可再生能源储能技术及其综合利用方案

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1、上海电力2014年第6期可再生能源储能技术及其综合利用方案赵钦铭(1．福建省地质工程研究院，福建福州350001；2．融汇(福建)置业有限公司，福建福州350001)摘要：目前我国大多数住宅供热水系统及空调采暖系统普遍存在大量消耗有限的常规能源且能耗大。例如在长江以北地区的冬春季采暖大多数采用燃煤，它不仅浪费有限的煤资源，而且热利用率低，还造成环境污染，是目前在我国北方经常出现雾霾天气的元凶之一。本文提出的“可再生能源储能技术及其综合利用方案”是针对正在实施的城镇化建设提出配套方案。关键词：地下含水层；异季储能；水源热泵；换

2、热器循环水；采灌互换中图分类号：TM619文献标志码：B高温蓄热指温度超过100℃以上，它主要利0引言用物质的相变热，同时也利用物质的热容量。岩石或粘土层是一种极不良的热导体，它具在含水层结构中，水体积一般仅占5～有很小的热导率。国外有人作过测定，热传递通10，而其岩石骨架则占95～9O。由于砂石过厚仅十米的岩石大约需要三年时间，这就是为等岩石骨架的加热温度可超过100℃以上不相什么在地表有大的季节性的温差变化，而地下室变，并具备极低温的蓄冷功能。所以在开采或灌或窑洞凡乎保持恒温；为什么在寒冬地下管道不人地下水的过程中，地下

3、水沿着孔隙或裂隙通道冻结及北方窑洞可用作冬存蔬菜保鲜的原因。运移的同时，并向其周边岩石骨架交换热量或冷同理，地下水(井水)之所以相对于外界气温量，所以地下含水层实际的储热或储冷量是地下呈夏凉冬暖，也是由于它深埋于地下含水岩层中，水采灌冷热量的2O～30倍；而且其上部普遍有一层很厚的隔水隔热岩层才能l地下含水层储能保持恒温的道理。由于地下水水温随自然地理环境、地质条件利用地下含水层储能是一项新的节能技术工及循环深度不同而变化。近地表处为变温带，变艺，它属于水文地质学的范畴，又属于能源动力工温带之下的一定深度为恒温带，地下水温不

4、受太程范畴，是当前世界上许多国家解决能源危机、扩阳辐射影响。大能源资源的方法之一。潜水含水层处于近地表处，其水温受外界气含水层储能是一种非传统的节能的供热供冷候等因素的影响较大，是变温带，且易受污染。而工艺，它是利用地下岩层的孔隙、裂隙、溶洞等储承压含水层由于一般处于地下深处，其水温几乎水构造以及地下水在含水层中流速慢和水温变化不受外界因素的影响，是一恒温带。所以说，只有小的特点，用管井回灌的方法，将大气环境中冬季处于一定深度的承压含水层才能被用于保温丰富的“冷”或夏季廉价的“热”，季节性地储存在储能。地下含水层中。关于蓄热

5、问题，蓄热分低温蓄热和高温蓄热由于灌入含水层的冷水或热水有压力(水头两种，例如太阳能暖房、干燥器、热水等的利用一差)，推挤了原来的地下水而储存在井周围含水层般只需100℃以下的温度，仅须低温蓄热。里。随着灌入水量的增加，灌入的冷水或热水不低温蓄热一般利用外界物质的热容量，如水、断地向四周运移，从而形成了“地下冷水库”或“地盐水、油料及砂石等的热容量就比较大，这类蓄热下热水库”。当生产需要时再抽取使用，在冷、热材料消耗量大，价廉且无须利用相变热(其中砂石不是同时需要的场所实现供冷、供热。这种利用及油类加热温度可超过100℃，甚

6、至达25O℃不地下水含水层储存冷水或热水的技术方法称为地相变)；下含水层储能。一2O一2014年第6期上海电力地下含水层储能可分为储冷和储热两大类以解决温泉水开采与利用的矛盾；就可以解决温型。含水层储冷是指冬季将净化过的冷水用管井泉井开采量有限的地段，采用储能技术后，能使供灌人含水层里储存，到夏季抽取使用，即“冬灌夏水量翻倍的效果。用”；含水层储热是指夏季将高温水(温泉水、太阳储存方式按温泉水温分为直接储存(大于能热水器的多余水、发电厂或工厂余热水)，经净55℃)与加温后储存(低于55℃)或储存后加温三化后用井灌入含水层里储

7、存，到冬季抽取使用，即种，三种储存方式井的结构均采用灌采两用井；而“夏灌冬用”。依据含水层可容纳的储存量大小及保温能力，又由于地下含水层具备保温与蓄热吸冷功能，分为异季储存、周储存与日储存(见后述)。所以它可以用于储能。地下含水层的储存空间巨2．2太阳能热水器储能与利用方案大(约近十万至几千万立方米)，这么巨大的库容太阳能热水器的产水能力与太阳照射强度、量，是目前技术条件下任何地面工程、建筑结构工连续日照时间及背景气温等密切相关。从太阳光艺、承载安全及投资都无法解决的实际问题，而在照El夜交替、季节变化等特点可看出：在夏季太

8、阳含水岩层中，由于有砂砾卵石等岩石骨架的支撑照射的强度最大，连续日照时间最长，背景气温也及百万年以上的固结作用，所以它可以胜任。最高；而在冬季则相反，强度最小，连续日照时间而利用上述异季储存与利用方式，就可以使最短，背景气温也最低。粗略计算冬夏产水能力下述的可再生能源开采与利用的矛盾得到统