模块熔盐储热新技术
发布者:xylona | 0评论 | 750查看 | 2024-11-08 11:51:38    

在10月25日于浙江•湖州召开的2024第五届中国储热大会上,浙江昱华新能源科技有限公司(简称:浙江昱华)董事长毛华兵出席会议并作《模块熔盐储热新技术》的主题演讲。


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图:毛华兵


毛华兵先从行业痛点开始讲起,指出火电、热电和新能源存在的痛点如下:


1、火电调峰调频考核重,现货交易在即,灵活性改造很迫切;

2、煤电减碳的任务很重,技改压力更大;

3、热电昼夜供热不平衡,夜间热源多余,白天供热不足,能源很浪费;

4、热电联产的发电与供热在很多时段难以兼顾,顶峰能力不足;

5、新能源电力消纳困难,弃风弃光严重;

6、新能源配储能成本很高,建后成了摆设;

7、光热发电投资大,成本居高不下。


上述痛点怎么解决?毛华兵表示,综合起来最佳解决方法应该是建热量仓库,即:建蓄热设施。


据毛华兵介绍,储能三大主要方式:


1.电化学储能:成本高、寿命短,主要在用户侧;

2.抽水储能:投资大、选址难,只能在电网侧;

3.蓄热储能:很适用在发电侧和用热侧。


储热三种技术:


1.水罐储热:温度局限在0~100℃,能源等级下降;

2.固体储热:产出的蒸汽温度有限,运营成本高;

3.熔盐储热:容量大、寿命长、成本低、技术成熟、性能稳定和环保性好等六大优点。


毛华兵重点介绍了熔盐储热:


熔盐储热


熔盐:高温时为液态并有高比热容的无机盐,目前使用的几种熔盐液态温度在100~650℃,正好与工业蒸汽温度相符。

熔盐储热:把热和电转化的热量通过熔盐升温吸存,利用装置在另一时段熔盐降温而放热,实现热量的倒时差,放热产出蒸汽再用于供热或发电。

传统的结构:双罐熔盐储热系统、单罐熔盐储热系统。

目前的使用场景:1.太阳能光热发电;2.火电厂灵活性改造;3.企业供热和余热利用。


据毛华兵介绍,传统熔盐系统目前所面对的状况如下:


1.占地大,几千平方,甚至上万平方;

2.只能一次性规划和建设,初始投资很高;

3.结构庞大,各种配件功率大和要求高,采购和更换成本高;

4.系统复杂,安全隐患多。出现故障维修艰难,单一故障均会导致整体停运,若罐体泄露会导致重大事故;

5.运营时必须保持熔盐液态温度,长开电伴热,边储热边耗电,运维成本很高。


模块熔盐储热新技术


如何改变传统熔盐储热系统所面临的现状?毛华兵主要从核心思路、核心产品、功能及技术原理、显著优势、应用场景等六个方面介绍模块熔盐储热新技术。


一、核心思路


技术方向:一开始就确立研制一种电蓄热和蒸汽蓄热通用,既能保留熔盐和固体储热的优点,又能克服现存的缺点,结构类似电池的模块储热装置。


技术思路:化整为零和合零为整。把庞大的罐体系统化整为零,把蓄—放—换热的功能设施集成浓缩在模块箱体里,再用搭积木的方式叠装成矩阵整体,完成大项目的需求。


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技术的独特性:完全跨越了罐体储热的技术路线,绕开了传统储热存在的问题和局限性,功能完善,优势显著,技术创新。


二、核心产品


毛华兵表示,储放换热一体的模块箱体内浓缩了蓄热、放热、换热功能,代替了冷罐、热罐和换热器。单个箱体面积10㎡,体积5~6m³;十多个蓄热模块叠加组合成一个蓄热单元,该单元有电加热、熔盐泵,可独立运行,占地10㎡。目前,功率15MW以上,蓄热单元为10㎡。


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图:储放换热一体的模块箱体


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图:蓄热单元


多单元并联组成大容量矩阵型的蓄热系统,300MWH的熔盐蓄热装置占地不到300㎡,传统的储热系统超过3000㎡。


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图:蓄热系统


三、功能及技术原理


1、蒸汽蓄热


蓄热:将高参数的蒸汽导入,在箱体内降温、凝结,热量释放留在箱体内。

放热:给水进蓄热箱体,水吸热变高温蒸汽,用于供热。


毛华兵表示,模块箱体的原理就是高温热量的储存器,把热量倒时差。


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图:蒸汽蓄热方案特点


2、电蓄热


蓄热:熔盐经电加热升温,注入模块箱体,熔盐在箱内流动释放热量。

放热:给水进箱体,水在箱体内不断吸热升温到一定温度从顶部排出,温度可达550℃。


电蓄热的原理特点:蓄热和放热是不冲突的路径,可同时进行,充当高温电热锅炉和启动锅炉。


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图:电蓄热特点


3、电—热综合蓄热


电—热综合蓄热综合蒸汽蓄热和电蓄热的优势,先蒸汽蓄热,再电蓄热进一步提高了蓄热温差,出来的蒸汽可用于发电,经测算电能转化效率可达60%,与抽水蓄能相近,但投资比抽水蓄能省,建设快并简单,是火电企业非常理想的储能方式。


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图:电热综合蓄热


毛华兵总结三种蓄热方式的技术原理,蒸汽蓄热为热—热,电蓄热为电—热,电—热综合蓄热是电—热—电。


四、模块熔盐储热技术的显著优势


一个产品一定要讲述其优势特点,毛华兵将该技术优势分为四大类别,如下表所示:


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五、广泛而实用的应用场景


毛华兵介绍,模块熔盐储热技术应用场景更为广泛,涵盖电源侧、电网侧、用户侧、储能侧:


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毛华兵指出,针对电力不平衡电网侧最应发挥作为,并提出“建立分布式电-热转化存储站”的观点。


我国电能40%最终用于产热,低谷电不到总体的20%,站在宏观思考,电和热都是国家宝贵的能源,应一视同仁,电网应把富余的低谷电和不稳定的弃风弃光全部转化为热能,用熔盐储热等技术储存并适时为热用户供热,既减少电能浪费和储能投入,又减少下游天然气和煤的使用,减碳环保。以往电网只在电上作文章,在发电侧调控发电指标和调峰考核,造成弃风弃光,用现货交易让电厂亏损供电;在用户侧提高峰谷差价和搞电化学储能,让企业增负担;在中间搞抽水蓄能。这些局限性操作只带来能源和财富的巨损,电网就应发挥自身的地位、优势和担当,建立分布式电-热转化存储站体系,用转换用途的跨界方法替代储能手段,才是一举多得的利国利民之举。


六、解决新能源配储能和弃风弃光的三个新方法


1、建模块储热站,把弃风弃光转化成热量储存,供应蒸汽和居民采暖,既能解决弃风弃光,又能低成本无碳的方式供热;


2、用模块技术建储热型发电站,把弃风弃光转换成高温热量并适时发电,三分之一的转化率下成本不到0.5元/度,比光热发电成本省,投资简单;


3、把新能源配储能的投资转移到周边或自己系统内的火电厂,火电厂实行灵活性改造具备深度调峰能力,充当新能源发电的调节器,统筹发电上网是最经济科学的方式,既没有投资浪费,又解决了弃风弃光。


项目案例


一、甘肃某电厂熔盐电储热工程化试验项目


2018年完建了规模为2.5 MW*8h电加热熔盐蓄热深度调峰的示范工程装置。可稳定生产425℃/3.3MPa的过热蒸汽。系统经四年的运行验证,安全、稳定、可靠,并达到预期效果,通过了甘肃电科院的性能检测,深得电厂的认可。


此项目由浙江昱华独立出资、设计、开发、生产、建设、调试、完善和运营,并做到了熔盐储热的集成化和模块化,熔盐泵的短杆化和国产化,加热器的常规化,化热方式的独创性,整个系统的精细化和简洁化。此项目的成功标志模块熔盐储热技术的诞生和成熟,为后期商业化应用打下了基础。


二、内蒙某电厂蒸汽熔盐储热项目


2022年,华能集团应用浙江昱华的模块技术,在内蒙某电厂筹划了“火电厂高温蒸汽熔盐储热技术开发与工程示范”的科技项目。


2023年5月15日建成投运,成为国内首个采用蒸汽为热源的煤电耦合熔盐储能工程,获得了国内首台套,并经第三方机构检测,本项目热能存储转换效率为99.06%,性能完全达标。


2023年9月,华能集团为此组织了全国性的学习推介会,几十位电力领导和专家前去现场参观了解,轰动了整个电力行业。


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图:业内众多专家和领导参观学习内蒙项目


三、山东某电厂熔盐电储热项目


山东某电厂(4×320MW,2×680MW)是华能集团工业供汽最大的电厂,供汽需求1200t/h,缺口达300t/h左右,供汽违约风险大,应对机组调峰和现货交易的能力差,2021年受电网考核近3000万元,热电解耦需求非常迫切。


为提升调峰调频和顶峰供汽能力,华能集团规划了此电蓄热模块熔盐储热项目。设计的指标是:储能容量30MW×6h,调峰增加18万kWh,温度200~400℃之间,调频AGC响应速率提0.5%Pe/min。


此项目将给电厂带来八大利好:提升机组的调峰、调频和顶峰能力,提高容量补偿和降低两个细则考核,提升机组的供汽能力、供汽品质和煤效。经预算每年将带来2000多万的直接和间接收益,8000多万的投资预计3.5年收回。


此项目已经投运,是目前容量最大的火电机组耦合熔盐储热项目,也是国内外最具代表性的火电新型储能项目。建设期间就有多批业内人士前往现场参观。


浙江昱华是此项目的核心技术和系统装置供应商。


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四、即将实施的内蒙古某开发区绿电项目


内蒙古某地方政府为解决当地弃风弃光,筹划了244MWh的电蓄热熔盐储热项目,每次能把24万度电转为高温热量,为当地供蒸汽和供暖。


此项目是一举多得的新能源调峰系统,既减轻新能源配储能的投资,又减少弃风弃光的浪费,又推动当地新能源项目的落地和发展,同时为当地企业和居民提供绿色廉价的热量。


后续项目发展


浙江昱华技术近年得到华能集团的赏识和力推,现已成熟过硬,可放心使用。


几大电力集团和多家省级能源集团已跟浙江昱华深度交流,陆续立项合作,多家地方电厂做了深度调研,都很青睐本技术。


多家高校和科研机构在跟浙江昱华交流合作,并认为本技术不同于单罐储热,是全新的储热技术,完美度无与伦比。


西北、华北和东北是我国重要的新能源产地,新能源降成本和消纳是重中之重,本技术大有用武之地。


华东和华南等发达地区是用能用电大省,电力的调峰调频和高效利用是重点,各能源生产和使用企业很看好本技术。


广阔前景


2024年6月24日国家发改委和国家能源局已下发高强度的降碳文件,要求至2025年煤电降碳20%,至2027年降碳50%,电厂配套模块熔盐储热是提高调峰能力、减少低负荷运营和提高煤效的理想手段。


我国已实行电力辅助服务和即将现货交易,以及电网的调峰调频考核,一系列政策驱动电厂灵活性改造,占地少和成本低的模块储热是几千家火电及热电企业的首选。


我国双碳目标下新能源发电必将大规模递增,急需解决弃风弃光的转换能力,利用模块储热技术更加经济有效。同时巨大的消纳任务倒逼火电利用本技术进行灵活性改造,充当新能源发电的储能调节器和发展助推器,让两大发电领域有机统一和共存共赢,推动双碳目标早日实现。


模块熔盐储热是崭新的物理储能技术,寿命三十多年,成本远低于其他储能,有着广阔的前景和社会价值,是推动能源发展的里程碑。它的应用将改善发电与用电的不协调关系,消除我国电力“昼夜、地区和发电品种”的三大不平衡,让高代价的化学电池回归移动电源的职能。


附:附浙江昱华新能源科技有限公司简介


浙江昱华新能源科技有限公司前身研发太阳能光热发电,取得了非凡的创新成果。2015年转型致力研发蓄热储能新技术,自筹资金数千万元,打造了由海内外专家和优秀工程师组成的技术团队,独立自主研发了储—放热集成的熔盐储热技术,并制造了模块储热系统。该技术成熟、系统完善,并自主原创,拥有多项发明专利,获得了国际领先的储热创新成果,并取得了“国家高新技术企业”称号。


该技术的成熟标志着储热领域有了全新的技术路线,消除了传统蓄热存在的缺陷,让火电具备深度的调峰能力,让热电昼夜供热无忧,帮助新能源发电充分消纳和大力发展,助推双碳目标早日实现。


企业使命


使命:创造储热新技术,改变火电和热电的运行窘态,让火电、热电和新能源科学有序,推动我国双碳目标早日实现。

愿景:模块储热技术全面普及,我国新能源主导下的电力市场平衡有序,并节能减排。

价值观:储热引领储能市场,推动能源变革。

企业纲领:用模块熔盐储热新技术,充分满足电力企业和热用户的需求,推动我国能源革新,把企业打造成储能领域的引领者,造福社会,助推双碳目标和人民美好生活的早日实现。


业务咨询:

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吴    越:17326059818(微信同号)

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