“相变蓄热”打开高寒地区清洁供暖市场

  一进入冬季，各种便捷式取暖神器便会在市场上火热起来，其中一种叫“掰掰热”的暖手宝已在市场畅销很多年。这种暖手宝只需轻轻一掰即可均匀发热，冷却后变为固态，在热水里一泡又恢复为原来的液态，供重复使用。

  谁曾想，这种基于“相变蓄热”的小小暖手宝同类技术理念竟已用在了更大的取暖舞台——相变蓄能电供暖（下称,电蓄热“热池”技术），为东北地区清洁取暖提供了新思路，也为促进新能源利用开辟了新路径。

  于2017年投运的长春理工大学基础实验实训中心分布式蓄热供暖项目（下称，长春理工大学实训楼供热系统），作为迄今国内纬度最高、东北地区在案统计顶级规模的相变蓄能电供暖项目，以及吉林省电供暖产业的重点示范项目，已经成功运行了4个供暖季。事实上，其经受住了东北严寒地区的环境考验，成为高寒地区实施清洁取暖的有效可行方案。

  11月的长春，温度已低至零下9℃，寒意甚浓。作为典型的东北高寒地区城市，长春按统一规定已于10月20日真正开始启动冬季供暖。

  11月13日下午，在长春理工大学实训楼供热中心，办公区暖意融融。在与办公区仅一门之隔的机房，电锅炉正在带动整个供暖系统有序运转。耳边虽有机器轰鸣，却让记者感受到暖暖的安心。

  据项目运行方——贺迈新能源科技（长春）有限公司（下称,长春贺迈新能源）副总经理关景伟向记者介绍，供热中心设备总投资760万元，配置3台760kW电锅炉，与100台HM-059H500型热池系统、相应控制管理系统，以及电力设施热力管网建设等。

  供热中心所服务的长春理工大学实训楼总高42.6米,包含地上10层、地下局部一层，建筑面积近3.9万平方米，实际供暖面积超过4.8万平方米。项目于2017年供暖季投入运行，当年即通过吉林省能源局等五厅局联合审核，被列为吉林省电供暖产业的重点示范项目。四年来，该供热项目高效、经济保障了整栋建筑的冬季独立稳定用热。

  “我们采用电蓄热‘热池’替代市政热源，以末端散热片或地暖进行供暖。白天峰电时段由热池给建筑供热；夜间谷电时段，电锅炉在给建筑供暖的同时，也为热池充热。在紧急停电时，也可启动后备电源给系统和循环泵供电，由热池直接给建筑供暖。”关景伟说。

  记者了解到，根据吉林省物价局发布的蓄热式电采暖价格政策，长春理工大学实训楼供热项目电价在平时段每度电为0.54元，峰电时段每度电为0.78元，谷电时段0.28元，在此基础之上，作为大用户，通过市场化交易，每度电还能再降5分钱。

  “长春市集中供热采暖费每平方米31元，作为示范项目，我们向学校按每平方米29元收取费用。除先期一次性获得每平方米28元、总计108万元的省级示范项目补贴外，我们最大化依靠采用谷电供暖，平抑电网的峰谷电价差，同时深度挖掘学校自身的行为节能，如在白天供暖8小时，寒假（48天）及夜间只需维持保温运行，系统整体节能降耗成效明显。在清洁供暖领域创新求变的同时，实现了既定的校企共赢目标。”关景伟指出。

  整体测算，按现行政策价格机制，项目8年内即可收回投资。4年实践探索表明，未来如若服务同样的采暖面积，项目在设备与电力设施投资、系统优化运行、电价以及人工等方面还有进一步下降空间，即便供暖费标准上涨已成必然趋势，仍可有望将投资回收期控制在5年左右。“我们对这项技术在清洁供暖领域的推广前景充满信心。”关景伟说。

  在我国北方地区全面强调清洁取暖的当下，解决方案是否高效、经济、稳定，直接影响居民冬季生活的质量。然而在东北地区，冬季漫长严寒，昼夜温差大，温度常常低至零下30℃，可选清洁高效取暖技术路线非常有限。因此，当前东北地区不少小城镇还处在小煤炉供暖的阶段，农村地区清洁取暖更是基本空白。

  气代煤作为北方地区推进清洁取暖工作的主流技术路线之一，因东北地区天然气普及率低，采暖成本过高、政府补贴不堪重负，工作推进非常缓慢。

  以吉林省为例，有测算显示，且不提建设成本，该省“煤改气”锅炉供暖运行成本平均每平方米就超过53元，比本省当前居民供暖高出近一倍。仅就长春而言，如果大面积采用天然气采暖，每年仅补贴运行的成本政府就要拿出2—3亿元。

  在此背景下，电代煤成为东北地区开展清洁取暖替代工作的主要方向。记者通过调查了解到，很成熟的技术路线有电直热、耐火美砖固体蓄热锅炉、空气源热泵（热风机），以及蓄热式电锅炉采暖等。

  公开信息显示，截至目前，吉林、辽宁、黑龙江东北三省均已出台了电采暖的价格支持政策与补贴政策。

  相比较之下，电直热是公认的效率最低、成本最高取暖方式；固体美砖蓄热锅炉所需储热温度高达700—800℃，不仅安全性没办法保证，且固体材料蓄热性能衰减很快；其他如热风机、空调等，在东北地区也极易“水土不服”，特别是在冬季极寒天气情况下，实际成效常常难以达成预期。

  反观分布式电蓄热供暖技术，其规模大可到一栋楼宇，一个小区，甚至一片区域，小可至一户人家，最大特点是热能就近利用。“由于可最大化使用低价谷电，经实践证明，‘热池’电供暖技术将成为经济可行的东北地区清洁取暖方式。”长春贺迈新能源经营策划经理马牧天对记者说。

  不仅如此，据测算，相变储热投资仅为蓄电池的20%。伴随虚拟电厂、源网荷储协调运行的深入发展，蓄热式电供暖技术在为用户暖冬的同时，其在电力辅助服务市场的价值还将进一步释放。

  在马牧天看来，特别对于热需求比较大的东北地区而言，相变蓄热电供暖技术如果得以推广使用，对于发展提高清洁电利用比例，促进新能源发展，减少弃风弃光具有里程碑意义。

  与此同时，结合东北农村地区已经建成的大量光伏扶贫项目，未来，如果能将“热池”技术与光伏扶贫电站相结合，也将有望填补东北地区农村清洁取暖市场空白，实现农民增收与生活改善双赢。

  采访中记者通过调查了解到，长春理工大学实训楼供热系统所采用的“热池”电供暖技术由贺迈新能源科技（上海）有限公司自主开发。截至目前，相关发明专利已申请20余项。

  “正如电池的充放电一样，‘热池’技术可实现热能的储存和可控的释放。”长春贺迈新能源总经理靖继贤向记者介绍，“热池”相变材料可根据不同气候环境的需要，灵活设置材料组合配方，温度区间可根据不同场景需要设定在-112℃—1000℃之间，且能够突破6500次充放热循环，确保20年以上常规使用的寿命。目前通过测试的材料组合配方已有50多种。

  据介绍，长春理工大学实训楼供热系统采用的蓄热材料就将相变温度设定在86℃，当热池温度氏于86℃时由电锅炉为热池充热，这时蓄热材料由固态转为液态；高于86℃时，热池为采暖水加热供建筑用热，这时蓄热材料由液态转为固态。实践表明，该相变材料热转换率超过96%。

  从实际表现看，近年来，蓄热式电暖器、蓄热式电锅炉等产品已在全国多地获得广泛应用，技术可靠性在高寒高海拔的青海、西藏地区也已得到验证。

  “‘热池’技术在促进可再次生产的能源消纳、余热回收以及大自然昼夜温差利用等方面，均可提供突破性节能减排解决方案。”靖继贤指出，清洁供暖领域之外，在工业领域蒸汽、烘干、冷链冷库、以及电力调峰、光电光热、航空航天等领域，该技术均有望开创全新时代。

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