中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。
CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。
3月10日下午,西子清洁能源装备制造股份有限公司新能源研发部部长刘可亮受邀在“双碳”与新型电力系统专场专场分享主题报告,报告题目为《新型电力系统构建下的熔盐储能技术》。以下为报告主要内容:
刘可亮:各位专家、各位嘉宾,大家下午好!非常感谢储能大会提供的交流平台。我来自西子清洁能源装备制造股份有限公司,今天我分享的题目是《新型电力系统构建下的熔盐储能技术》。
(图示)这是背景,前面各位嘉宾介绍了很多,尤其是裴总介绍的非常详细,我受益颇多。新型电力系统下,新能源的装机占比逐年升高,对整个电网的安全性带来了越来越大的挑战,而储能是一个有效的手段来解决电网安全性问题。新型电网构建的目标有20个字:清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协调、灵活智能。
(图示)右侧是从用户侧的角度看这个问题,中国有很多高耗能的产业,像钢铁行业、石油炼化行业、水泥行业、建材行业等,都存在着非常大的能源消耗。在这些领域,如果我们把节能工作做好,对能源利用效率的提升,以及降碳的工作都是非常有意义的事情。
我今天分享的主要是熔盐储能技术。熔盐储能技术具有清洁低碳、安全高效等优势,在未来不管是电网侧或用户侧,该技术都会有非常大的应用前景。
(图示)未来我国要实现碳中和有一些什么途径?主要有三类方式:第一类,能源利用效率的提升。中国有很多高耗能的产业,能源利用效率和国际水平还有非常大的差距,所以能源利用效率的提升是每个能源工作者要面临的重要任务。西子洁能传统的产品是以能源高效利用为主。第二类,未来电网结构当中是以新能源为主体的电网结构,与之相适应的用能方式大概率是“电气化+氢能”这样的终端用能方式。第三类,除了上述措施外,要实现碳中和,完全把化石能源排除在外是不现实的;如果有化石能源,那么我们还是需要有碳汇和CCUS相关的技术,西子洁能在这个方向也在做一些探索性的尝试。
简单给大家介绍一下公司:西子洁能是由杭州锅炉集团更名而成,相信做能源行业的对我们公司并不会陌生。公司从1955年成立到现在已经有69年的能源装备发展史,是中国余热利用行业的领军企业。我们相关的业务涉及到新能源、新装备、新服务等领域。
公司有国家余热锅炉研究所,在余热利用领域,从联合循环里的余热利用,到钢铁行业的能源高效利用,到水泥建材行业,在各种类的余热利用装备领域,西子洁能的产品都是走在行业的前列。
(图示)公司非常注重产品创新,和浙江大学以及国内其他高校建立了非常紧密的合作关系。现在有浙江省博士后工作站、浙江大学能源联合研究中心,以及浙江大学西子研究院等科研平台。
西子洁能在光热发电、熔盐储能领域的研究已经持续超过了十年,“适用于光热发电领域以熔盐为传热介质的关键热力装备和系统”获得了能源领域的首台套产品称号。相关技术还获得了浙江省的科技进步二等奖。此外,公司还承担了一些浙江省、或国家级的科研项目,其中多数项目和熔盐储能技术相关。
我后面分享的内容主要有两部分,第一部分,分享公司在熔盐储能方面的研究历程,第二部分是公司在源端和用户侧利用熔盐储能技术所做的探索性尝试。
熔盐储能有以下这样一些特征:第一,温域宽。在光热领域,熔盐储能的温度可以从290℃应用到565℃,温域范围接近300℃。第二,热容高。在显热储能的模式下,熔盐热容高,是一种优质的储能介质。第三,换热能力强。在正常的设计流速下,换热能力强。第四,流阻小,可以降低设计成本和运行成本。第五,成本较低。熔盐储能技术相对于电储能技术,度电成本低。第六,安全性好,没有易燃、易爆等风险。有了这些优势,所以说熔盐储能具有非常好的应用前景。现在储能技术正处于多元化发展阶段,熔盐储能技术依据自己的特点,可以在能源结构的转型升级中找到自己的定位和价值。
熔盐储能主要有如下的这些应用场景:一是在电源侧,以风光为主体,融合熔盐储能的光热发电技术,构成可再生能源基地的模式。在2023年度,中国西北地区,包括青海、内蒙、甘肃、新疆这些地方,规划和在建的可再生能源基地多是以光伏/风电+光热电站的这种模式呈现的。二是在火电灵活性领域,未来电网对火电灵活性的要求会越来越高,现在40-50%的负荷调节能力是难以满足新型电网的要求。未来要增强火电灵活性,熔盐储能技术是一个理想的方法,熔盐储能是靠高品质的储热为基础,和火电机组的热力系统匹配度高。三是用户侧,在许多高耗能产业,尤其是以热能为主的高耗能产业结合起来,实现对现在化石燃料的替代、实现降碳零碳。在钢厂自备电厂有很多机组也需要增强灵活性能力,在上述各领域,熔盐储能都将发挥较大的作用。
(图示)这是西子洁能在光热发电和熔盐储能领域的研究历程,公司从2010年的时候就开始介入光热发电领域。我们在杭州做过小试,在德令哈做过10兆瓦的中试,此后实现了第一批的示范项目的正式投运。2018年首批光热示范项目之一,青海德令哈50MW光热项目正式投运;2019年的时候,青海共和项目,以及多能互补示范鲁能海西的50兆瓦示范项目陆续投运; 2023年的时候,公司陆续中标了一批100兆瓦级的熔盐塔式光热发电项目,尤其是熔盐吸热器系统、熔盐蒸汽发生系统,和熔盐相关的这些热力装备,都是西子洁能的强项产品。
(图示)这是2018年底投运的青海中控德令哈熔盐塔式光热电站。项目共分二期,第一期是双塔、水工质10兆瓦项目,于2013年建成并网发电;在2016年完成了1号塔水工质向熔盐工质的改造;2018年底,50兆瓦的熔盐塔式光热示范电站投入运行。以2013年第一期项目的投入运行为基准,该电站已经稳定运行超过了十年。2018年投运的50兆瓦光热电站已稳定运行超过5年。德令哈50MW熔盐塔式光热机组2023年度的发电情况,机组的年度发电量达到1.524亿千瓦时,高于设计发电量(1.46亿千瓦时)。
我们公司与光热相关的产品有:在塔式光热技术路线中,公司可以提供吸热器系统、熔盐蒸汽发生系统、以及熔盐储能系统等产品。在槽式里,可以提供导热和熔盐换热装备、熔盐储能装备,以及导热油-蒸汽发生装备等。
第二部分,源端和用户端的典型应用。
熔盐储能在源端或者用户端,主要有两类典型的方案:第一类,利用电来加热熔盐,尤其是在电能过剩的谷电时段或者绿电的弃风弃光时段,把电能转换成高温的热能储存在热盐罐里,在需要对外面发电和供热的时候,再把热能取出来,通过蒸汽发生系统产生需要参数的蒸汽。第二类,利用热储能供热。利用高参数的蒸汽或者烟气加热熔盐,实现储能,在需要的时候再把热量从热熔盐里取出来,产生蒸汽,对外发电或供热。
(图示)这个项目是西子航空项目,西子航空和西子洁能都是西子联合旗下的企业。简要介绍一下这个项目的背景,西子航空产品大部分要提出口到国外,未来国内很多外向型企业,在产品出口的时候也会面临碳越来越大的碳减排压力。西子航空原来的用能结构,一部分是用电,每年用电量大概是500万千瓦时,用蒸汽每年大约是3000吨。我们通过熔盐储能技术,加上储电技术,再加上的清洁光伏技术,实现能源的清洁化、低碳化的替代。
整个项目涵盖了这样的几部分,一部分是光伏,采用了单晶高效光伏,装机容量大约是6兆瓦,在杭州的资源条件下,年发电量大约是530万度电,这样就可以覆盖整个工厂全年的用电需求。用热部分,采用了熔盐储能技术,项目一天的产蒸汽量大约是36吨,一年供蒸汽的能力可以达到1万吨。此外,这个项目还上了一些新型的储电技术和新型的光伏技术,作为新能源和储能技术的综合展示平台。项目建成之后,获得了欧洲空中客车公司的高度评价,授予西子航空可持续发展奖。
(图示)这个项目是绍兴绿电熔盐储能项目,是公司在用户侧做的另外一个尝试。绍兴绿电的项目供蒸汽的能力是100吨/小时,采用绿电实现储能、供能。项目于2022年11月份投运,年供蒸汽量84万吨,年发电量大约6400万度电。整个储能系统的时长有10个小时,通过绿电加热把过剩的电能储存在高温熔盐内,再通过蒸汽发生系统把熔盐里的热量转化成蒸汽,对外发电和供热。这个系统采用的是背压发电、供热模式,机组对电网也有一定的需求响应能力,这个项目还是既可以为用户解决清洁用热、用电的问题,也想为电网侧的需求响应做出一些努力和尝试。
(图示)这是火电灵活性方面做的一个尝试,是国信靖江电厂的项目,这是国内最早把熔盐储能技术应用到火电灵活性的一个项目,该项目的熔盐蒸汽发生装备由西子洁能供货。在低谷的时候,把过剩的能量储存到熔盐里,然后根据需求对外面供热。项目完成后,有效增强了机组的调频和调峰能力。
(图示)这是我们现在跟踪的国能龙山电厂项目,发电机组是600兆瓦的亚临界机组。整个项目往下的调节能力可以达到100兆瓦、实现4个小时的储能;对外面释放能量时,可以增加机组的发电能力约60兆瓦,时长5-6个小时。
此外,钢铁行业是中国高耗能产业的代表,能源利用效率、利用方式等还有很多问题要解决,我们尝试把熔盐的高温储能优势和钢铁企业的工艺流程较好地结合起来。钢厂里很多煤气炉是企业自备的能源装置,但是也存在用能负荷的周期性波动,通常在晚上的用电量和用蒸汽量非常小,利用熔盐储能和煤气炉的调峰要求做了一个耦合方案,以解决钢铁企业用能需求的波动性等问题。
简要总结一下,熔盐储能是具有热容高、成本低、安全性好、清洁环保等优势的储能方式,是新型电力系统构建的一个重要的组成部分。第二,无论是在源侧还是用户侧,熔盐储能技术都具有良好的应用前景,特别适合于以热能为主的各类型的场景。第三,西子洁能已经有十余年的熔盐储能的技术积累,可以根据用户的不同需求定制一体化的解决方案,欢迎大家来访交流。
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