日前,在由中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司、國(guó)家太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)共同主辦、首航高科能源技術(shù)股份有限公司聯(lián)合主辦的2022中國(guó)風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源基地開(kāi)發(fā)大會(huì)上,西子清潔能源裝備制造股份有限公司技術(shù)專家劉可亮就《利用綠電熔鹽儲(chǔ)能,助力零碳產(chǎn)業(yè)園的實(shí)踐》作了主題報(bào)告。
圖:劉可亮作主題發(fā)言
劉可亮指出,熔鹽儲(chǔ)能具有溫域?qū)?、熱容高、換熱強(qiáng)、流阻小、成本較低、安全性好等多種特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),不但可以應(yīng)用于電源側(cè)風(fēng)光荷儲(chǔ)一體化電站和火電靈活性改造方面,在用戶側(cè)——零碳園區(qū)、工業(yè)余熱利用等領(lǐng)域也可以發(fā)揮重要作用。
劉可亮重點(diǎn)介紹了熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在用戶側(cè)的兩種應(yīng)用場(chǎng)景:
場(chǎng)景一:電儲(chǔ)熱供熱
利用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù),將成本較低的綠電或谷電轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存;需熱高峰時(shí),熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽,用于補(bǔ)充企業(yè)高峰供熱能力。
優(yōu)勢(shì):系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,調(diào)節(jié)速度快,向下調(diào)峰能力強(qiáng)。
場(chǎng)景二:熱儲(chǔ)熱供熱
利用機(jī)組高壓蒸汽加熱熔鹽,儲(chǔ)存富余熱能;需熱高峰時(shí),熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽,用于補(bǔ)充企業(yè)高峰供熱能力。
優(yōu)勢(shì):儲(chǔ)熱成本低,利用效率高,增加機(jī)組調(diào)峰能力。
隨后,劉可亮以西子航空零碳項(xiàng)目和紹興綠能項(xiàng)目為例展示了熔鹽儲(chǔ)能等技術(shù)在零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)的具體應(yīng)用效果和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
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劉可亮:大家好!非常榮幸能有機(jī)會(huì)在這里跟大家交流,我報(bào)告的題目是《利用綠電熔鹽儲(chǔ)能,助力零碳產(chǎn)業(yè)園的實(shí)踐》,共分為四部分:
第一、簡(jiǎn)要介紹一下西子潔能。
西子潔能此前叫杭鍋集團(tuán),我們很早就介入了光熱發(fā)電領(lǐng)域;2022年公司更名為西子潔能,更名的背景是:在國(guó)家雙碳的背景下,傳統(tǒng)能源利用方式一定會(huì)向清潔能源+儲(chǔ)能方向轉(zhuǎn)變。
之前我們做了很多節(jié)能環(huán)保類的設(shè)備,截至去年,我們累計(jì)供貨節(jié)能環(huán)保設(shè)備共3千多套,每年可以發(fā)電2100億度,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6600萬(wàn)噸,減排二氧化碳1.62億噸,這個(gè)量相當(dāng)于中國(guó)碳排放總量的1%還要多一點(diǎn)。
我們非常注重和相關(guān)科研院所及高校之間的合作,已合作單位包括浙江大學(xué),西安交通大學(xué),中科院等。
一直以來(lái),西子潔能非常注重質(zhì)量控制,西子聯(lián)合旗下的企業(yè)除了西子潔能之外,還有很多板塊,其中一個(gè)板塊是航空板塊,航空板塊對(duì)質(zhì)量的要求非常高,我們希望用航空品質(zhì)來(lái)提供能源制造類的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
第二部分、簡(jiǎn)單介紹下西子潔能在光熱發(fā)電方面所做的一些工作。
我們從2010年開(kāi)始進(jìn)入光熱發(fā)電領(lǐng)域,2011年合資成立了中控太陽(yáng)能公司,開(kāi)始做水工質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn);2013年,10MW水工質(zhì)試驗(yàn)項(xiàng)目一期在德令哈成功投運(yùn);2014年,開(kāi)始做熔鹽工質(zhì)的開(kāi)發(fā),并在杭州小試平臺(tái)開(kāi)展了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn);2016年,熔鹽工質(zhì)的技術(shù)路線在德令哈10MW項(xiàng)目上進(jìn)行了改造性嘗試;2018年,我們做的德令哈50MW項(xiàng)目順利投產(chǎn);2019年,我們?yōu)榍嗪9埠秃汪斈芎N鲀蓚€(gè)50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目都提供了相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng);2019年,我們還為希臘Minos項(xiàng)目前置試驗(yàn)項(xiàng)目供貨了吸熱器,但由于疫情原因后續(xù)的50MW項(xiàng)目建設(shè)有所滯后。
2021年,我們進(jìn)行了100MW甚至更大容量光熱發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā),最近剛剛中標(biāo)了甘肅金塔100MW光熱項(xiàng)目吸熱器和熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng);此外,我們也在積極關(guān)注南美、中東等海外市場(chǎng)。
這張圖是青海中控德令哈50MW熔鹽發(fā)電項(xiàng)目的數(shù)據(jù),鏡場(chǎng)采光面積542700平方米,塔高200米,熔鹽用量1萬(wàn)噸多一點(diǎn),發(fā)電量是1.46億度電。昨天許多專家都介紹了,該項(xiàng)目在過(guò)去的一年里運(yùn)行數(shù)據(jù)非常好,11個(gè)月發(fā)電達(dá)成率已經(jīng)達(dá)到了全年的設(shè)計(jì)發(fā)電量。在這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中,西子潔能供貨了熔鹽吸熱器、熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)以及跟熔鹽相關(guān)的一些關(guān)鍵裝備。
西子潔能在塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域可以提供吸熱器系統(tǒng)、熔鹽-蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)吸熱塔等;在槽式、菲涅爾光熱發(fā)電領(lǐng)域可以提供導(dǎo)熱油-熔鹽換熱系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)、導(dǎo)熱油-蒸汽發(fā)生換熱和鋼結(jié)構(gòu)等;此外,我們還可以提供電網(wǎng)調(diào)峰、熔鹽/導(dǎo)熱油供熱方案、定制化的熱力系統(tǒng)和CSP電站投資建設(shè)等個(gè)性化、專業(yè)化服務(wù)。
上面這張圖是我們?cè)诠鉄岷腿埯}儲(chǔ)能方面的一些主要業(yè)績(jī)。
最近兩年,我們?cè)谔接懓讶埯}儲(chǔ)能技術(shù)向用戶側(cè)拓展,因?yàn)槿埯}是非常好的儲(chǔ)能介質(zhì)。昨天很多專家也說(shuō)了,它的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該不僅僅是光熱發(fā)電領(lǐng)域,這兩年我們?cè)谙蛴脩魝?cè)找一些合適的場(chǎng)景來(lái)拓展熔鹽應(yīng)用,尤其是對(duì)于熱用戶或熱電聯(lián)供等用戶來(lái)說(shuō)熔鹽儲(chǔ)能是非常好的方式。同時(shí),因?yàn)殡娋W(wǎng)對(duì)火電靈活性要求越來(lái)越高,在火電靈活性改造方面,熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)也能發(fā)揮非常大的作用。
第三、零碳路徑。
簡(jiǎn)單介紹一下我們?cè)诹闾蓟蛘呤堑吞挤矫嫠龅墓ぷ?,大致分成以下幾方面?/p>
第一方面,提高傳統(tǒng)能源利用效率。西子潔能原來(lái)的產(chǎn)品主要是余熱鍋爐相關(guān)的節(jié)能裝備,能效提高的路徑和我們?cè)瓉?lái)的產(chǎn)品的結(jié)合度都是非常高的。
第二方面,就是利用新能源、電氣化技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)的化石燃料,方面是國(guó)家正在花大力氣做的事情,包括清潔能源的規(guī)劃,風(fēng)能,太陽(yáng)能,以及水力發(fā)電在未來(lái)電網(wǎng)當(dāng)中占的比例會(huì)越來(lái)越高,昨天相關(guān)的專家說(shuō)到2050年前后,這個(gè)比例會(huì)達(dá)到70%甚至更高。
第三方面,要實(shí)現(xiàn)碳中和未來(lái)可能還需要碳匯的技術(shù),現(xiàn)在西子潔能在和一些高校來(lái)做這方面的技術(shù)儲(chǔ)備和聯(lián)合開(kāi)發(fā)。
今天我的報(bào)告主要是講熔鹽儲(chǔ)能,熔鹽的特性大家比較了解,我概括了一下主要有這些優(yōu)勢(shì):
一是溫域比較寬,光熱領(lǐng)域常用的二元熔鹽工作范圍一般是280℃-570℃左右。二是熱容特性非常好,換熱能力非常強(qiáng),同時(shí)流速比較小。另外它的成本比較低,安全性相對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能更好一些。
它的應(yīng)用場(chǎng)景,除了電源側(cè)的風(fēng)光荷儲(chǔ)一體化混合電站之外,在火電靈活性改造領(lǐng)域也有非常大的應(yīng)用潛力。同時(shí),在用戶側(cè)針對(duì)高耗能企業(yè)建設(shè)的低碳/零碳園區(qū),工業(yè)余熱利用等領(lǐng)域都有非常好的應(yīng)用前景。
除了光熱發(fā)電之外,我們認(rèn)為熔鹽在兩種場(chǎng)景的應(yīng)用比較典型,一種是電儲(chǔ)熱供熱:即利用電加熱熔鹽,產(chǎn)生的高熔鹽儲(chǔ)存到鹽罐里面,儲(chǔ)存的熱量通過(guò)換熱再到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)的蒸汽,用來(lái)供熱或者發(fā)電都可以。這種場(chǎng)景在用戶側(cè)比較多,西子潔能是浙江省企業(yè),省內(nèi)有很多企業(yè)是用熱大戶,因此我們認(rèn)為熔鹽儲(chǔ)能和用熱結(jié)合是一個(gè)比較好的場(chǎng)景。
另一個(gè)場(chǎng)景是熱儲(chǔ)熱供熱:儲(chǔ)的能源是熱,不是電,在火電廠里面調(diào)峰一般用低谷電,即電價(jià)低的時(shí)候我們可以用電來(lái)加熱,實(shí)際上也可以用蒸汽加熱,如果用蒸汽加熱,前面省掉了熱電轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié),能量利用效率可以大大提高。我們現(xiàn)在跟大型電力集團(tuán)下面的一些發(fā)電企業(yè)在做這方面的研究開(kāi)發(fā)以及工程應(yīng)用前面的一些工作。
此外我們認(rèn)為電極鍋爐技術(shù)也是一個(gè)和零碳相關(guān)的技術(shù),尤其在綠電和低谷電的消納方面,電極鍋爐是非常經(jīng)濟(jì)性的途徑。因?yàn)殡姌O鍋爐可以比較快的實(shí)現(xiàn)電的消納,往下調(diào)峰的能力還是非常強(qiáng)的。因?yàn)樗脑硎请娹D(zhuǎn)化成熱,我們有時(shí)候會(huì)糾結(jié)這個(gè)技術(shù)路線是不是從品質(zhì)上來(lái)說(shuō)不是特別好,但是在風(fēng)光裝機(jī)越來(lái)越大的大背景下,如果出于對(duì)清潔能源怎么合理經(jīng)濟(jì)利用的角度來(lái)考慮,電極鍋爐也是一種比較重要的方式;西子潔能去年通過(guò)股權(quán)收購(gòu)的方式擁有了瑞典阿帕尼的技術(shù)。電極鍋爐有一些特點(diǎn),第一個(gè)調(diào)節(jié)范圍非常寬,從5-100%可以實(shí)現(xiàn)比較快速的無(wú)極調(diào)節(jié);另外響應(yīng)速度特別快,冷態(tài)啟動(dòng)到滿負(fù)荷幾十分鐘,熱態(tài)到滿負(fù)荷1分鐘。
這張圖片展示的是液流電池技術(shù),在削峰填谷方面可以發(fā)揮比較好的作用。現(xiàn)在主流的儲(chǔ)電技術(shù)主要是鋰電池技術(shù),但鋰電池技術(shù)也有一些問(wèn)題,主要是安全性風(fēng)險(xiǎn),而液流電池就會(huì)好一些,因?yàn)樗撬惦姵兀瑳](méi)有自身安全性的問(wèn)題;當(dāng)然液流電池目前成本還非常高,如果想做到滿足用戶的經(jīng)濟(jì)性要求,可能還有一段路要走,我們現(xiàn)在正在跟一些高校做新液流電解質(zhì)體系的研究開(kāi)發(fā),希望降低液流電池的成本,這樣液流電池才可能推廣的更快。
第四、示范項(xiàng)目,簡(jiǎn)單跟大家介紹我們做的兩個(gè)用戶側(cè)的低碳/零碳項(xiàng)目。
第一個(gè)項(xiàng)目——西子勢(shì)必銳航空工業(yè)有限公司(簡(jiǎn)稱西子航空)的項(xiàng)目,西子航空跟西子潔能一樣都是西子聯(lián)合下屬企業(yè),是中國(guó)C919大型客機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)一級(jí)供應(yīng)商,并為空客、波音、龐巴迪、中國(guó)商飛、中航工業(yè)等優(yōu)秀飛機(jī)制造商提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)。目前,國(guó)外的飛機(jī)制造商對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品的碳排放要求越來(lái)越高,如果碳排放的指標(biāo)達(dá)不到要求,有可能會(huì)被剔除供應(yīng)商體系,這也是為什么我們公司要用清潔能源相關(guān)技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)能源。
這是西子航空典型的用能結(jié)構(gòu),有電需求,也有熱需求,一年的用電量約500萬(wàn)度,用熱量大約一天30噸左右,一年的用量有6、7千噸,蒸汽主要是航空部件有一些熱處理工藝,同時(shí)航空部件加工時(shí)對(duì)環(huán)境溫度控制精度要求非常高,同時(shí)熱泵制冷消耗能量也比較多。
這個(gè)就是我們西子航空項(xiàng)目的主要系統(tǒng)構(gòu)成,主要包括:光伏系統(tǒng),要做到低碳或零碳方面,可再生能源是必不可少的途徑,我們利用西子航空屋頂空間建了6MWp光伏,按照杭州的資源條件每年發(fā)電量約為530萬(wàn)度,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能部分的清潔替代。
和儲(chǔ)能相關(guān)的有兩部分,一部分是熔鹽儲(chǔ)能技術(shù),這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模比較小,熔鹽的使用量是280噸,一天產(chǎn)氣36噸,一年供氣是1萬(wàn)噸左右。其次是電化學(xué)儲(chǔ)能用的是液流電池技術(shù),裝機(jī)容量100千瓦、4小時(shí),每年可以給西子航空儲(chǔ)供28萬(wàn)度電。
浙江有比較好的儲(chǔ)電條件,每天有兩個(gè)峰谷時(shí)段,一個(gè)是晚上,一個(gè)是中午,兩個(gè)峰谷時(shí)段給儲(chǔ)電創(chuàng)造了非常好的條件,在別的地方投資回收期可能需要8-9年,而在浙江做的好有可能5年就能收回投資,投資回收期大大縮短。
這個(gè)是項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的示意圖,光伏部分裝在屋頂上,這個(gè)就是熔鹽儲(chǔ)能的工藝樓,前面是零碳能源智慧中心的控制系統(tǒng),在這兩棟樓的樓頂進(jìn)行了新一代光伏電池技術(shù)的展示。同時(shí)在玻璃幕墻上我們還集成了一些鈣鈦礦的電池技術(shù),可以說(shuō)西子航空項(xiàng)目是一個(gè)多種新能源路線和多種儲(chǔ)能技術(shù)的展示平臺(tái),有機(jī)會(huì)歡迎大家去參觀。
再給大家介紹一下我們正在做的紹興綠電熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于浙江紹興濱海工業(yè)園區(qū),為國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)。園區(qū)企業(yè)以紡織印染行業(yè)為主,截至2020年底,園區(qū)內(nèi)已落戶集聚印染企業(yè)58家。紡織印染產(chǎn)業(yè)是紹興市傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè),歷經(jīng)近30年的發(fā)展已形成較大的產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì),在全省乃至全國(guó)紡織印染行業(yè)中具有舉足輕重的地位。紡織印染行業(yè)是浙江省高耗能行業(yè)之一,2020年能耗占規(guī)上工業(yè)比重達(dá)10.9%。在雙碳目標(biāo)背景下,紡織印染行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型壓力日益顯著。
國(guó)家及地方相關(guān)的政策支持方面,2021年10月9日,國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議首次提出,“推動(dòng)新增可再生能源消費(fèi)在一定時(shí)間內(nèi)不納入能源消費(fèi)總量”;
2021年12月10日,中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議進(jìn)一步明確,“新增可再生能源和原料用能不納入能源消費(fèi)總量控制”;
浙江省發(fā)展改革委《關(guān)于促進(jìn)浙江省新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)(征求意見(jiàn)稿)》提出:“不將綠色電力消費(fèi)計(jì)入碳排放量核算,探索綠色電力消費(fèi)抵扣一定比例能耗”。
上述政策給高耗能企業(yè)的節(jié)能降碳、煤耗指標(biāo)等提供了一種全新的解決路徑。
紹興綠電項(xiàng)目?jī)?chǔ)能時(shí)長(zhǎng)達(dá)10小時(shí),利用熔鹽儲(chǔ)能滿足園區(qū)的用熱及用電需求。我們采用背壓發(fā)電供熱系統(tǒng)+純凝頂峰系統(tǒng),當(dāng)電網(wǎng)有頂峰需求響應(yīng)時(shí),背壓機(jī)出口蒸汽停止對(duì)外供熱,轉(zhuǎn)而進(jìn)入純凝機(jī)進(jìn)行全純凝運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的需求響應(yīng)服務(wù)。
該項(xiàng)目的主要參數(shù)包括,熔鹽的使用量約7500噸,使用的是光熱領(lǐng)域應(yīng)用最多的二元熔鹽。蒸汽參數(shù)3MPa,257℃;負(fù)責(zé)把電轉(zhuǎn)化成熱的電加熱功率比較大,約150MW。在背壓的運(yùn)行工況下,機(jī)組發(fā)電能力是8MW;如果是純凝,后面低壓發(fā)電能力是17MW,加起來(lái)機(jī)組的頂峰能力為25MW;年運(yùn)行小時(shí)數(shù)是8400小時(shí)。
業(yè)主對(duì)工期要求比較緊,西子潔能同時(shí)具有熔鹽吸熱,熔鹽換熱,熔鹽儲(chǔ)能的相關(guān)技術(shù),我們是這個(gè)項(xiàng)目的EPC總承包方。
紹興地區(qū)由于雨水比較多,同時(shí)地下水資源也比較豐富,我們根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,在儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)和保溫方面做了一些針對(duì)性的設(shè)計(jì)。
這兩張圖就是項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)度,左側(cè)大概是一個(gè)月以前,當(dāng)時(shí)做的水泥平臺(tái)層。右側(cè)是這兩天【7月底】工程的進(jìn)度,項(xiàng)目進(jìn)度預(yù)計(jì)到10月可以達(dá)到產(chǎn)蒸汽的水平,年底正常投產(chǎn)。
西子潔能希望通過(guò)包括熔鹽儲(chǔ)能在內(nèi)的各種技術(shù),除了在光熱發(fā)電領(lǐng)域外,在用戶側(cè)也可以進(jìn)行更多的嘗試和應(yīng)用,包括零碳工廠,零碳園區(qū)等,這是我們的一個(gè)愿景。
好的,我的匯報(bào)就是這些。謝謝大家的聆聽(tīng)。