淺析燃?xì)忮仩t未來低碳綠色發(fā)展路徑————“燃?xì)?”光熱熔鹽儲(chǔ)能供熱融合創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)

近期隨著俄烏戰(zhàn)亂對全球能源供給的重大影響，加上國內(nèi)能耗能源“雙控”目標(biāo)任務(wù)的加速落實(shí)。加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，為科學(xué)有序推動(dòng)如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)和建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系提供保障。作為“煤改氣”發(fā)展到今天，我國已經(jīng)成為全球最大的液化天然氣進(jìn)口第一大國，燃?xì)庹{(diào)峰電站的加速替代燃煤電站的增長，勢必給燃?xì)庥脩魩砟茉瓷蠞q和保供安全風(fēng)險(xiǎn)，供暖季的工業(yè)企業(yè)錯(cuò)峰減產(chǎn)從試點(diǎn)逐漸變?yōu)榱顺B(tài)化。再加上能耗雙控和雙碳減排的問題管控，是需要所有燃?xì)庥脩?，特別是工業(yè)燃?xì)忮仩t用戶需要盡早預(yù)警，盡快轉(zhuǎn)型探索安全穩(wěn)定能源結(jié)構(gòu)的策略和方案。

從國內(nèi)能源發(fā)展調(diào)整趨勢來看，“煤改氣”會(huì)慢慢減少變?yōu)椤懊焊碾姟痹龆嗟陌l(fā)展，電代煤、電代氣、電代油的能源替代路徑發(fā)展，同時(shí)伴隨著可再生能源的替代燃?xì)庖苍谵Z轟烈烈的試行，從單一燃?xì)忮仩t的形式逐步向燃?xì)怦詈峡稍偕茉?、綠色電力等清潔低碳的路徑轉(zhuǎn)型發(fā)展?；谌?xì)忮仩t產(chǎn)生蒸汽和供熱為主的應(yīng)用現(xiàn)實(shí)，我們重點(diǎn)討論可再生能源中最直接利用的太陽能光熱技術(shù)來分析。隨著光熱發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)的示范到規(guī)模應(yīng)用，越來越多的聚光集熱技術(shù)型式在可再生能源清潔熱能替代行動(dòng)中嶄露頭角。

首先，從“燃?xì)?”可再生能源太陽能聚光集熱替代部分天然氣，以白天為主替代時(shí)段，我們從國際上面最成熟的槽式技術(shù)入手，創(chuàng)新研究跨界耦合燃?xì)庹羝徨仩t的互補(bǔ)利用，作為燃?xì)忮仩t耦合的創(chuàng)新高效聚光集熱技術(shù)，需要在光熱發(fā)電的基礎(chǔ)上面，進(jìn)行跨界再創(chuàng)新應(yīng)用。

槽式太陽能聚光集熱技術(shù)系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)圖片）

槽式光熱集熱技術(shù)耦合“燃?xì)?”用于工業(yè)蒸汽領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該擯棄傳統(tǒng)光熱發(fā)電用槽式集熱的相對高成本的設(shè)計(jì)思想，在優(yōu)化中我們利用更匹配應(yīng)用溫度區(qū)間采取降低集熱溫度（從集熱場出口溫度393℃向下降低到235℃左右）、從繁到簡（采用4片反射鏡組成的拋物線降低到2片組成）、從大到?。ㄩ_口寬度從5770mm降低到3000mm，焦距從1710mm降低到950mm）、從長到短（集熱器組合從150m減少到50m）的思路，通過對大量工業(yè)蒸汽客戶的調(diào)研，集熱場的出口溫度比光熱發(fā)電領(lǐng)域至少降低了150℃以上，這使得材料、導(dǎo)熱介質(zhì)、全系統(tǒng)的配置成本大幅下降，溫度和壓力降低也降低了集熱系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，反射鏡采用兩片的設(shè)計(jì)極大的降低了施工安裝成本。

總結(jié)現(xiàn)有光熱發(fā)電用槽式集熱技術(shù)設(shè)計(jì)模式特點(diǎn)，針對工業(yè)蒸汽領(lǐng)域可以利用當(dāng)前市場中常規(guī)的中高溫槽式集熱技術(shù)，通過提高適應(yīng)性的設(shè)計(jì)思維，采用開口3000mm的集熱器比常規(guī)產(chǎn)品提高14%的寬度比例，實(shí)現(xiàn)了兩片反射鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)，接近合理極限寬度，同時(shí)焦距設(shè)計(jì)也在此基礎(chǔ)上提高了10%，相應(yīng)的采光面積也提高了14%；采用設(shè)計(jì)長度3000mm的集熱管比常規(guī)產(chǎn)品提高33%的長度比例，實(shí)現(xiàn)了原來三支改為兩支集熱管產(chǎn)品的設(shè)計(jì)匹配，降低成本減少施工焊接接口30%左右；為了在金屬結(jié)構(gòu)成本降低做了更加適應(yīng)性優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足可靠性能和降低成本的雙向要求。通過合理降級加上優(yōu)化升級雙重系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，導(dǎo)熱介質(zhì)在最高溫度的設(shè)計(jì)上控制在了315℃以下，導(dǎo)熱油的冷凝點(diǎn)從14℃下降到-18℃，以此降低導(dǎo)熱、傳熱系統(tǒng)的防凝成本。未來低熔點(diǎn)熔鹽直接導(dǎo)熱打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，采用單一介質(zhì)集熱、導(dǎo)熱、傳熱、儲(chǔ)熱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更高效率做好充足的準(zhǔn)備和基礎(chǔ)驗(yàn)證。

槽式有機(jī)朗肯發(fā)電加供熱的多能互補(bǔ)參考工藝技術(shù)

在槽式集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化：1、集熱系統(tǒng)的高度與建筑物匹配設(shè)計(jì)；2、槽式拋物線短焦距技術(shù)，解決陽光二次污染問題；3、土地空間的利用，單軸跟蹤技術(shù)能夠提高光學(xué)接收效率（相比非跟蹤技術(shù)），設(shè)計(jì)更輕便標(biāo)準(zhǔn)模塊化的拋物面型結(jié)構(gòu)方式；4、集熱系統(tǒng)采用導(dǎo)熱油作為吸熱、傳熱、換熱介質(zhì)，能夠降低系統(tǒng)壓力，提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，同時(shí)配置導(dǎo)熱油緩沖罐；5、未來直接低熔點(diǎn)熔鹽導(dǎo)熱儲(chǔ)熱技術(shù)會(huì)逐步替代，滿足熔鹽儲(chǔ)能供熱一體化融合創(chuàng)新應(yīng)用的需要。經(jīng)過蒸汽發(fā)生器內(nèi)的換熱器加熱水，從而給客戶提供穩(wěn)定的蒸汽，避免云的遮擋給系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定影響；6、設(shè)計(jì)合理的（熔鹽）儲(chǔ)能方案，為用戶提供更長時(shí)間的太陽能蒸汽利用小時(shí)數(shù)，目前針對儲(chǔ)能的技術(shù)在可考慮配置低成本固體儲(chǔ)熱、導(dǎo)熱油、低熔點(diǎn)鹽、相變材料等多種模式，為不同用戶的需要設(shè)計(jì)最佳的儲(chǔ)熱方案，以滿足用戶的蒸汽穩(wěn)定需要。

其次從“燃?xì)?”熔鹽儲(chǔ)能供熱替代部分天然氣，著力提升電能替代用戶靈活互動(dòng)和新能源消納能力，之所以現(xiàn)階段考慮采用熔鹽儲(chǔ)能方式替代部分天然氣消耗，主要考慮是能源結(jié)構(gòu)的快速變化，也是作為電能替代耦合利用的互補(bǔ)模式，減少低碳排放的有效途徑，充分利用新能源高速增長的未來趨勢，以消納新能源為主體的熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，從現(xiàn)階段的4小時(shí)、6小時(shí)逐步慢慢走向替代更多時(shí)長，不僅僅是從經(jīng)濟(jì)性上面考慮，也是隨著能源結(jié)構(gòu)低碳綠色發(fā)展的腳步逐步匹配發(fā)展。

熔鹽儲(chǔ)能供熱技術(shù)主要由熔鹽材料、熔鹽儲(chǔ)罐、熔鹽泵、電加熱器、換熱器、除氧器、控制系統(tǒng)和各種水泵以及管道閥門等組成。熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)采用冷熱熔鹽雙罐設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的運(yùn)行模式，通過改變?nèi)廴邴}的流向，來決定系統(tǒng)是儲(chǔ)熱還是放熱。

熔鹽儲(chǔ)能供熱和發(fā)電系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)圖片）

如何針對“燃?xì)?”熔鹽儲(chǔ)能供熱技術(shù)融合利用，采用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用更多的工業(yè)蒸汽電能替代，作為用戶側(cè)可控負(fù)荷的使用和推廣，一邊解決天然氣價(jià)格持續(xù)上漲和低碳減排壓力，更助力新能源配置儲(chǔ)能的比例要求和消納新增新能源難題，這個(gè)是“燃?xì)?”熔鹽新型儲(chǔ)能技術(shù)為工業(yè)低碳發(fā)展的現(xiàn)實(shí)價(jià)值；基于它是作為目前在光熱發(fā)電領(lǐng)域被證實(shí)的最成熟技術(shù)路徑。

融合統(tǒng)籌能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和能源供應(yīng)安全保障，提高適應(yīng)“燃?xì)?”可再生能源、電能替代、新型儲(chǔ)能創(chuàng)新發(fā)展以及應(yīng)對能源供應(yīng)保障能力，優(yōu)化能源多元化儲(chǔ)備設(shè)施布局，完善煤電油氣供應(yīng)保障協(xié)調(diào)同綜合能源利用機(jī)制。加快形成燃煤油氣儲(chǔ)備、可再生能源替代儲(chǔ)備和電能綠色替代與熔鹽儲(chǔ)能有機(jī)結(jié)合、互為補(bǔ)充，產(chǎn)能儲(chǔ)備和其他儲(chǔ)備方式相結(jié)合的新型綜合能源利用體系。

注：本文由山西常晟新能源科技王工（13810518839）供稿，歡迎行業(yè)朋友聯(lián)系交流。