地方推行了峰谷電價(jià)以及其他有利于冰蓄冷系統(tǒng)的政策，隨著此類優(yōu)惠政策在更多城市的實(shí)行，冰蓄冷系統(tǒng)一定可以更好地推廣并且被廣泛使用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王寶龍，石文星，李先庭.空調(diào)蓄冷技術(shù)在我國(guó)的研究進(jìn)展[J].暖通空調(diào)，2010，40(6).

[3]曹紅奮.冰蓄冷空調(diào)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].制冷，2002.

Techno-economic Analysis of Coil Tube Type External-Melt Ice-Storage System

Zhang Haitao，Wu Zhixiang，Zhou Min， Kong Xiangrui， Song Yangguang， Yu Pengfei

(Xi′anPolytechnicUniversity，Xi′an710048，China)

Abstract:The article briefly summarizes the economic evaluation methods of ice-storage system and a number of factors affecting the system′s economic efficiency.In addition，the article uses an engineering example of an external-melt ice-storage system to briefly explain its superioreconomic efficiency.

Key words:external-melt ice-storage system;economic analysis method;engineering project;investmentpayback period

文章編號(hào)：1674-9944(2016)02-0195-03

中圖分類號(hào)：TU831.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：張海濤(1991—)，男，陜西西安人，西安工程大學(xué)碩士研究生。

收稿日期：2015-11-03