张国强:储热技术的应用现状与关键问题
发布者:cecile | 来源:中国清洁供热平台 | 0评论 | 2437查看 | 2019-09-11 11:56:30    

中国清洁供热平台讯:“储热可应用在热电解耦(发电侧)、移峰填谷(电网侧)与谷电利用(用户侧)等市场。”日前于北京举办的2019首届中国清洁供热蓄热技术应用和发展论坛上,国家电投集团中央研究院储能所储热室副主任张国强介绍了多种储热技术的研究现状与应用情况。


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图:张国强作主题演讲


主要储热技术概况一览


张国强指出,2018年在我国消耗的约3273.5百万吨油当量的能源中,超过40%被浪费掉,其中大部分是以余热的形式排放到环境中。


在解决弃风弃光、促进可再生能源消纳,参与电网调峰方面,在电供暖、电供热,余热回收等热能利用市场,储热技术的市场空间很大。储热技术对能源“四个革命” 具有重要意义,在节能增效方面发挥着重要作用。


张国强表示,目前水储热、熔盐储热、固体储热以及相变储热是最具商业化发展前景的四种储热技术。


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图:技术成熟且商业化应用的储热技术


单罐斜温层水蓄热技术起源于北欧,截止2017年底,水储热规模占我国已投运储热项目第二,约为1.4GW,占比约44%,2018年增长超过300%,居国内储热第一。水储热技术的应用领域主要为热电联产机组热电解耦与集中供热(煤改电/谷电/太阳能/风电利用)。


熔盐储热技术则主要应用于光热电站储热、电厂调峰以及集中供热(煤改电/谷电)。截止2018年底,全球熔盐储热装机规模为2.8GW,同比增长8%。


固体储热规模则占我国已投运储热项目第一,截至2017年底,固体储热项目装机已达1.54GW。固体储热技术的应用领域主要为热电联产机组调峰、集中供热(煤改电/谷电)以及光热电站(主要为混凝土储热)。


相变储热技术主要应用于热电联产、集中供热(煤改电/谷电)、风电消纳以及移动供热。目前相变储热规模占我国已投运储热项目第三,装机规模约114.2MW。


储热技术研发的关键问题


张国强表示,早期的水储热技术具有投资高、建造及控制复杂、可靠性低等弊端,基于斜温层原理的单罐水储能技术能很好的解决上述问题。该技术需要在储罐内设置高效布水器。


布水器可发挥“储热/释冷”以及“储冷/释热”的作用。通过精细化设计高效布水器来控制罐内的流动,保证斜温层稳定形成且厚度尽可能薄。


由国家电投集团中央研究院自主设计的布水器成功应用于国家电投霍林河坑口发电调峰项目。国家电投坑口发电1、2号机组采用电极锅炉+水储热技术,实现热电解耦、深度调峰。蓄热水罐为1万m³。该布水器综合了多种布水器的设计技术,打破了国外技术垄断,大幅提高了水蓄热技术的经济性。在储热和放热过程中,斜温层厚度约为0.5m,远远优于国外的技术水平。


水储冷技术则需注意三方面:小温差下的斜温层形成及控制;减小放冷时间不稳定带来的有效需蓄冷量的下降问题;高标准的保温方案设计。


熔盐储热技术研发过程中则应重点关注5个方面:罐底基础设计研究;高温罐体设计与分析;防凝方案;熔盐电加热系统设计;关键设备选型。


相变储热的技术关键体现在:高储热密度、宽温域、长寿、低成本,无毒性的储热材料的研发;热力系统的设计,主要为模块化储热单元的总体方案以及换热结构和方案的优化设计;加工制造,诸如防腐、焊接、保温工艺、材料选择、降成本方案等。


固体储热的技术关键为:高性能固体储热材料研发;高压加热器的核心元件电热丝的质量;热力系统方案设计。

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