削峰填谷

       数据中心是不折扣的耗电大户,研究报告显示数据中心的全部电量消耗, 制冷占到 40 %左右 , 节能降耗是现在数据中心的发展趋势,而降低制冷系统能耗是数据中心基础设施能耗的关键。

       随着国家建筑节能政策的完善,固定电价的数据中心会越来越少,相反执行峰谷电价的数据中心将成为标配;同时随着数据中心安全标准的逐步完善,越来越多数据中心配置.2(N+X)、N+X (X=2~N)等冗余空调系统,利用部分冗余机组在夜间电价低谷时段蓄冷,在电价高峰时段释冷,削峰填谷既能保证空调系统运行安全,又可节约可观的运行费用,是一种数据中心双赢的节能技术。

  • 应用背景
  • 技术优势
  • 系统形式
  • 严格的安全检测
  • 独具特色的布水器组合
  • 实时的监控系统
  • 积累项目经验&运营分析
  • 相关技术要求
  • 相关政策

近年来我国电力供应出现的一个明显特点,就是夏季白天的“峰值”负荷与夜晚的“谷期”负荷的峰谷差很大,使电网的负荷率降低。集中空调是重要的用电大户,也是造成电网峰谷负荷的主要原因,而蓄能空调装置则是解决这个问题的一个有效办法。所谓蓄能空调,就是将电网负荷低谷期(如夜晚)的电力用于制冷或者制热,通过利用蓄能介质将冷(热)量储蓄起来,在电网负荷高峰期(如白天),再将冷热量释放出来用于建筑物的空调末端,以承担高峰期空调所需的全部或者部分负荷。通过采用这种蓄能技术能够实现削峰填谷,是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一。我国政府部门实行了电力供应峰谷不同的电价政策,随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大,为蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件。一方面,随着峰谷电价比的加大,用户采用蓄能技术将大大减少其空调的运行费用,降低用电成本,提高企业效益。另一方面,采用蓄能技术能够移峰填谷,有利于提高电网负荷率,有利于电网的安全经济运行。

符合下列条件之一时宜采用水蓄能式空调系统:

l 执行峰谷电价,且差价较大的地区

l  建筑负荷高峰和电网高峰时段重合,且在电网低谷时段建筑负荷较小的工程;

l  逐时负荷的峰谷悬殊,使用常规系统会导致装机容量过大,且大部分时间处于部分负荷下运行的工程;

l  电力容量或电力供应受到限制的空调工程

l 要求部分时段备用制冷量的空调工程;

l  要求提供低温冷水,或要求采用低温送风的空调工程;

l  区域性集中供冷、热的采暖供冷工程。



首先,利用分时电价政策,可以大幅节省运行费用。即在电价高时少用或不用电,把蓄存的能量释放出来使用,而在电价低时多用电,把制得的冷或热量储存起来。一般情况下,峰谷时段的电价比可达3:1或4:1,因此每年节省的运行电费是相当可观的。

北京2014年执行阶梯电价政策       第二,水蓄能系统可以减少制冷主机装机容量和功率达30~50%,相应地,减少热泵主机和水源井(或地埋孔)等的装机容量和配置数量。

第三,减少一次电力初投资费用。由于制冷系统设备装机功率下降,电贴费、变压器和高低压配电柜等费用均可减少。另外,由于电力系统的优惠政策,蓄能系统可以争取到电贴费减免的额外优惠。

第四,由于主机设备满负荷运行比例增大,可充分提高设备利用率,且设备运行效率较高。

第五,蓄冷系统可作为应急冷源,停电时可利用自备电力启动水泵供冷,减小应急电源配置。因此,蓄能系统在运行管理上具有更大的灵活性和更广的适应性。



水蓄能系统根据系统形式的不同可以划分为:开式水蓄能系统和闭式水蓄能系统。

l 开式系统

l闭式系统


       


严格的安全检测

水蓄能罐在出厂检测包括:

·产品技术特性

·外观及几何尺寸检验

·压力试验

·探伤无损检测(第三方检测)

·蓄能性能检测

   Froude数、Re、斜温层厚度、有效容积利用率、蓄能设备阻力等。


常见的布水器形式按综合布水形式分有上下自然分层型、左右隔板自然分层型;按布水器形状分有管式布水器和板式布水器;按几何形状分有H型布水器、八边形布水器、圆盘辐射型布水器等;按材质分有钢制布水器、塑料布水器和陶瓷布水器等。

    根据项目性质不同选择不同布水形式,在很多项目中为保证布水效果往往选择两种以上形式进行组合布水。如:中石化河南油田下二门联合站水蓄冷项目,采用八边形布水器、孔板式布水器联合布水形式;山东东营黄河论坛水蓄冷项目,采用管式布水器、孔板式布水器联合上下自然分层布水形式等。




英沣特水蓄能设备中沿着温度梯度方向设有等间距的温度探点,并可以配置一套独立的控制面板,可以实时监测并显示蓄能装置中的温度变化时刻及斜温层的厚度,可以通过采集界面上剩余能量百分比时刻体现蓄能设备的有效容积和利用率。使用户能随时读出蓄能装置中的能量使用情况。自控系统中自带各种报警功能,包括释能完毕报警,高压状态、低压泄露报警等。


英沣特蓄能设备控制系统界面


自2007年以来,公司共承接了全国范围内几十个水蓄能项目,积累了丰富的项目经验,同时针对多个典型项目进行运行检测和分析。

现对其中一个项目(北京用友软件园二期)做具体分析说明:

该项目建筑面积28.5万平米,系统形式地源热泵+水蓄冷、水蓄热,采用开式非承压水蓄能钢罐;蓄水体积为5500m³,夏季负荷23888kW,冬季负荷18282 kW ,在2013年投入运行的有北区17号楼和13号楼,总建筑面积为36500㎡,设计日总冷负荷为2883KW,通过几个蓄能周期的检测分析蓄能设备平均每个周期总释冷量为25121.03 KWH,而机组在每个周期循环总蓄冷量为28227.45 KWH,发现蓄能罐在这个蓄、放冷周期中有冷量损失,蓄能罐的冷量有效利用率为:η=89%,说明本系统蓄能罐达到了很好的使用效果。

经过整个夏季的运行经济分析:这个夏季耗电409507.82KWH,若采用常规热泵系统估算耗电343578.27 KWH,根据峰谷电价,整个夏季节省运行费用21.2万元。若全套系统都使用,蓄能罐闲置时间较短,则每年运行费用节省会更多。





闭式罐

1、蓄冷罐制造须由有压力容器制造资质的定点厂家完成。

2、设备出厂需由国家权威机构进行的性能检测。

3、设计制造应遵守国标GB150-2011,罐体焊接需满足《钢制压力容器》(GB 150-2011)等国家标准规范要求。

4、厂家蓄冷装置应具有独立知识产权,并已获得专利证书。

5、厂家需出具蓄冷罐的结构计算书,并提供深化设计图纸。

6、水蓄能罐的有效容积不低于80%。

7、厂家需出具布水器深化的布水器水力计算书(包含温度、阻力、流速、等指标参数,并采用专业软件对蓄冷罐在本项目工况下的蓄冷及释冷状态进行演示模拟)。

8、厂家需出具蓄冷罐保温的计算书,并且要高于以下标准。根据《供冷供热用蓄能设备技术条件》(JG/T 299—2010)要求,蓄冷设备24h热损失率应小于5%,蓄热设备24h热损失率应小于6%。

9、蓄冷罐需安装温度测量系统,用于监测蓄冷罐放冷速率情况,温度传感元气件采用知名品牌通用元气件。

10、闭式蓄冷罐验收,需同时需提供以下资料:

1)产品合格证

2)水压试验报告

3)无损检测报告

类塔式容器

1、罐体焊接需满足《钢制焊接常压容器》(JB/T 47001—2009)等国家标准规范要求。

2、厂家蓄冷装置应具有独立知识产权,并已获得专利证书。

3、厂家需出具蓄冷罐的结构计算书,并提供深化设计图纸。

4、水蓄能罐的有效容积不低于80%。

5、厂家需出具布水器深化的布水器水力计算书(包含温度、阻力、流速、等指标参数,并采用专业软件对蓄冷罐在本项目工况下的蓄冷及释冷状态进行演示模拟)。

6、厂家需出具蓄冷罐保温的计算书,并且要高于以下标准。根据《供冷供热用蓄能设备技术条件》(JG/T 299—2010)要求,蓄冷设备24h热损失率应小于5%,蓄热设备24h热损失率应小于6%。

7、蓄冷罐需安装温度测量系统,用于监测蓄冷罐放冷速率情况,温度传感元气件采用知名品牌通用元气件。

8、竣工后施工单位应向建设单位提交下列技术文件:

1)材质合格证明书。

2)基础复测记录。

3)隐蔽工程(封闭)记录

4)储罐几何尺寸检查记录

5)蓄能罐强度及严密性试验记录

6)蓄能罐试水沉降观测记录

7)储罐底板真空试验记录

8)焊缝渗透探伤检查记录


1、我国在94年电力部郑州会议上,正式将蓄冷空调系统写入国家红头文件,被列为十大节能措施之一。

2、国家经贸委办公厅颁发的经贸厅技[1997]298号文件将蓄能空调作为今后的重点发展项目。

3、国务院发布[1998]32号文件更强调了加快推广包括蓄冷空调在内的各种削峰填谷的技术措施。

42004527日,国家发展改革委、国家电监会在《加强电力需求管理工作的指导意见》文件中第十一条指出:各省(区、市)政府应大力推广蓄能,包括蓄冷、蓄热等转移负荷类技术措施。各地区要加快建设和完善电力负荷管理系统。负荷监控能力应达到本地区总用电负荷前70%,引导电力用户主动转移高峰负荷。

5、2005年,政府颁布《中华人民共和国可再生能源法》(中华人民共和国主席令第三十三号),明确指出:国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域。

62006年,北京市人民政府办公厅文件加快发展循环经济建设资源节约型城市2006年行动计划中指出:节电方面,继续推行峰谷电价政策,安装2万块商用分时电表;研究相关政策,推广应用蓄冷空调,鼓励应用节能型家用电器和高效风机、水泵、电动机、变压器。

72006年,中国建筑科学研究院制定并发布《绿色建筑评价标准》(GBT50378-2006)。其对民用建筑和公共建筑的节能标准做了明确规定,为绿色建筑评选提供标准,以鼓励绿色建筑建设。

8绿色建筑评价原则中将采用适宜的蓄冷蓄热技术和新型节能的空气调节方式作为其中一项。

9、2009年,中华人民共和国发展和改革委员会发布《关于做好2009年电力运行工作的通知》,推动移峰填谷政策的实施。各地电力运行主管部门、电网企业要继续推进电力负荷管理系统的建设和运行,加快蓄冷、蓄热项目建设,促进用电负荷移峰填谷,保障电网安全。

10、2011年,中华人民共和国国务院发布《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》,推动建筑节能政策的实施。通知要求制定并实施绿色建筑行动方案,从规划、法规、技术、标准、设计等方面全面推进建筑节能。新建建筑严格执行建筑节能标准,提高标准执行率。

112012年4月,中华人民共和国财政部提出《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》,其中指出:2012年奖励标准为:二星级绿色建筑45元/平方米,三星级绿色建筑80元/平方米,绿色生态城区给予资金定额补助5000万元。

12、2012年,中央财政部和中华人民共和国发展和改革委员会发布《电力需求侧管理城市综合试点工作中央财政奖励资金管理暂行办法》,对通过实施能效电厂和移峰填谷技术等实现的永久性节约电力负荷和转移高峰电力负荷实施奖励政策,对采用电蓄冷(蓄热)供冷(供暖)技术产生永久性转移高峰电力负荷的改造或新建项目,奖励标准分为三档,分别为:350元/千瓦、450元/千瓦、550元/千瓦。

   13、2013年,中华人民共和国发展和改革委员会提出《住房城乡建设部绿色建筑行动方案》,方案提出需大力推行绿色建筑节能工程建设。