基于新能源电站余电利用的辐射采暖系统能效优化研究

引言

新能源电站快速发展，发电剩余电力的高效利用成能源管理重要课题，传统余电处理利用率低，经济效益有限，辐射采暖系统因舒适性和节能潜力受关注，余电转化为采暖能源，可提升新能源消纳水平，降低采暖系统运行成本。实现这一目标，需协同优化能源调度、系统设计和运行策略，研究围绕余电特性与辐射采暖负荷的匹配规律，为余电高效利用与清洁供暖融合提供切实可行的技术路径与优化方案。

一、余电特性与辐射采暖系统能效瓶颈分析

新能源电站运行过程里，负荷常有波动，发电计划和实际需求也存在差异，由此会产生一定比例的剩余电能，这部分电能要是没得到有效利用，往往会经过弃电或者低价外送的方式来处理，这就造成了资源的浪费，从余电自身的特性来讲，其输出表现出间歇性和不稳定性，受气象条件、发电设备的运行状态以及电网调度策略的影响都比较大【1】。辐射采暖系统在供暖季有着持续且相对稳定的热负荷需求，这一点和余电的随机性之间形成了一定的矛盾，系统在对接余电进行供能的时候，需要借助储热装置、变频控制以及智能调度等手段，来实现电到热的平衡转换，以此保证供热的连续性和室内热环境的稳定，要是缺乏精准的负荷预测与余电匹配机制，就很容易造成热量供应出现波动，进而影响到采暖的舒适度和系统的整体效率。

辐射采暖系统的能效瓶颈和自身传热机理关系密切，系统经过辐射与部分对流把热量传到室内空间，热传递效率受辐射面温度、辐射角度、建筑围护结构热阻及室内空气流动状态影响，实际运行时，辐射面布置不合理或供水温度波动过大，会降低热量传递均匀性，让室内温度分布不均。管路热损失、控制精度不够、末端热惯性等，在余电转化供热时会放大能效损失，辐射采暖系统热响应速度慢，余电短时间供给变化难迅速转为有效室内热量，使得部分电能消耗没体现为有效热功输出。

能源利用层面，余电与辐射采暖系统存在电价机制和运行策略的不匹配，多数新能源电站余电出现在低电价甚至无经济收益时段，辐射采暖运行时间和室外温度变化关联紧密，多集中在早晚温差较大的时段，缺少蓄热调节与峰谷电价响应机制，余电利用率和经济性都会受限。部分项目设计时没考虑余电供热系统与建筑能源管理系统的深度耦合，控制系统不能实时优化余电分配与采暖运行模式，能效提升因此受进一步限制，余电特性的不稳定性、辐射采暖系统的热惯性、调度策略与经济机制的偏差，共同构成制约二者融合效率的主要瓶颈。

二、基于余电特性的辐射采暖系统运行优化与技术实施

实现新能源电站余电的高效利用，针对辐射采暖系统的运行优化，需要从能源调度、系统设计与智能化控制这三个层面来着手进行。

在能源调度方面，要建立起基于实时监测与预测的余电分配模型，把电站的发电数据、天气预报以及建筑负荷预测整合到一起，形成动态的余电供热策略【2】。引入大容量的蓄热水箱或者相变储热材料，能够在余电富余的时段进行热量的存储，而在余电不足的时候再平滑地释放出来，以此实现供热负荷的稳定性，在这个过程当中，配套使用的变频水泵与电子控制阀可以实现对流量与温度的精确调节，确保热量传递效率与室内舒适度都能得到兼顾。以蓄热水箱为例，新能源余电转换为热量后释放到蓄热水箱，科学计算水箱容积以保证采暖季设置在固定时长内的热量供应。蓄热水箱内合理设计布水器、温度传感器、压力传感器，形成温度梯度（顶部高温，底部低温），便于实时观察缓冲水箱内运行情况，同时可以根据温度分布计算缓冲水箱的实时储热量。

系统设计优化是提升余电利用率的重要环节，需要从结构布置、材料选型和能源互补等多个方面协同起来加以考虑，针对辐射采暖系统本身所固有的热惯性特点，在建筑平面与采暖末端相互结合的过程中，可以对辐射面的布局进行优化，让热量的分布变得更加均匀，从而减少因局部温差而带来的舒适度下降问题，提高辐射换热系数的途径有很多，包括选择具有高导热性的管材、增加辐射面与室内空气之间的有效接触面积，改善管路的保温性能来降低沿程的热损失。在地板辐射采暖的实际应用中，使用那些导热性能优良的填充层材料和高效的绝热层，可以有效缩短热量的传递时间，还能显著减少无效的热量散失，在管网设计方面，引入分区控制技术与双向回水系统，能够让系统在处于部分负荷工况下时依然保持较高的运行效率，更为关键的一点是，将余电供热系统与空气源热泵、太阳能集热器等其他清洁能源进行多能源互补设计，能够在余电不足的情况下实现平稳切换与高效供热，进而确保整个采暖季运行过程中的稳定性与经济性。

智能化控制层面，引入物联网与人工智能结合的建筑能源管理平台，实现余电供热全流程动态优化，配套气候补偿器，当室外温度发生变化时，气候补偿器通过对电动调节阀和供暖循环水泵进行调节和控制，使供水流量时刻随室外温度变化而自动调节，使供热量与房间所需热负荷时刻处于平衡状态。实时采集电站输出功率、储热状态、室内外温度及用户舒适度反馈，控制系统自动调整供水温度、流量分配及运行模式，机器学习算法分析历史运行数据，系统逐步形成最优控制策略，适应不同气候条件与用能习惯【3】。配合分时电价政策，智能系统在低电价与余电高峰时段主动加热储能装置，高电价时段或余电不足时减少运行功率，最大化经济效益与能源利用率，能源调度、系统设计和智能化控制协同作用，辐射采暖系统在新能源电站余电利用背景下实现高效、稳定与经济的运行模式，为绿色建筑与清洁供暖提供成熟工程应用方案。

结语

本文聚焦新能源电站余电利用与辐射采暖系统的能效优化展开分析，明确余电特性的不稳定性、辐射采暖的热惯性及调度策略与经济机制的偏差，是制约能效提升的关键因素。构建精准的余电供热匹配模型，优化系统结构设计，引入智能化控制平台，能有效提升余电利用率与系统运行经济性，多能源互补与储热技术结合，可提高供热连续性，不同运行工况下保持较高能效，为清洁供暖和绿色建筑发展提供可行技术路径与实践依据。

参考文献

[1]李志昌,冯耀锋.新能源电站电气设备运维检测方法概述[J].中国设备工程,2025(03):201-203.

[2]李翠环.基于新风系统低温辐射采暖的创新研究与实践[J].产品可靠性报告,2023(11):117-119.

[3]桑学勇,邱丽娜.余电外送数可观安全运行超万天[N].黑龙江经济报，2011-02-17（A01）.