CSPPLAZA光熱發電網訊:近年來,憑借建設周期短、使用壽命長、儲能容量大、占地面積小、安全性高、儲熱成本低、環境友好、適用范圍廣、電網友好等諸多特性與優勢,熔鹽儲熱技術在多個領域的市場化拓展正在加速。
作為中國光熱發電行業的龍頭企業,浙江可勝技術股份有限公司(簡稱可勝技術)以太陽能熱發電技術研究為基礎,將業務逐步擴展到了以熔鹽儲能為核心的綜合能源應用領域,并形成一系列定制化解決方案。
在不久前閉幕的第四屆中國儲熱大會上,浙江可勝技術股份有限公司系統技術部經理楊義做出題為《熔鹽儲熱技術的應用》的演講,并介紹了熔鹽儲熱技術在光熱型熔鹽儲能電站、火(熱)電機組靈活性改造和綜合能源服務方面的應用情況。
光熱熔鹽儲能電站
光熱型熔鹽儲能電站,其特征是以電加熱裝置作為儲能輸入,以高溫熔鹽作為儲能介質,以聚光集熱系統作為能量補充,以汽輪發電機組作為電能輸出的安全、高效和低成本的新型儲能電站技術。
該技術的主要功能是儲能、調峰;主要特點是小鏡場、儲能規模大(GW級)、儲能時長長(4-12小時)、系統效率高,通過并聯配置多對熔鹽儲罐,可輕易實現大規模(10GWh級)的儲能,對光伏的消納作用明顯。綜合性能可與抽水蓄能相當,適宜建設為電網側、發電側的大規模儲能電站或共享儲能電站。
光熱型熔鹽儲能電站與其他儲能方式技術特點對比
楊義表示,通過匹配熔鹽儲能可將不穩定、不連續、不可調度的風光資源轉化為連續、穩定、可調度的能源。
此外,光熱型熔鹽儲能電站不受地理落差影響、不需要每年進行補水,建設周期相比抽水蓄能短,運行周期達25~30年,相比電化學儲能來說壽命長且安全性高,沒有燃燒爆炸風險。
同時,還有可選設備——熔鹽加熱爐。在我國三北地區,以青海電網為例:青海電網裝機中,60%是風電光伏。在陰天,風電光伏發電不足,抽水蓄能和電池沒有電量充入,在用電高峰也發不出電。但是電網有嚴苛的用電保障率考核。該種情況下,通常只能備用一臺天然氣聯合循環發電機組,但燃機造價極高,對青海來說,燃機并不是優選。而光熱型熔鹽儲能電站只需增加少量投資增設熔鹽加熱爐,就可以在無風、陰天、冬季枯水期時發揮頂峰發電作用,可以完美補位空缺。
火電靈活性改造
據楊義介紹,將熔鹽儲熱技術應用于火電靈活性改造可以使火電機組實現超低負荷上網(最低可實現零負荷);實現發電與供熱解耦,解決“以熱定電”的難題;顯著提升機組調頻性能;大幅提高機組靈活性。
按照發改委、能源局發布的《全國煤電機組改造升級實施方案》,十四五火電靈活性改造市場規模約2億kW左右。
汽輪機前端嵌入高溫熔鹽儲熱系統的火電機組工藝圖
改造思路1:采用蒸汽熔鹽換熱系統,可以將火(熱)電機組多余蒸汽的能量儲存在熔鹽中,熔鹽儲熱系統布置在汽輪機前端;改造后可保持鍋爐在較高負荷運行,汽輪機在較低負荷運行,增大發電出力的調節范圍,提高運行靈活性;實現深度調峰,實現熱電解耦,能量梯級利用。
汽輪機后端嵌入高溫熔鹽儲熱系統的火電機組工藝圖
改造思路2:采用電加熱器/高溫熱泵將汽輪機多余出力轉化為熱能儲存在熔鹽中,熔鹽儲熱系統布置在汽輪機后端;改造后可增大發電出力的調節范圍,提高運行靈活性,實現深度調峰;實現深度調峰,實現熱電解耦。
綜合能源服務(園區供能)
熔鹽儲能系統儲能密度高、供熱品位高、供熱工況穩定可調、占地面積小,可滿足大規模高品位工業蒸汽供應以及熱電聯產需求,是大規模工業園區清潔供熱的首選。按照相關測算,該市場規模可達55億噸蒸汽/年。
與電加熱器加裝在熔鹽系統中提供24小時穩定蒸汽輸出的常規方案不同,可勝技術提供的方案是:通過在后方加裝一個小型背壓機組對電網提供頂尖峰、穩定電網頻率和電壓支撐作用。
參考上圖,以某熱電廠利用熔鹽儲能替代化石燃料為例,按照可勝技術方案改造后系統可為周邊工業園區用戶提供以蒸汽和電能為主的綜合能源供應,在滿足供蒸汽需求的基礎上,在高峰電段和尖峰電段提供電能。在加裝的小型背壓機組不運行時,也可直接從蒸汽發生器的出口提供對應的蒸汽。