熔盐储热技术分类及典型项目

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1.1.什么是熔盐蓄热。

熔盐蓄热是一种显热蓄热技术,利用物质在加热或冷却过程中的温差实现热能储存它不同于相变蓄热,蓄热材料在整个工作温度范围内始终保持液态

熔盐是由盐熔化形成的熔融体它是由熔融金属阳离子和非金属阴离子组成的熔融体能形成熔盐的阳离子有80多种,阴离子有30多种,化合熔盐可达2400多种熔盐具有高沸点,低粘度,低蒸汽压和高体积热的特点,如碱金属和碱土金属的卤化物,硝酸盐和硫酸盐的熔体它是一种优良的传热和蓄热介质

1.1.1.熔盐蓄热技术的分类

表1—1熔盐蓄热技术分类

1.1.2.熔盐蓄热原理

熔盐储能分为蓄热和放热两个工作过程。

蓄热过程:利用风电,光伏,夜谷电,工业余热作为能源加热熔盐,通过加热熔盐储存可再生能源或谷电。

放热过程:在热交换系统中,高温熔盐与水进行热交换,产生水蒸气,带动涡轮工作,发电。

熔盐储能系统常与光伏,风电,核能等系统耦合。

图1—1熔盐储能电站系统示意图

带储热装置的光热发电系统,白天将一部分太阳能转化为热能储存在储热系统中可用于傍晚后或电网需要调峰满足电网要求时发电,可保证更稳定可靠的电力输出,可作为新能源基地的配套电源

图1—2丹麦苔藓熔盐储能系统

1.2.熔盐蓄热的典型应用场景

1.2.1.光热发电

光伏电站采用熔盐蓄热技术的特点是集蓄热和传热介质于一体,简化了整个电站设备的组成,有利于后期的运行和维护同时可以提高太阳能的利用效率,减少功率波动,提高电力系统的灵活性促进电网稳定输出,缓解新能源电力发展中的限电问题

1.2.2.清洁供暖

弃风/光伏电,低谷电等电能可以在需要时储存和释放,降低用户的能耗成本,提高整个系统的能量利用率,可以实现削峰填谷,平滑光伏和风电输出功率,提高新能源发电的消纳能力,为食品加工,纺织等企业提供稳定持续的蒸汽,热风等优质热源。

表1—2几种清洁供暖技术的比较

熔盐蓄热系统产生蒸汽的运行成本与粮食电价成正比电价在0.1~0.35元/度时,成本为75~265元/t,与燃气锅炉,电锅炉相比具有良好的经济效益

1.2.3.移动蓄热供暖

无管道热损失,热能利用率高,可以实现余热的高效回收,节能减排无需铺设管道,投资少,运行费用低,设备操作灵活,操作安全简单,能意识到供热管网无法散热的企业或工厂根据消息显示,上海电气也开发了相关产品

图1—3上海电气移动蓄热供暖

1.2.4.热电弹性转换

降低供热机组的热负荷,或增加供热机组发电出力的调节范围,以提高电厂的运行灵活性,通过调峰向用户供热,提高电厂的经济效益,突破供热对机组电负荷调节的限制,实现能量的梯级利用。

利用熔盐蓄热技术进行热能转换一般有两种技术路线,一种是电加热熔盐,另一种是蒸汽加热熔盐目前,电加热熔盐的技术已经比较成熟,但是对蒸汽加热熔盐的研究还不多上海电气有限公司联合相关单位开展了相应的研究,开发出了适用于火电调峰的双罐熔盐蓄热系统

1.2.5.综合能源服务

通过不同类型能源的互补耦合,为用户提供高效智能的能源供应,提高能源利用率,实现能源生产和环境治理一体化,减少污染物排放,降低企业能源成本,提高清洁能源比重,优化能源结构。

1.3.熔盐蓄热工程的建设条件

充足的光照

该地区大气透明度高,气候干燥,雨水少,日照时间长,太阳能资源丰富选定区域的年直接太阳辐射不应小于1600kWh/(m2

开阔地形

建设用地符合当地土地利用总体规划,场地应开阔,平坦,通畅。

地质稳定性

非地质灾害易发区,地质构造稳定,无洪涝灾害周边地形,特殊建筑等,不遮挡阳光该地区的地形有利于雾和烟的扩散和消散

靠近电网

尽量靠近主电网,减少新建输电线路的投资交通条件,生产生活条件便利,场地征地成本低

选择满足光伏电站供水要求的场地。

1.4.熔盐蓄热的典型工程

目前光热储能电站的用电成本仍远高于光伏,风电等新能源,主要是其成本隐含发电和储能两部分,但由于其蓄发电一体化的优势,可以在西北风光基地起到调峰调频的作用电力规划设计总院以当前新疆电网为例进行了仿真计算如果建设1GW~5GW不同规模的光热储能电站,弃风弃电可减少10%~38%由于西北地区的地理条件,抽水蓄能和压缩空气蓄能很难应用,电化学储能由于容量,充放电次数,工作条件等限制因素,很难大规模推广光热储能或最优解

到2020年2月,全国首批太阳能热发电示范项目已并网发电,包括中广核德令哈50MW槽式太阳能热电站,首航节能敦煌100MW熔盐塔式太阳能热电站,青海孔众德令哈50MW熔盐塔式太阳能热电站等据中国电力新闻网报道,青海孔众德令哈50MW塔式熔盐储能光热发电站是我国首批太阳能热发电示范项目之一它配备了7小时熔盐储能系统电站设计年发电量1.46亿千瓦时,每年可满足8万多户家庭的清洁用电,每年节约标准煤4.6万吨,减少二氧化碳排放约12.1万吨

表1—3中广核新能源青海德令哈光热储能一体化项目400MW光热装机容量

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