敢为天下先 固体电蓄热技术执牛耳者
发布者:xylona | 来源:中国清洁供热平台 | 0评论 | 358查看 | 2019-11-07 16:28:50    

——中国清洁供热平台会员单位调研走进沈阳世杰电器有限公司


中国清洁供热平台报道:“固体电蓄热技术绝对不是什么舶来品,大功率固体电蓄热锅炉技术是我国首创的,目前我们在这一领域依旧遥遥领先。”


说这番话的是沈阳世杰电器有限公司(以下简称“世杰电器”)董事长朱建新。11月5日,中国清洁供热平台会员单位巡回调研活动走进位于辽宁沈阳综合保税区的世杰电器,探寻世杰电器多年来的技术成果转化之路和未来发展。在调研期间,他如是说道。


令人震惊的事实


凭借多项高电压等级大功率电热转换及固体蓄热核心技术,先后获得23项国家发明专利、60项实用新型专利和1项国际专利,单机最大功率达到9万千瓦,蓄热能力90万千瓦时,项目最大装机功率达32万千瓦,累计实现300万千瓦台套设备安装业绩,储热能力30吉瓦时,总供热面积近3000万平方米,斩获2019年度国家科技进步二等奖……世杰电器已毫无争议地成为固体电蓄热行业当之无愧的领军企业。


带领世杰电器取得如此卓越业绩的正是朱建新。2008年,朱建新创办世杰电器,公司以技术创新立身,技术创新的领军人物也是朱建新。一个令所有人震惊的事实是,1953年出生的朱建新,树立了一个自学成才的罕见样板。他在“文革”年代无法受到系统教育,弃笔从军后,靠自学自悟完成高等教育全部内容,这成为了他后续在技术创新上获得诸多突破的理论基础。


我国有许多民间科学家,多源于个人爱好,成果转化率极低,“民间科学家”甚至因此成为了一个贬义词。但朱建新是一个例外。


朱建新凭借自学的物理、电力、自动化等学科知识,在上世纪70年代研发了“激光通讯机”、“自动化枪代炮射击靶场”,在80年代研发了“炮兵快速反应系统”、“多媒体电化教学系统”,90年代研发了“移动固态存储器”、“列车制动检测系统”、“50年国庆车载全彩显示系统”,2000年以来,研发了“供电变压器欠压保护器”、“配电运行综合测试仪”、“供电计量监察测试仪”等数十个科研项目,先后获得电网公司、铁道部、沈阳市、辽宁省及军队、国家大奖31项。


2009年,朱建新带领团队成功研发出10kV等级电蓄热锅炉,实现了高电压大功率固体蓄热电锅炉产品的从零到一。十来年,从10kV到35kV,再到66kV,再到110kV,世杰电器一路“打怪升级”,稳坐固体电蓄热技术领域的头把交椅。


世杰电器副总经理苏明如是评价他的老搭档,“和他一起共事几十年了,他就是愿意鼓捣,喜欢做研究,搞发明,虽然他现在已经60多岁了,但基本上闲下来的时间也都是在搞他的技术研究。”


这是一个靠自学储备学科知识并将之成功应用于技术创新,引领企业发展的创始人,在外人看来,匪夷所思。但熟悉朱建新的人知道,能取得今天的成果,除了他的天赋外,背后更有无数日夜的辛勤钻研、无数次的尝试和失败。


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图:调研座谈会现场


从零到一的障碍


“当时,我们这幢办公楼的取暖费用非常高,为了节省取暖费,我们决定自己研发替代产品。2008年10月下旬,我们研发了蓄热电锅炉产品自用。”在调研座谈会上,朱建新如是介绍世杰电器产品的研发契机。


“2009年,我们考虑,为什么不可以越过变压器直接接入高电压?这样不就可以生产一种大功率等级的电蓄热供暖设备了吗?于是,我们研发了10kV高电压大功率固体电蓄热锅炉,并在当年下半年申请专利,第二年便开始推向市场。”


作为一项新技术的开创者,世杰电器前期面临的最大推广障碍就是标准的缺失。


朱建新回忆道,“在2010年初首次将产品推向市场时,直接将设备接入高电压是没有行业标准的,电网方面对产品的可靠性和安全性存在质疑,不允许接入,我们为此做了很多工作,最终电网才同意接入。现在,高电压等级电热设备普遍都可以接入了。”


另外,当时的锅炉也都是低电压的,与之配套的配件也都是适用于低电压产品的,由于缺少相关标准,高电压设备甚至可以说是违规产品。


朱建新表示,最开始遇到的问题让我们意识到了标准的重要性,世杰电器在近几年来一直在积极推进相关标准的编制,先后共主编两部,参编四部蓄热锅炉相关标准,在电力接入许可和产品耐电压测试方面做了很多工作,以适应市场的大范围和合规化发展。


以技术创新立身


在该产品的研发上,世杰电器先后攻克“高电压接入、高电压加热、高电压高温绝缘”等一系列难题,利用10-110kV以上高压电直接加热,成功突破了电热转换的功率瓶颈,实现了大功率、超大功率电热转换。目前,在35kV以上的高电压等级电蓄热锅炉市场,世杰电器的市场份额达到100%。


朱建新表示,十多年来,世杰电器围绕大功率固体电蓄热技术,一直在固体蓄热体、电加热系统、换热器、保温设计等方面不断进行技术优化。


在固体蓄热体的选择上,朱建新表示,蓄热体是电蓄热产品的核心,2009到2012年,世杰电器针对材料的结构配比和安装设计进行了多种尝试,研发了10种特型砖,匹配不同的市场应用方向进行测试,最终确定选用国家标准耐火砖作为蓄热体。这种标砖不仅符合蓄热要求,而且在全国各地基本都能找到供应商。


苏明表示,业界目前在选择蓄热体时存在认知误区,认为只有镁砖才可以蓄热,但事实上,硅酸盐类材料经过高温烧结都可以作为固体储能材料。另外,镁是稀缺资源,只在辽宁地区有较大镁矿资源。部分厂商为了凸显其产品的先进性,声称其氧化镁含量达到95%以上,实际上,追求氧化镁的纯度对于蓄热效率和结构强度没有任何实际意义,反而造成了资源浪费。若只能使用镁砖,如果去新疆做个项目,辽宁到新疆仅运输费一项就吃不消。


在设备的另一个关键部分——电加热系统方面,世杰电器也做了相应的研发。朱建新表示,电加热是设备最关键的环节,一旦电加热系统损坏,就意味着整套系统无法运行。世杰电器经过多年的实践验证,采用电加热裸丝代替电热管,在电加热系统上严格做到全寿命设计。目前,世杰电器在16个省的500多台套大功率设备无一例电加热系统损坏事故。


换热器方面,世杰电器也做了不断的调整,其换热器材质经过了对铝、铜、不锈钢的几代尝试,最终确定使用高效耐用的锅炉钢质换热器。此外,针对产品的保温设计,其也在完整性、封闭性和结构简单化上做了相应优化。


基于不断的技术创新与优化,世杰电器高电压大功率固体蓄热技术在2010年通过辽宁省科技成果鉴定,先后获得沈阳市科技进步二等奖、大连市科技进步一等奖、辽宁省科技进步一等奖、国家电网公司科技进步一等奖、中国电力科技进步一等奖、中国机械工业科学技术二等奖、中国电力创新一等奖等多项荣誉,并成功入选2019年度国家科技进步二等奖。


朱建新表示,企业发展需要技术创新,在高电压大功率固体蓄热方面,世杰电器基本实现了技术专利的全面覆盖,同时仍在积极进行技术研发储备,保证企业未来的发展动力。


力拓应用领域


蓄热技术可以通过热电解耦的方式,实现电厂的深度调峰,一方面通过蓄热方式,利用廉价谷电,节省供热成本;另一方面,利用电力辅助服务市场政策,在保证供热的情况下,降低火电机组负荷,为新能源电力让出上网空间来获得有偿调峰补贴。


2016年以来,世杰电器在东北电网五个电厂的热电联产机组侧安装大功率电热转换大容量固体热储能设备,合计投运总功率已达1390兆瓦。调研团在当日参观了世杰电器华润热电210MW超大型固体电蓄热调峰项目。


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图:华润热电沈阳210MW固体电蓄热调峰项目


苏明介绍称,该项目由世杰电器投资,在沈阳华润热电有限公司厂内新安装35kV固体蓄热电锅炉6台,总功率210兆瓦,新增供热能力400万平方米。参照当前的东北电网电力辅助服务市场补偿政策,可以得到较好的投资回报。


对于未来的市场拓展,苏明表示,当前南方的蓄热调峰市场也已逐步打开,结合南方经济发达地区对工业蒸汽的巨大需求,下一阶段,世杰电器将重点突破南方市场。


苏明认为,固体蓄热技术在南方市场的应用潜力主要体现在两个方面,一是海上风电等不连续性可再生能源装机增长带来的蓄热调峰需求;二是在江苏、浙江、广东等地区工业产业集中,用热需求巨大,在一些集中供热无法覆盖的新建工业园区等有非常大的应用潜力。


另据朱建新透露,针对工业应用场景,世杰电器已经在产品技术上进行了升级,最新研发的产品可以生产高达500℃(5MPa)的过热蒸汽,完全可以满足工业用热的各种需求。


在本次调研期间,调研团还参观了沈阳友谊国宾馆电蓄热清洁供暖项目,该项目采用世杰电器10kV电压等级固体电蓄热方式取代燃煤锅炉,装机功率9兆瓦,供暖面积7万平方米,于2017年10月正式投运。


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图:辽宁友谊国宾馆清洁供暖项目固体蓄热锅炉房


据苏明介绍,辽宁友谊宾馆隶属辽宁省政府接待办公室,是接待国家政要和外国元首的大型别墅群式国宾馆,对供热的安全和可持续性要求非常严格,投运以来,项目没有出现任何问题。


朱建新最后表示,世杰电器坚持开放共赢的合作态度,愿意与各方积极寻求合理的合作模式,共同做大做强电蓄热市场,促进行业和企业的共同发展。


第一个成功研发高电压大功率固体电蓄热设备的企业、第一个将固体电蓄热技术成功应用于火电厂调峰的企业,第一个“源-网-荷-储”一体化调控促进清洁能源消纳系统的开发者……作为固体电蓄热技术的开创者和领军者,世杰电器的“敢为天下先”一直在路上……


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图:调研团合影


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图:中国清洁供热平台会员单位授牌


来自国家电投集团科学技术研究院有限公司、北京中环设计院(辽宁分院)、辽宁省锅炉技术研究所、上海中如智慧能源集团有限公司、江苏金合能源科技有限公司、张家港威孚热能股份有限公司、亨通电力产业集团、北京新能乐业科技有限公司、榆林巨通源新材料科技有限公司、西班牙阿本戈公司等单位近20位代表参与了本次调研活动。


关于中国清洁供热平台会员单位调研活动:


此次调研活动旨在更全面、客观、深入地了解当前市场环境下清洁供热行业企业的发展态势,研讨去补贴大趋势下的发展之道,促进相关企业间的深度交流与合作。


要成为受调研单位?请加入中国清洁供热平台会员。(了解详情请点击:关于开展中国清洁供热平台会员单位调研活动的通知)。


后续调研活动安排:


●11月12日——百吉瑞腾达(天津)新能源有限公司

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