孙伯宇 杨凡

摘 要：氧化镁的导热性能和材料成本经济性良好，氧化镁储能系统输出的水温范围为30℃～90℃，冬季可用以采暖系统，夏季运行时90℃的高温水可以进入热水型溴化锂机组，供空调冷水，用于制冷系统。经过对其应用进行经济性估算，该技术较适用热价较贵而电价较为便宜的条件下，也适合在冬季弃风地区采用，减少弃风，提高收益。

关键词：氧化镁；储能经济分析

1 蓄热材料介绍

近年来提出了一种新型的固体电蓄热技术，该技术通过电热丝将热量储存在由蓄热能力较强的固体材料集成的装置内，以获得较高的显热蓄热温度。固体电蓄热装置是蓄热电锅炉的一种形式。一般固体蓄热介质的质量比热只有水的1/4左右，但其密度往往是水的2倍以上，蓄热温度最高能达到800℃甚至更高[1]。因此综合来看，固体蓄热介质的蓄热能力与同体积的水相比理论上要高出5倍左右，在一定程度上降低机房占地面积及设备的初投资。

固态蓄热材料的容积热容量一般比较高，可承受的温度变化幅度也很大。金属氧化物中，高含量的氧化铝和高含量的氧化镁皆有较高的热容量，但是氧化镁的导热性能和材料成本要比氧化铝好一些，因此是储热材料的绝佳选择[2]。

2 氧化镁蓄热系统介绍

一种典型的蓄、放热循环系统如图1所示。

该系统包含固体电蓄热器、保温层、蓄热介质、热风循环、热交换器、热水循环等部件。

固体电蓄热器：设备中的发热管，通过电阻丝发热，将电能储存在固体蓄热材料氧化镁中，电能向固体蓄热材料的能量转化效率高达95%。

保温层：包在固体电蓄热部件上，保温层需要有效防止热量流失，采用纳米保温隔热材料，设备每天的热损耗低于2%。

蓄热介质：高密度的氧化镁陶瓷特殊材料的蓄能块中间砌有管道，电阻丝从中穿过。氧化镁吸收电阻丝发热释放的热量，通过提高自身显热，储存能量。高密度的氧化镁陶瓷特殊材料的蓄能块，储热密度大，可吸收900℃高温[3]。

热风循环：通过热风循环系统风道将空气送入固体电蓄热模块中，蓄热介质释放热量于空气中，被加热的空气进入气—水换热器。空气在设备腔体内部循环，设备内部腔体中设置有空气存储腔体。

热交换器、热水循环：风机将空气送入气—水换热器和内部的循环数进行热交换，输入的冷水被加热后由循环水泵送入输水管线，供给热用户；输出的热水温度可以根据室内外的传感器进行输出水温调节。

3 系统投资估算

以3000kW规模的氧化镁蓄热系统为例，系统投资估算如下：

电加热单元15.1万元、固体合金蓄热体151.5万元、绝热保温层0.12万元、单级或多级热交换器组28.8万元、空气循环离心风机组4.75万元、低压电功率供给柜组3.4万元、自控柜12.8万元、传感系统18.15万元、钢制设备组架及设备外壳21.1万元、风机轴承部冷却系统2.48万元、换热设备连接组件1.8万元、施工安装及其他费用40万元，共计300万元。

根据估算，氧化镁蓄热系统单位造价约1000元/kW。

4 系统经济性分析

用电电价与供热价格为影响系统经济性的关键影响因素，本报告分别分析了系统简单静态收益率达到5%和8%时，不同的供热价格对应的用电成本如下。

表1 供热价格与用电成本对应表

[供热价格-元/kWh 用电电价-元/kWh 静态收益率5% 静态收益率8% 0.10 0.0511 0.0486 0.16 0.1022 0.0983 0.22 0.1534 0.1480 0.28 0.2044 0.1977 0.34 0.2555 0.2474 0.40 0.3065 0.2970 ]

5 結束语

该系统输出的水温范围为30-90℃，冬季运行时可适用于地暖、风机盘管、暖气片等采暖末端形式，夏季运行时90℃的高温水可以进入热水型溴化锂机组，供空调冷水，用于制冷系统。经过对其应用进行经济性估算，该技术较适用热价较贵而电价较为便宜的条件下，也适合在冬季弃风地区采用，减少弃风，提高收益。

参考文献：

[1] 廖晋.固体电蓄热装置的传热特性研究[D].哈尔滨工业大学，2014.

[2] 胡庆福，胡晓湘，宋丽英.中国专用氧化镁开发现状及其发展建议[J].化工进展，2005（1）：28～31.

[3] 胡松涛，宋仁江，刘光乘，张浩庭.中国专用氧化镁开发现状及其发展建议[J].化工进展，2005（1）：28～31.