随着乌鲁木齐对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强，电驱动热泵系统的应用增多，其中空气源热泵不受资源条件限制，应用前景更广。由于乌鲁木齐电力企业的迅速发展和居民生活水平的不断提高，居民和商业用电比例急剧增大，加大了高峰负荷，电网峰谷差，进一步拉大。由于我国电网的调峰能力较弱，直接影响供电安全和质量，为合理利用资源，优化配置，电力部门鼓励使用低谷电，以有效缓解电网压力，达到削峰填谷的目的。
 
        为促进低谷电的应用，乌鲁木齐电网制订了电力供暖优惠措施，拟实行分时制电价，低谷电时段长达10h（00:00-08：00,15:00-17:00），具备电力供暖的可行性。电力供暖优惠措施主要是针对低谷电蓄能供暖方式，如果将电驱动热泵和辅助热源用电也纳入优惠范围，则低谷电应用渠道会更多。                                                                                
 
        近年来，不少科研人员研究空气源热泵的低温适用性，低温空气源热泵的制热性能已有较大的提高；采用喷气增焓压缩机的低温空气源热泵机组在严寒地区已有应用实例。
 
        乌鲁木齐属于严寒地区，采用空气源热泵系统时，冬季随室外温度降低，热泵制热量和能效下降，从系统容量配置合理性和经济性角度考虑，需要设置辅助热源。确定辅助热源容量时需要选择平衡点温度，但影响空气源热泵供热良好的经济平衡点温度的因素众多，难以准确选择。因此笔者针对电网峰谷差较大地区，通过对谷电时段分布和气象参数的分析，寻求既能充分发挥热泵节能效果、又能充分利用低谷电的方法选择平衡点温度；同时对低谷电辅助热源空气源热泵系统的供暖期能效和运行费用情况进行计算和分析。
 
         空气源热泵系统以低谷电作为辅助热源时，为充分利用低谷电，可以采用电锅炉加开式蓄热水箱的辅助热源方式，系统较为简单，造价较低。
 
1   空气源热泵系统低谷电辅助热源容量的确定。
 
1.1平衡点温度的选择
        空气源热泵系统平衡点温度较低时，热泵机组容量相对较大，电锅炉容量较小，会增加系统初投资；同时，热泵机组长时间在部分负荷下运行，能效低，运行费用高。平衡点温度较高时，热泵机组容量相对较小，电锅炉容量较大，可能影响热泵的节能效果。平衡点温度主要与3个方面因素有关：一是热泵机组本身的机械性能和制热性能；二是建筑物围护结构的热工性能和热负荷特性；三是当地的气象条件。
 
        由文献可知，在乌鲁木齐这样的严寒地区使用低温空气源热泵机组供暖时，考虑结霜除霜损失后，机组供暖期平均能效比可达2.45。当按室外温度区间配置多台热泵机组时，可有效避免机组长时间在过低的部分负荷下运行。在此技术条件下，空气源热泵系统设置辅助热源是出于提高系统经济性的考虑。

        鉴于空气源热泵系统平衡点温度极难选择，且国内已有多篇相关论著，本文不讨论如何准确选择平衡点温度的问题。但要确定空气源热泵系统辅助热源容量时，又必须先选择平衡点温度，因此，本文仅针对电网峰谷差较大地区采用电驱动空气源热泵系统时，为充分利用低谷电，依据气象参数分析的方法来选择平衡点温度。该方法从寻求充分发挥热泵节能效果和充分利用低谷电的结合点出发。一方面，当室外温度高于平衡点温度时，热泵单独运行的时间占供暖期总时间的比例很大；另一方面，当室外温度低于平衡点温度时，电辅助热源尽可能多地用低谷时段电力，对电网削峰填谷、缩小峰谷差能起到切实的作用。下面以乌鲁木齐为例，用气象参数分析法来选择平衡点温度。
 
       乌鲁木齐供暖室外计算温度为-19.5℃，供暖天数153d，总供暖时间3672h，低谷电时段（00:00-08:00,15:00-17:00）每日共计10h。由典型气象年逐时参数报表可筛选出乌鲁木齐供暖期室外干球温度区间分布时间，见表1。

 
        表1中2行室外温度分布对接点温度（如上行温度分布＜-9℃，下行温度分布≥-9 ℃，两区间对接点就是-9 ℃）就是可供选择的平衡点温度，2行室外温度分布供暖期出现时间之和为供暖期总时间3672h。
 
        从表1中可以看出，有部分时间室外温度在低谷电时段以内，有部分时间则出现在低谷电时段以外。如供暖期低于-9 ℃共计1497h，其中在低谷电时段出现839h。低于平衡点温度的室外温度时间若过多地出现在低谷电时段以外，要想充分利用低谷电，电辅助热源就需要设置蓄热装置。蓄热用锅炉、蓄热装置容量和运行时间也可作为选择平衡点温度的考量因素。
 
        利用表1中参数可计算出空气源热泵单独运行时间占供暖期时间的比例、电辅助锅炉启动时间占低谷电总时间的比例、蓄热装置需运行时间。计算结果见表2。

 

        在表2中还列出一个工程示例，说明不同平衡点温度下空气源热泵机组、电辅助锅炉、蓄热用电锅炉以及蓄热水箱的容量配置情况，以从设备容量配置了解系统经济性，有助于选择较佳的平衡点温度范围。
 
        表2中，可先排除-9℃和-15℃作为平衡点温度，前者因热泵单独运行时间不到60%，不能充分发挥热泵节能效果；后者因电辅助锅炉启动时间占谷电总时间不到20%，不足以对电网削峰填谷、缩小峰谷差起到切实的作用。-14~10 ℃区间，平衡点温度越低，热泵单独运行时间越多，系统节能效果越好；但热泵容量及投资增大。平衡点温度越高，电辅助锅炉启动时间越长，可充分利用低谷电；但电锅炉及投资增大，运行费用升高。由此看来，-13~11 ℃区间是较好发挥热泵节能效果和较充分利用低谷电的温度范围。在这个温度区间，电辅助锅炉、蓄热用锅炉、蓄热水箱容量和运行时间均较适中，系统经济性也好，可作为平衡点温度选择范围。不同使用功能的建筑可在这个范围内选择平衡点温度。
 
        电网峰谷差较大的地区采用电驱动空气源热泵系统时，为使辅助热源充分利用低谷电，在难以选择经济平衡点的情况下，可以采用该方法。

   

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