11月23日，東方鍋爐綜合能源事業(yè)部技術(shù)開發(fā)部部長李有霞出席了由ESPLAZA長時(shí)儲能網(wǎng)、國家儲能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺（華北電力大學(xué)）共同主辦的2023首屆中國長時(shí)儲能大會，并作主題演講《儲熱儲氫助力新型能源體系建設(shè)》。

李有霞本次演講從新能源體系儲能需求、儲能技術(shù)與應(yīng)用以及儲能綜合能源解決方案三方面展開。

▲東方鍋爐綜合能源事業(yè)部技術(shù)開發(fā)部部長李有霞

儲熱儲氫技術(shù)助力新型能源體系建設(shè)

“3060”雙碳目標(biāo)引領(lǐng)能源革命，新型能源體系中可再生能源占比迅速提升，為了保障新型能源的穩(wěn)定性，儲能變得尤為重要，需要通過“源網(wǎng)荷”側(cè)儲能的多場景應(yīng)用，全面提升電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)能力。

如何滿足新能源體系的儲能需求？東方鍋爐布局長時(shí)儲熱，儲氫技術(shù)，助力新型能源體系建設(shè)。

李有霞指出，2020年全球約234GWh儲熱系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，到2030年市場規(guī)模將擴(kuò)大三倍。東方鍋爐緊跟市場步伐，根據(jù)儲熱溫度以及應(yīng)用場景的不同，開發(fā)有水儲熱、熔鹽儲熱、固體顆粒儲熱三種技術(shù)。

而氫儲能具有清潔、無污染和利用過程零碳排放的優(yōu)點(diǎn)，成為未來國家能源體系的重要組成部分，東方鍋爐經(jīng)過十余年沉淀，在氫制取、氫儲運(yùn)、氫加注、氫應(yīng)用等環(huán)節(jié)已形成全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

多種儲能技術(shù)研發(fā)進(jìn)展及應(yīng)用介紹

一、水儲熱

李有霞首先對公司的低溫水儲熱技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行了介紹，東方鍋爐具備汽水系統(tǒng)和核心設(shè)備的設(shè)計(jì)供貨能力，自主開發(fā)了單罐斜溫層儲水罐系統(tǒng)、低壓蒸汽熱源混合式換熱儲能系統(tǒng)，具有成本低運(yùn)維簡單的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于150℃及以下儲熱場景，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩吹膬Υ媾c供給。低壓蒸汽熱源混合式儲能技術(shù)已經(jīng)在石獅電廠進(jìn)行了工程實(shí)施，回收安全閥排汽，儲存熱水供給發(fā)電機(jī)組，提升機(jī)組的能效。

二、熔鹽儲熱

水儲熱屬于低溫領(lǐng)域，中高溫領(lǐng)域的熔鹽儲熱是采用能量來源來加熱熔鹽進(jìn)行存儲，需要的時(shí)候進(jìn)行能量的釋放。

東方鍋爐從2009年布局熔鹽塔式光熱發(fā)電，是國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《太陽能熱發(fā)電站換熱系統(tǒng)技術(shù)要求》、《太陽能熱發(fā)電站換熱系統(tǒng)檢測規(guī)范》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《陶粒型熔融鹽儲熱罐基礎(chǔ)建造技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)程》參編單位，擁有豐富的聚光集熱系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)和工程供貨業(yè)績，可為光熱、燃煤機(jī)組熱電解耦、工業(yè)園區(qū)、鋼鐵余熱利用等行業(yè)相關(guān)用戶提供熔鹽儲換熱相關(guān)設(shè)備及工程服務(wù)。

李有霞將熔鹽儲熱系統(tǒng)簡單的劃分為前端熔鹽加熱，中端的熔鹽儲熱以及后端的熔鹽放熱系統(tǒng)。她談到：“東方鍋爐經(jīng)過十余年的技術(shù)積淀，在熔鹽加熱、儲熱、放熱等環(huán)節(jié)取得了多項(xiàng)技術(shù)革新和工程示范?！?/p>

在熔鹽加熱端，東方鍋爐主要開發(fā)有聚光集熱系統(tǒng)、蒸汽加熱熔鹽系統(tǒng)、化學(xué)氣/熔鹽換熱器以及煤氣熔鹽爐。

聚光集熱系統(tǒng)：東方鍋爐聚焦太陽能光熱領(lǐng)域，開發(fā)有多規(guī)格定日鏡與高效鏡場設(shè)計(jì)軟件，具備聚光集熱設(shè)備及系統(tǒng)集成能力，形成了300、600MWth等級的熔鹽吸熱器，能夠把熔鹽加熱到565度進(jìn)行儲存，現(xiàn)已成功應(yīng)用于中電工程哈密50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目、甘肅阿克塞匯東新能源110MW光熱發(fā)電項(xiàng)目、新疆吐魯番光熱+光伏一體化項(xiàng)目100MW光熱項(xiàng)目等國內(nèi)大型光熱發(fā)電項(xiàng)目。

蒸汽加熱熔鹽系統(tǒng)，常應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)或是有工業(yè)余熱、高溫蒸汽以及與燃煤機(jī)組耦合的工程。李有霞道：“此項(xiàng)技術(shù)熱源采用蒸汽加熱，我們開發(fā)蒸汽過熱、冷凝、過冷的換熱專利技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)熱-熱傳遞與存儲，減少熱電轉(zhuǎn)換效率損失，提高能源利用效率?！?/p>

在化工領(lǐng)域，化工生產(chǎn)過程、反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的反應(yīng)氣體，同時(shí)過程中存在熱量釋放，能否加入熔鹽儲熱系統(tǒng)呢？李有霞談到：“東方鍋爐成功研發(fā)化學(xué)氣/熔鹽換熱器，已向恒力石化4×21噸順酐反應(yīng)器項(xiàng)目供貨，該項(xiàng)目順酐反應(yīng)器系統(tǒng)單套年產(chǎn)能7萬噸，居世界第一?！?/p>

而鋼廠常規(guī)配置煤氣發(fā)電機(jī)組，不具備調(diào)峰能力。在這種場景下，東方鍋爐通過引入煤氣熔鹽爐、熔鹽儲能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)煤氣在發(fā)電低谷時(shí)加熱熔鹽，在發(fā)電高峰時(shí)熔鹽放熱產(chǎn)生高溫蒸汽發(fā)電，實(shí)現(xiàn)煤氣機(jī)組的調(diào)峰。李有霞指出，該工程的核心關(guān)鍵技術(shù)煤氣熔鹽爐，正是東方鍋爐成功開發(fā)的高效低氮高爐煤氣燃燒器和多對流段一次性升溫熔鹽爐。

在熔鹽儲熱端，東方鍋爐擁有壓力容器SAD分析設(shè)計(jì)資質(zhì)，具有對大型儲罐設(shè)備進(jìn)行疲勞分析設(shè)計(jì)的能力和經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)有集熔鹽吸熱、儲熱、換熱于一體的酒泉太陽能試驗(yàn)基地，具有豐富的熔鹽儲換熱技術(shù)研發(fā)和工程經(jīng)驗(yàn)。掌握3000MWh大容量等級熔鹽儲罐技術(shù)，擁有桐鄉(xiāng)泰愛斯儲能項(xiàng)目343MWht冷鹽罐、熱鹽罐EPC工程業(yè)績。

在熔鹽放熱端，東方鍋爐是我國大型電站換熱設(shè)備制造商，向國內(nèi)外用戶提供了大量優(yōu)質(zhì)電站換熱設(shè)備。擁有國內(nèi)首批自然循環(huán)熔鹽蒸汽發(fā)生器，2016-2019年完成三個(gè)第一批國家太陽能光熱發(fā)電示范項(xiàng)目熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的供貨；2020-2022年完成了快速啟停多場景應(yīng)用換熱器技術(shù)開發(fā)，如基于第一代系統(tǒng)開發(fā)有快速啟停的蛇形管換熱器，對于園區(qū)小功率低溫度參數(shù)的蒸汽開發(fā)有預(yù)熱、蒸發(fā)、直流一體化的換熱器。2023年新中標(biāo)6個(gè)光熱發(fā)電的熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。

三、固體顆粒儲熱

李有霞指出，針對多樣化的儲熱場景需求，東方鍋爐致力于儲熱溫度范圍廣、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的固體顆粒儲熱技術(shù)研發(fā)與系統(tǒng)集成，利用能量來源加熱低溫顆粒升溫，將能量轉(zhuǎn)換為高溫顆粒顯熱儲存；當(dāng)需要釋放能量時(shí)，將存儲的高溫顆粒與用熱介質(zhì)進(jìn)行換熱，從而釋放所儲存的能量?？蓱?yīng)用于高溫儲熱，高溫工業(yè)余熱回收。

建設(shè)有MW級固體顆粒儲放熱試驗(yàn)臺，完成了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（“超臨界CO2太陽能熱發(fā)電關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”課題）流化床固體顆粒-超臨界CO2換熱器研發(fā)及設(shè)計(jì)供貨。

東方鍋爐從2019年就開始依托于德陽固體顆粒特性研究平臺，設(shè)計(jì)供貨了延慶的超臨界二氧化氮固體顆粒換熱器，而且完成了兆瓦級固體顆粒的實(shí)驗(yàn)臺建設(shè)與試驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過程中東方鍋爐克服了高溫顆粒輸送、計(jì)量、堵塞等各方面困難。李有霞表示，如同前幾年開發(fā)熔鹽儲熱一樣，固體顆粒前端的加熱、輸送、測量這些都不是產(chǎn)業(yè)鏈成熟產(chǎn)品，需要不斷的進(jìn)行試驗(yàn)改進(jìn)。

基于上述產(chǎn)品與技術(shù)的研發(fā)，東方鍋爐完成了10MW等級高溫熔渣余熱回收系統(tǒng)的開發(fā)，可對高溫?；腆w余熱進(jìn)行回收利用。

四、氫儲能

儲氫技術(shù)從廣義上講，就是以氫能為核心，通過電力轉(zhuǎn)化為氫氣進(jìn)行儲存，當(dāng)需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能或用作化工原料；從狹義上講，儲氫是將易燃易爆的氫氣以穩(wěn)定的形式儲存—?dú)鈶B(tài)/液態(tài)/固態(tài)儲氫。

李有霞道：“這個(gè)相比儲熱更多了一個(gè)應(yīng)用場景，化工用氫的地方都可以去用它。經(jīng)過多年的技術(shù)積累，東方鍋爐在氫制取、氫儲運(yùn)、氫加注、氫應(yīng)用等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈的布局?！?/p>

氫的制取環(huán)節(jié)，東方鍋爐以綠色低成本氫源獲取為目標(biāo)，布局高能效、低成本、長壽命制氫技術(shù)裝備。目前已經(jīng)掌握了MW級PEM電解水制氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成能力和工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫加氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成能力，完成了光伏發(fā)電直聯(lián)PEM制氫和生活垃圾氣化制氫、化學(xué)鏈制氫技術(shù)開發(fā)。

氫的儲運(yùn)環(huán)節(jié)，東方鍋爐以應(yīng)用場景需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)布局多樣化的高密度儲運(yùn)氫技術(shù)裝備。率先實(shí)現(xiàn)了加氫站用固定式高壓儲氫容器批量制造與工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)儲供氫系統(tǒng)在供能側(cè)、加氫側(cè)場景的集成應(yīng)用，具備安全無毒有機(jī)液體儲運(yùn)氫系統(tǒng)集成應(yīng)用能力。

氫的加注環(huán)節(jié)，東方鍋爐瞄準(zhǔn)氫能基礎(chǔ)設(shè)施，布局安全低耗能加氫站集成技術(shù)裝備。實(shí)現(xiàn)安全低耗能加氫站集成關(guān)鍵核心技術(shù)突破，目前已有兩座加氫站安全投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)加氫關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化和智慧安全氫的加注。

氫的應(yīng)用環(huán)節(jié)，東方鍋爐在氫燃料電池形成膜電極、電堆、系統(tǒng)三大核心產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)多場景批量應(yīng)用，開發(fā)出了270kW的車用燃料系統(tǒng)；氫交通領(lǐng)域，截至目前全國各地累計(jì)投運(yùn)300余臺的氫能車輛，能夠?qū)崿F(xiàn)物流、重載運(yùn)輸多場景的突破；氫功能領(lǐng)域，在四川瀘定建成國內(nèi)首個(gè)固態(tài)儲供氫耦合氫燃料電池綜合供能示范系統(tǒng)，成功打造以氫能為核心的零碳綜合供能體系。在廣州南沙建成國內(nèi)首個(gè)電氫智慧能源系統(tǒng)，今年3月在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng)。

基于儲能技術(shù)的多樣綜合能源解決方案

“基于上述的儲熱技術(shù)，東方鍋爐打造有靈活電源、共享儲能、綠色園區(qū)等綜合能源解決方案。”李有霞談到。

一、靈活電源

李有霞首先針對靈活電源板塊介紹了燃煤機(jī)組構(gòu)建火電靈活性改造方案。她指出，三改聯(lián)動大背景下熱電機(jī)組面臨調(diào)峰、頂峰以及對外大流量、高參數(shù)的供汽矛盾十分突出。為了解決這個(gè)矛盾，東方鍋爐引入了熔鹽儲熱技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組的靈活性運(yùn)行要求。

熔鹽儲熱和燃煤機(jī)組耦合多種方式中的電加熱，比較適用于小容量、快速的調(diào)頻；而蒸汽加熱比較適用于新老機(jī)組大容量的調(diào)峰，煙氣加熱，在新建機(jī)組中進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)更為合適。

東方鍋爐目前正在進(jìn)行的蒸汽加熱熔鹽系統(tǒng)開發(fā)。李有霞指出，熔鹽加熱過程中有一個(gè)換熱夾點(diǎn)的問題，要綜合考慮結(jié)合熔鹽的儲熱溫度區(qū)間去優(yōu)化蒸汽熱能的可利用性。同時(shí)由于儲熱系統(tǒng)的加入，發(fā)電和鍋爐的負(fù)荷、參數(shù)是有很大差距的。這個(gè)參數(shù)如何去優(yōu)化匹配？機(jī)組發(fā)電、汽輪機(jī)和鍋爐的安全運(yùn)行就顯得尤為重要。另外還需要結(jié)合機(jī)組的特殊運(yùn)行曲線和經(jīng)濟(jì)模型去評估優(yōu)化整體方案，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組靈活性運(yùn)行，提升機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

李有霞隨后談到，東方鍋爐的“風(fēng)光氫儲”一體化解決方案適合具有豐富的可再生能源，同時(shí)周邊又有化工園區(qū)用氫的需求，一方面電解水制氫，制取的氫氣一部分用于化工原料，一部分可以發(fā)電、發(fā)展氫交通。方案利用了氫儲能的靈活性，降低光伏、風(fēng)電出力的不確定性，提供穩(wěn)定可控的新能源電力供給。

壓縮空氣儲能電站方面，東方鍋爐結(jié)合具體的壓縮空氣技術(shù)路線，聚焦壓縮空氣電站儲換熱系統(tǒng)，進(jìn)行儲換熱系統(tǒng)的模擬、優(yōu)化、設(shè)計(jì)，成功研發(fā)出各類高效率、低成本的換熱器，提供儲水、儲氣等各類的儲熱罐的設(shè)計(jì)供貨，可為用戶提供壓縮空氣儲能系統(tǒng)集成服務(wù)。

二、綠色園區(qū)

李有霞最后分享了正在推進(jìn)的各類用能園區(qū)的綜合能源解決方案。

如正在實(shí)施的近零碳綠色工業(yè)園區(qū)，通過配置屋頂光伏、光充儲停車場，耦合儲氫、儲電、儲熱和熱泵技術(shù)構(gòu)建綜合能源體系，大量應(yīng)用谷電及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的余熱，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)園區(qū)的節(jié)能、零碳、智慧化管控；

鋼鐵園區(qū)采用光伏+余熱+儲熱+發(fā)電機(jī)組綜合解決方案，耦合可再生能源電力加熱儲能、煙氣和熔渣余熱回收技術(shù)，將熱量耦合進(jìn)入鋼廠余熱鍋爐，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的多能互補(bǔ)，綠色低碳發(fā)展；

正在推進(jìn)的水泥園區(qū)采用光伏+氫能+富氧燃燒+綠色甲醇綜合解決方案，通過引入光伏制氫代替一部分燃料，采用富氧燃燒技術(shù)生產(chǎn)綠色水泥，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕集，和氫氣耦合制出綠色甲醇，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)園區(qū)的氫交通，促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。