我国目前在大部分地区，尤其是经济发达地区，实行了峰谷电费大额差价的政策。即在早上7点钟至晚上11点钟时段，实行高位电价，大约在0.8元-1.2元/kWh（有的地区甚至更高）；而在晚上11点钟至早上7点钟时段，实行低位电价，大体在0.2元-0.3元/kWh（有的地区甚至更低）。
如此大的电费差价，就是为了鼓励用电单位，尽可能的在大众用电低峰时段使用电能，这样既可以大幅降低我国大部分地区的电力负荷（有的地区甚至已达到不堪的程度），又能大幅提高我国电力使用的效率。同时，又能间接达到降低热电厂整体废气排放指数，因为夜间热电厂的锅炉与发电机不能停止，必须照常运行，又因为夜间用电负荷的大幅减少，所以很多的电能被无功损耗掉了，且废气的排放也依然继续，这就相对提高了废气排放指数。
由此，一项新的技术应运而生：谷电储热，即利用国家低谷电价政策，在低谷电价时段，将电能转换成热能，将热能存储于储热设备中，待白天释放使用。
1、谷电储热技术
谷电储热，即晚上利用低价谷电，通过电加热装置，将热量储存于储热设备中。在白天，将单元中已经储存的热量根据需要释放出来，其蓄热供热的本质是“消峰填谷”，即将白天用电高峰、电价高时段的电力负荷通过储能的技术手段“平移”到夜间用电低谷、电价低时段；通过储热-放热过程的依次循环，利用峰谷电价差，为客户节约大量的电力费用。其中 “削峰填谷”示意图如下。
随着电力负荷逐年增长，用电峰谷差值也会相应增大，会使得低谷电时段的电能造成极大的浪费，大力开发低谷电能的储能应用技术已经成为必然。
开发谷电蓄热储能利用与直接利用电能或者其它清洁燃料供热技术相比具有以下优势：1）无污染、零排放；2）有效转移了盈余的峰谷电力，实现了电力资源动态的合理利用； 3）采用廉价的低谷电，大大降低了用户的成本； 4）不受当地热源（如天然气、蒸汽）紧张限制使用的困扰。
2、谷电储热供热水的应用
（1）项目概况
我公司某生产厂职工浴室原供热水方式为太阳能-空气能系统+蒸汽系统，考虑到浴室较前期建设时开放时间延长、使用人数增加，空气能泵近乎全天候开启耗电，加之同等使用条件下，蒸汽费用大于电费，且相对于当前主流的节能技术，使用成本过高。为降本增效，在公司范围内挖掘新的技术节能点，便将该项新技术作为试点项目应用在本次浴室改造方案中，将谷电储热与原供热水方案中的太阳能-空气能热水系统相结合，同时提高浴室用水稳定性及舒适度。
（2）系统供热负荷设计
该浴室每月用水量约为500-900t（按最大用量900t考虑用水量），热水出口温度65℃，热水供应时段为早晨7：00-9:00，下午15:00-24:00，项目设计用水量按照现阶段用水量1/3考虑，即每天用水量约为10t。供水入口温度为15℃，由于洗澡时需将热水与凉水搭配供水，搭配后温度为45℃，供水温差取30℃。按照热负荷Q=cm△t，可得： Q=4.2×103J/（kg·℃）×10t×1000×（45℃-15℃） =1260MJ，即350kWh
（3）设备选型
①相变储能设备选型
在供热时段内，系统供热350kWh，选取单台相变储能设备储热量为180kWh，需相变储热设备数量:N相变=350kWh/180kWh=1.94,需2台相变储热（其中相变储热是利用材料在发生相变的过程中吸收或释放热能而进行能量存储的过程）设备。
②电加热设备选型
项目每天正常供热时段耗电量57kWh，需在7小时谷值电期间由电加热设备制取，所需电加热设备功率:P电加热设备=350kWh/7h/0.95=53kW，电加热设备型号选择为60kW电加热设备1台。
（4）运行方式
①智能控制系统
储能供热系统安装有智能电表、热量表、流量计、电磁阀、电动三通阀、电动调节阀及压力数据采集器、温度数据采集器、室内外温度监测点等多组智能仪表和模块。
智能控制系统能够实时采集供热系统的耗电量、供热量、需热量、系统实时流量、系统压力温度、室内外温度等多组实时数据，并且数据能够通过网络上传至云端，最终实现系统的自动化运行，实现系统无人值守。
②夜间运行（蓄热阶段）
该模式下，PLC 自动控制系统启停，按照事先编写的程序自动运行，不需要人员进行现场操作。夜间谷电期间（23:00～7:00），由于车间洗浴时段为早晨7:00-9:00，下午15:00-24:00， 故谷电储热时段从第二天凌晨0:00 开始至早晨7:00 电加热设备启动，向相变储热设备蓄热。
③白天运行（放热阶段）
调试完成后，PLC 自动控制系统启停，按照事先编写的程序自动运行，不需要人员进行现场操作。 白天供热负荷主要由蓄热设备承担。循环泵继续运行，调整放热阀门及换热器阀门的开度控制换热器释放热量，经过循环泵再次进入储热吸收热量后进入换热器换热。
（5）项目收益
项目2020年12月投用以来，缩短了空气能泵补充太阳能的制热运行时间，快速满足职工浴室用热水时间，由原来30分钟，提快至5-10分钟出热水。 项目通过增加储能设备，取代了现有能耗费用高的蒸汽系统，并缩减了空气能泵2/3运行时间，即将谷电蓄热技术与原供热水方案进行了有效整合，形成了完整的谷电储能节能利用系统，实现了职工浴室消峰填谷能源费用节约，根据运行以来的实际用能量，在用水量不变的情况下，节省了费用7万余元。
结束语：发展储能是国家“十四五”节能规划的重点技术。后期在公司将以此案例为试点，识别并推广和应用储热储能节能新技术，在节能减排的同时为公司节约更大的成本。
参考文献：
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