熔盐储热技术:目前大规模中高温储热技术的首选
发布者:admin | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 10384查看 | 2021-06-28 13:55:21    

CSPPLAZA光热发电网讯:“当前显热储热已充分发展,潜热储热是研究热点,热化学储热尚未成熟,开发储热密度高、传热性能好、蓄热温度范围宽等高性能的储热技术是未来的发展方向。”


6月22-23日,由中国清洁供热平台主办的2021年第三届中国储热大会在常州召开,上海电气集团股份有限公司中央研究院(以下简称上海电气中央研究院)技术总监张艳梅作了题为“熔盐储热技术的研究现状及应用”的主题演讲。


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双碳目标下,储热有望迎来更好发展机遇


张艳梅介绍称,储热技术具有储能容量大、储存周期长、成本低等优点,据相关专家测算储热成本大概可以做到储电成本的1/10甚至更低,相比其它储能技术,储热更适合大规模储能的需求。


国际可再生能源署(IRENA)《创新展望:热能存储》报告显示,到2030年,储热装机的容量大概将增长到800GWh以上,中国的储热装机规模目前已达到1.5GWh。


同时,据《2020年全球及中国热能储存(材料)产业深度研究报告》预测,全球热能储存产业市场规模将从2020年的1.94亿美元增长到2025年的4.05亿美元,复合年增长率为15.9%。


张艳梅表示,在2030、2060双碳目标下,储热技术有望在清洁供热、火电调峰、清洁能源消纳等方面迎来较大的发展空间和机遇。


熔盐储热技术:目前大规模中高温储热技术的首选


熔盐储热是一种显热储热技术【详见如下储能技术分类表】,利用材料在升温或降温过程中的温差而实现热能存储,在整个工作温度范围内,储热材料始终保持液态。


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熔盐材料具有“四高三低”的优势,使储热系统具有适用范围广、绿色环保、安全稳定等优点,是目前大规模中高温储热技术的首选,可广泛应用于火电灵活性改造、清洁供热、可再生能源消纳等领域。


据CNESA(中关村储能产业技术联盟)储能产业研究白皮书2021相关数据【详见下表】,全球投运的储能项目累计装机达191.1GW,其中熔盐储热累计3.4GW。而中国投运的储能项目累计装机达35.6GW,其中熔盐储热累计0.5GW,主要都是应用在光热发电项目。


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独特的储换热一体式单罐熔盐储热系统


近年来,上海电气中央研究院在储热材料开发、关键设备研制、系统设计集成等技术方面形成了独有的知识产权体系,申请专利40多项,技术成果达到了国际先进水平。


目前基于所开发的熔点低、储热密度高的熔盐储热材料,自主开发了单/双罐熔盐储热系统,并分别在实验室及工程项目上得到了成功应用。


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表:上海电气单/双罐熔盐储热系统相关参数


据张艳梅介绍,为了充分节能降本,上海电气中央研究院开发出了独特的储换热一体式单罐熔盐储热系统。与目前市场上常规单罐熔盐储热系统不同,上述单罐熔盐储热系统采用了非常规的斜温层设计,其充热/放热过程中均不需要通过熔盐泵将低温/高温熔盐泵出储热罐来实现充热/放热过程,罐内熔盐处于不流动状态,熔盐在储罐内直接被加热并储存,放热时将水或其他换热介质通入储换热一体设备与熔盐换热将热量释放。因此储换热一体式单罐熔盐储热系统无需管路电伴热系统,大大降低了系统的建造成本,提高了熔盐系统的安全性和稳定性,大大增加了产品竞争力,目前该产品已通过CMA、CAL、CNAS等认证。


张艳梅指出,该单罐熔盐储热系统主要适用于蒸汽用量低于10t/h的应用场景,单个系统规模不能做的太大,但可以根据不同用户需求,通过不同模块叠加来实现用热需求。通过实际测试,在设定蒸汽温度为180℃时,上述单罐系统7分钟可产生蒸汽,整体区域温度波动在整个放热过程中为±0.5℃。


熔盐储热技术的几个典型应用场景


1、光热发电。张艳梅指出,熔盐储热技术应用于光热电站其特点是将储热和传热介质合为一体,简化了整个电站设备组成,有利于后期的运维。同时可以提高太阳能的利用效率,减少功率波动,提高电力系统灵活性;促进电网平稳性输出,缓解新能源电力发展过程中的限电问题。


2、清洁供热。方案特点:可以将弃风/弃光电、低谷电等电能储存起来,在需要的时候释放,减少用户用能成本;提高整个系统的能源利用率;可实现削峰填谷,平滑光电、风电的输出功率,提升新能源发电的消纳能力;为食品加工、纺织等企业提供稳定持续的蒸汽、热风等高品质热源。


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表:几种清洁供热技术对比


据张艳梅介绍,熔盐储热系统产生蒸汽的运行成本与谷电价格成正比,电价为0.1~0.35元/kWh时成本为75~265元/t,与燃气锅炉和电锅炉相比具有很好的经济效益。


3、移动储热供热,方案特点:无管路热损失,热能利用率高;可实现废余热高效回收利用,节能减排双收益;无需管道铺设,投资少、运行成本低;设备运行灵活,操作安全简单;可实现供热管网辐射不到的企业或工厂。据悉,目前上海电气也已开发出相关产品。


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4、火电灵活性改造,方案特点:减小供热机组热负荷,或增大供热机组发电出力调节范围,提高电厂的运行灵活性;通过调峰给用户供热提高电厂的经济效益;突破供热对机组电负荷调节的限制,实现能量的梯级利用。


张艳梅表示,利用熔盐储热技术进行火电改造一般有两条技术路线,一种电加热熔盐,一种是蒸汽加热熔盐,电加热熔盐目前技术相对来说比较成熟,而采用蒸汽加热熔盐的研究不多,上海电气已联合相关单位开展相应的研究,目前已开发出适用于火电调峰场景下的双罐熔盐储热系统。


5、综合能源服务,方案特点:通过不同类型的能源的互补耦合,为用户提供高效智能的多种能源供应,提高能源利用率;实现能源生产和环境治理的融合,减少污染物排放和降低企业用能成本;提高清洁能源的使用比例,优化能源结构。

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