高温熔盐新型储能技术“多维一体”构建低碳能源体系
发布者:admin | 来源:光热家 王工 | 0评论 | 1064查看 | 2021-10-21 09:40:28    

——储能技术支撑能耗双控多维一体实现绿色低碳发展


随着近期各省2021年新能源(光伏、风电)规划发展实施计划的逐步出台,加上近期能源消耗总量和强度“双控”措施的强力展开。“能耗双控”,一般是指既控制能源消耗强度(也称单位GDP能耗,能源在创造经济产值时的利用效率),也控制能源消费总量。


针对“十四五”期间碳强度下降18%的约束性目标分解到地方并加以落实,按照国家发改委上半年能耗“双控”晴雨表的预警,从9月份开始各地不同程度的出现限制高耗能相关企业产能的措施,拉闸限电是基于煤价上涨因素,加上能耗“双控”压力,在进入供暖季之前,采取一波强控措施,抓住中秋、国庆双节假期的阶段开展实施。


今年是“十四五”开局之年,也是国家对外宣示“碳达峰、碳中和”双碳目标政策加速启动之年。结合中央财经委第九次会议明确提出,全面贯彻能源安全战略,实现“碳达峰”的关键期、窗口期,构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。实施重点行业领域减污降碳行动,工业领域要推进绿色制造,建筑领域要提升节能标准,交通领域要加快形成绿色低碳运输方式。


高温熔盐新型储能技术是来源于大规模应用的光热发电技术领域的成熟安全储能方式,通过技术创新、产业融合、产业链整合,开展设计适用于工业蒸汽供热、清洁供暖领域新技术、燃煤机组大规模深度调峰机组延寿的跨界应用,满足化石能源减少替代绿色低碳发展需要。


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图1光热发电熔盐储能系统(摘自网络)


光热高温熔盐新型储能技术作为可再生能源新型储能技术具备高安全、低成本、大规模、长寿命、易回收等优势特点。


表1熔盐储能技术和化学储能技术特征对比


针对新型储能技术的开发应用从单一电网调峰线性思维向源、网、荷、储多维一体化思维转变;从以构建新能源为主体的新型电力系统思维,向构建清洁低碳安全高效的能源体系综合思维转变。


一维思考是仅仅站在目前电网本身的难题考虑,如何利用熔盐新型储能技术应用更多的作为(工业)用户侧可控负荷,解决新能源配置储能的比例要求和消纳新增新能源难题,这个是熔盐新型储能技术最低价值或者叫基础价值;基于它是作为目前在光热发电领域被证实的最成熟技术路径。


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图2单一电网思维示意图(图片摘自网络)


根据《国网能源研究院》的研究结果,针对新能源发电量占比超过10%之后的成长,每增长5个百分点的间歇性、波动性、不可精准预测的新能源发电量,就会给电力系统带来消纳成本8.8分/kwh;按照国家2030年前“碳达峰”目标要求,届时新能源消费占比超过25%的比例下,是现在比例上再增加15%以上的发电量消费占比,也就是意味着会带来消纳成本不低于0.264元/kwh的相关成本。


如果针对新能源的增长的储能比例由目前的10%,逐步提高到30%左右后,全部或者其中50%以上的储能占比,采用用户侧可控负荷熔盐储能后直接工业清洁热利用,将会是最有效的解决措施。


二维思考是绿色可再生能源替代行动,通过新能源增长新增熔盐储能与化石能源燃煤燃气锅炉的减少或融合利用,有效降低化石能源能耗总量。从新能源增长和化石能源减少双轨发展,向新能源配置储能与能耗减少直接利用实现增减挂钩。


图3熔盐储能能源站二维节点构想(摘自网络)


让熔盐储能技术为负荷侧绿色电能替代加速工业电气化,又能作为可控负荷在新能源大发时段消纳更大电量,从在网上储电到储电转热下网,减少电网拥挤难题,解决电网消纳调峰难题的同时,为工业用户提供绿色清洁热源的低碳发展路径。


针对二维思考的方式,重点是把目前以电网侧、电源侧为重点考虑调峰消纳难题的部分,稍作思想的转变,放到以用户侧储能的方式作为可控负荷,来平衡不稳定的新能源间歇性难题。


参考2021年1-8月份的发电利用小时数来看,燃煤火电机组日均利用小时数为12.45小时,风力发电约为6.25小时,光伏发电约为3.73小时;可以看出最大的问题是光伏的发电都基本上主要集中在11:30-15:30中午的4个小时范围内,特别是此间相对集中的光伏大发时段,必须要想尽一切办法把这个4个小时左右的宝贵的光伏发电量利用熔盐储能技术,作为用户侧可控负荷进行高效储存直接热利用,替代工业领域的燃煤燃气锅炉,把目前工业蒸汽的绝大部分用热全部利用这一部分新能源储能的机会进行增减挂钩,实施绿色电能替代,且作为可控可调负荷平衡新能源高比例增长的电力电量。熔盐储能技术作为可控、快速及时消纳新能源光伏电量的有效措施,将会给新型电力系统提供最佳储能保障措施。


三维思考是跳出电网不以电为中心的角度,重点考虑智慧综合能源体系的思维下,从绿色电能替代实现电气化新时代,促进消纳可再生能源利用,从综合能源体系的角度,结合冷热电多能互补,增加热泵提高节能综合能效,熔盐储能技术不仅仅可以输出热能,还可以输出电能、制冷、余热综合利用,作为能源互联网的中心节点,实现更大规模安全储能的目标,逐步从电力平衡的角色,转变为能源体系平衡的角色。


针对新型电力系统的治理模式,我们可以参考黄河水的治理方式,在传说中的上古时期到春秋战国,华夏先辈们基本采用的都是“疏通为主,围堵为辅”的策略,比如著名的“大禹治水”,大禹所采用的方法,就是沿着低洼的地势,动用大量人力开挖河道,让黄河沿着既定水道顺势进入大海。


图4综合能源体系多维构想(摘自网络)


作为新型能源体系来讲,特别是电力应用的“大海”就是工业体系,新能源“光伏”大发的中午时段,就好比凶猛的黄河之水,来势汹汹势不可挡,更不可能存到水库里了,一定要及时疏导就近消纳,熔盐储能技术的强大消纳能力正是新能源电量的大海,只要工业体系的正常运转,就可以更大规模的消纳更大电量。研究黄河治水之智,解决新能源高比例增长的能源体系治理难题,构建以新能源为主题的新型低碳能源体系。


四维思考是熔盐新型储能技术带动传统相关产业新业态转型高质量发展;熔盐新型储能技术,不仅仅能够带动熔盐储热新材料产业的转型高质量发展,同时作为大规模应用到热能装备、金属钢罐、换热系统、压力容器、电加热系统等传统制造业的新业态升级转型,更可以解决全国因禁煤后的相关传统锅炉企业的升级转型发展。


图5能源低碳装备转型储能示意图(摘自网络)


还能够带动电加热器、电力电工、电力建设等相关行业的再一次发展转型新赛道,为推动世界能源装备最大规模的产业链发展向最大低碳崭新能源装备制造强国转变的市场机遇。


五维思考是助力实现能源结构快速转型,特别针对燃煤机组的低碳零碳发展路径,提供最佳解决方案。


基于我国的北方地区冬季供暖需求的现实,能源结构煤为主需要长期伴随,采用熔盐储能技术针对新能源增长的储能比例增长作为可控消纳负荷为主,同时透过同比例增长的模式,逐步向非供暖季燃煤机组大比例关停的方向迈进;用电晚高峰顶峰电源的难题全部由抽水蓄能和燃气机组为主的路径来解决,不管是从规模和寿命,灵活性的速度和安全考虑,也就是在非供暖季时段的电源主要以新能源为主。


图6燃煤电厂零碳发展思维重构(摘自网络)


供暖季的特殊时期,需要考虑燃煤机组的重新启动,一是平抑新增供热负荷的难题,同时平抑新能源发电量骤降的现实问题,采用新能源与燃煤、燃气耦合运行的方式,用户侧储能发挥更大比例消纳新能源的功能,从而解决供暖季负荷增加,主力新能源出力下降,电源和负荷矛盾加大的难题。


伴随着能源“四个革命、一个合作”工作开展,加速迈进绿色低碳新时代、新业态、新发展理念,加速构建清洁低碳安全高效的能源体系;大力推动光热熔盐新型储能技术在电源侧、电网侧、负荷侧、综合能源体系中的更大规模利用,控制化石能源总量;与新能源跨越式发展的储能要求,透过创新、智慧、数字化技术的应用,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动;从多维一体角度深化电力体制改革,共同携手构建以新能源为主体的新型电力系统。


加快用户侧可控负荷储能应用与传统化石能源增减挂钩,加速绿色电能替代,助力解决能耗双控难题,实现能源双碳目标落地。


注:本文由山西常晟新能源科技王工(13810518839)供稿,欢迎行业朋友联系交流。

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