冰储能

利用可再生能源供暖与自然制冷——采用ONI的系统技术

冰蓄能系统利用水在相变过程中结冰时的结晶热能,作为热泵的高效热源,夏季还可作为自然制冷的热汇。

由此形成一套可再生能源供热/制冷系统,特别适用于同时要求节能、运行安全及规划清晰的项目。 ​作为您的单一联络点,ONI将全程为您提供支持,从分析与规划、融资到实施及售后服务。

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高效且灵活

使用冰加热系统的优势

在规划和审批条件限制下仍需满足高供热和/或制冷需求的情况下,冰蓄能系统便能充分发挥其优势。该系统将热泵与冰蓄能装置相结合,既能利用环境能、地热能、太阳能以及结晶热进行供暖,又可在夏季利用自然冷却。

1) 高能耗生产(例如:塑料/金属、汽车零部件供应商)冰蓄能系统
全年为热泵提供稳定的热源,并在制冷时减轻自然冷却的负担,从而降低夏季的电力消耗。此外,无需进行深层钻孔,这简化了审批流程并降低了风险。

2) 化工/制药/医疗技术及高要求商业建筑​
此类场所通常对温度、可用性以及同时满足供热和制冷的需求有复杂要求。冰蓄冷系统被用于灵活实现供暖和制冷,通常与热泵配合使用。其优势在于系统维护需求低,且可重复再生,从而确保高运行安全性。

3) 行政办公楼及既有建筑改造​
这些领域可受益于可持续的夏季制冷,且审批手续简便。冰蓄冷系统无需深层钻孔即可实现建筑的自然制冷,从而简化规划流程,并利用免费的自然环境能量和结晶能量。

这就是您应该选择 ONI 的理由

从分析到投运

与我们合作,您的冰蓄能项目将按以下流程进行

1. 初步洽谈与目标规划:我们将明确应用场景、目标(成本、二氧化碳排放、供能安全)以及供热/制冷需求。

2. 数据采集与负荷曲线:我们将收集必要的基础数据:运行时间、负荷曲线、温度水平以及现有系统(液压系统、终端设备、储能/控制)。

3. 可行性与系统逻辑:我们将评估现场的技术可行性(安装、管道路径、集成),并确定系统设计原则:热量提取/再生、结晶能利用以及夏季运行的自然冷却潜力。

4. 方案规划与接口:提供 2–3 种方案(例如:侧重供暖 vs. 供暖 + 自然冷却),包括系统示意图、接口清单及明确的职责划分。 ​

5. 经济性与决策文件:为协助做出明智决策,我们将提供一份简明的管理文件,其中包含资本支出(CAPEX)/运营支出(OPEX)框架、效益预测及风险分析(TCO/ROI逻辑)。

6. 实施准备与移交:我们将具体落实时间表、责任分工以及(如适用)补贴/融资方案。

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系统逻辑概述

术语与系统逻辑
 

冰蓄能系统

冰蓄能系统是一种低温热能存储装置,通常是埋在地下、与热泵配合使用的水箱。该系统将水冷却至接近0°C,使其部分结冰,在此过程中释放出的结晶热被用作能源。 该储能装置利用水向冰的相变原理,通常无需保温层即可运行。为恢复储能,可通过太阳能、室外空气、余热或地热对储能装置进行解冻。

相变中的势能(潜热) 

指在相变(例如水变成冰)过程中,在不改变温度的情况下被储存或释放的能量。 当水在0°C结冰时,温度保持恒定,同时会释放潜热。水的熔化焓约为333–334 kJ/kg,这相当于将1 kg水从0°C加热至约80°C所需的热量。 因此,一个10 m³的蓄冰装置大约可以释放或储存900–930 kWh的热量。

冰储能系统的季节性使用与按小时使用

A) 按小时使用:储能装置可在一天内平衡用电高峰,通常通过环境热能或太阳能迅速补充能量。

B) 季节性利用:能源可储存数周或数月,例如将夏季热量储存以备冬季使用,冰储能系统凭借潜热和地热储存特性,在此方面尤为高效。

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适用于不同应用领域的冰蓄能系统

当系统需要应对负荷波动,或需高效整合太阳能空气吸收器、地热或余热等能源时,冰蓄能系统尤为适用。常见应用场景包括建筑改造/既有建筑、光伏/太阳能热能混合系统,以及那些通过稳定的蓄能运行显著减轻热泵日常负荷的应用。

面积、与现有液压系统的集成以及运行策略(夏季/冬季、停机、部分负荷)等边界条件是设计的主要驱动因素。

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电池储能系统

集装箱式电池储能系统是一种可扩展的储能解决方案,旨在确保运营过程中电能的灵活供应。 

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压缩空气系统

我们提供涵盖压缩空气供应各方面的完整解决方案。从系统评估、规划和安装,到与现有网络的集成,以及后续的维护服务。

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常见问题

冰蓄能常见问题解答

效率主要取决于热源温度、温差、蓄热容量以及运行策略之间的相互作用。关键在于热泵能否持续获得“良好”的热源条件,以及蓄热系统能否有效平滑负荷波动(部分负荷/峰值负荷)。 此外,液压系统、控制系统以及其他能源(例如太阳能空气吸收器、地热、太阳能热能)的整合,也会直接影响年能效比。实际上,差异主要并非源于单个组件,而是源于一个具有清晰运行逻辑的协调整体系统。

冰蓄冷系统最常与盐水-水热泵结合使用,因为将其集成到稳定的源回路中相对容易控制。关键在于热泵必须适应所需的温度水平(供暖/工艺)和负荷曲线,且运行时不应长期超出合理的运行范围。 此外,控制策略也起着关键作用:调制、运行周期以及与储能系统的协同必须经过合理设计,以确保在相关负荷工况下保持高效运行。根据具体项目需求,若需以其他方式应对特定峰值或温度需求,采用混合方案也是可行的。

结晶能(结晶热)正是冰储能系统能在紧凑的体积内提供大量可用能量的原因。 在实际运行中,这意味着:储能装置不仅能“基于温度”缓冲能量,还能通过相变提供额外热量。这在负荷波动时尤为有用,因为储能装置既能吸收负荷峰值,又能稳定热源温度。在系统逻辑中,会针对性地利用结晶作用,确保热泵在有利条件下运行,避免因热源条件不稳定而导致运行效率低下。

这取决于目标温度、负荷曲线、集热面积以及期望的运行策略。光伏发电主要通过电力发挥作用:它可以满足热泵的用电需求,从而降低运行成本,尤其是在自用电策略与运行时间匹配的情况下。 太阳能热利用可提供特定温度水平的热量,并可根据系统设计直接接入储热罐或供暖回路。当环境热能作为热源既稳定又在面积利用上合理,且能为源回路带来益处时,太阳能空气吸收器便具有吸引力。实际上,决定因素并非单个组件,而是该组合能否稳定热源,并在日常运行中切实减轻热泵的负荷。

当建筑整合、可用空间或现有基础设施成为考量因素时,储热器的“结构形式”可能成为项目中的关键因素。例如,采用类似蓄水池的解决方案有助于合理安置储热器或利用现有条件——但该方案必须符合热功能要求并适应系统集成。 其中,连接方案、可访问性、水力/源回路设计以及夏季/冬季的运行模式尤为重要。这种方案是否合理,取决于边界条件和整个系统的目标蓝图,而非仅由储热器的概念本身决定。

在许多情况下,资助计划可能具有重要意义,尤其是在项目涉及可再生能源或替代化石能源时。能否获得资助以及是否具有经济可行性,取决于项目类型、温度等级、系统方案以及正式要求(证明材料、申请时间、文件记录义务)。时机至关重要:通常必须在委托/实施之前,就项目分类和申请事宜进行明确的确认。 我们将协助您规划项目架构、建立必要的数据基础,并选择切实可行的资助途径,以确保投入与收益相匹配。