基于PCM的区域供热和制冷季节性热能存储系统的技术经济优化和可行性

基于PCM的区域供热和制冷季节性热能存储系统的技术经济优化和可行性

相变材料（PCM）具有相对较高的能量密度，是一种极具吸引力的季节性热能存储解决方案，可用于转移负荷。然而，选择正确的设计参数（例如存储大小和相变温度）并非易事，因为这些参数与存储的预期季节性运行紧密相关。

本文提出了一种用于确定基于PCM的季节性热存储规模的组合设计和操作优化框架，该框架可以捕捉存储在显热和潜热阶段的动态行为，及其对连接的热泵和冷却器效率的影响。所提出的方法被表述为混合整数二次约束规划问题，并应用于以供热为主的地区的案例研究。

研究发现，最佳PCM熔化温度等于供热需求供应温度，因此无需热泵来放电存储。存储的最佳运行需要潜热和液相的完整充电和放电循环。更高的2排放价格不会导致2排放量显著减少，但存储规模却会降低，从而提高存储的加热覆盖率，从而减少2排放量并节省成本，而这可以通过光伏集成进一步增强。

经济分析表明，除非考虑到存储量减少等其他好处，否则PCM成本应下降4倍，以使该解决方案在季节性存储方面具有经济可行性。