西子洁能刘可亮:利用绿电熔盐储能,助力零碳产业园的实践
发布者:admin | 0评论 | 1715查看 | 2022-09-03 08:55:58    

日前,在由中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、CSPPLAZA光热发电平台共同主办、首航高科能源技术股份有限公司联合主办的2022中国风光热互补新能源基地开发大会上,西子清洁能源装备制造股份有限公司技术专家刘可亮就《利用绿电熔盐储能,助力零碳产业园的实践》作了主题报告。


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图:刘可亮作主题发言


刘可亮指出,熔盐储能具有温域宽、热容高、换热强、流阻小、成本较低、安全性好等多种特点和优势,不但可以应用于电源侧风光荷储一体化电站和火电灵活性改造方面,在用户侧——零碳园区、工业余热利用等领域也可以发挥重要作用。


刘可亮重点介绍了熔盐储热技术在用户侧的两种应用场景:


场景一:电储热供热


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利用熔盐储热技术,将成本较低的绿电或谷电转化为热能储存;需热高峰时,熔盐储热系统将热能转化为蒸汽,用于补充企业高峰供热能力。


优势:系统相对独立,调节速度快,向下调峰能力强。


场景二:热储热供热


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利用机组高压蒸汽加热熔盐,储存富余热能;需热高峰时,熔盐储热系统将热能转化为蒸汽,用于补充企业高峰供热能力。


优势:储热成本低,利用效率高,增加机组调峰能力。


随后,刘可亮以西子航空零碳项目和绍兴绿能项目为例展示了熔盐储能等技术在零碳产业园区的具体应用效果和发展潜力。


更多精彩内容,请阅读下面刊出的刘可亮的演讲全文:


刘可亮:大家好!非常荣幸能有机会在这里跟大家交流,我报告的题目是《利用绿电熔盐储能,助力零碳产业园的实践》,共分为四部分:


第一、简要介绍一下西子洁能。


西子洁能此前叫杭锅集团,我们很早就介入了光热发电领域;2022年公司更名为西子洁能,更名的背景是:在国家双碳的背景下,传统能源利用方式一定会向清洁能源+储能方向转变。


之前我们做了很多节能环保类的设备,截至去年,我们累计供货节能环保设备共3千多套,每年可以发电2100亿度,节约标准煤6600万吨,减排二氧化碳1.62亿吨,这个量相当于中国碳排放总量的1%还要多一点。


我们非常注重和相关科研院所及高校之间的合作,已合作单位包括浙江大学,西安交通大学,中科院等。


一直以来,西子洁能非常注重质量控制,西子联合旗下的企业除了西子洁能之外,还有很多板块,其中一个板块是航空板块,航空板块对质量的要求非常高,我们希望用航空品质来提供能源制造类的优质产品。


第二部分、简单介绍下西子洁能在光热发电方面所做的一些工作。


我们从2010年开始进入光热发电领域,2011年合资成立了中控太阳能公司,开始做水工质的相关实验;2013年,10MW水工质试验项目一期在德令哈成功投运;2014年,开始做熔盐工质的开发,并在杭州小试平台开展了验证实验;2016年,熔盐工质的技术路线在德令哈10MW项目上进行了改造性尝试;2018年,我们做的德令哈50MW项目顺利投产;2019年,我们为青海共和和鲁能海西两个50MW光热发电项目都提供了相关设备和系统;2019年,我们还为希腊Minos项目前置试验项目供货了吸热器,但由于疫情原因后续的50MW项目建设有所滞后。


2021年,我们进行了100MW甚至更大容量光热发电系统相关技术的研发,最近刚刚中标了甘肃金塔100MW光热项目吸热器和熔盐蒸汽发生系统;此外,我们也在积极关注南美、中东等海外市场。


这张图是青海中控德令哈50MW熔盐发电项目的数据,镜场采光面积542700平方米,塔高200米,熔盐用量1万吨多一点,发电量是1.46亿度电。昨天许多专家都介绍了,该项目在过去的一年里运行数据非常好,11个月发电达成率已经达到了全年的设计发电量。在这个项目当中,西子洁能供货了熔盐吸热器、熔盐蒸汽发生系统以及跟熔盐相关的一些关键装备。


西子洁能在塔式光热发电领域可以提供吸热器系统、熔盐-蒸汽发生系统、熔盐储能系统、钢结构吸热塔等;在槽式、菲涅尔光热发电领域可以提供导热油-熔盐换热系统、熔盐储能系统、导热油-蒸汽发生换热和钢结构等;此外,我们还可以提供电网调峰、熔盐/导热油供热方案、定制化的热力系统和CSP电站投资建设等个性化、专业化服务。


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上面这张图是我们在光热和熔盐储能方面的一些主要业绩。


最近两年,我们在探讨把熔盐储能技术向用户侧拓展,因为熔盐是非常好的储能介质。昨天很多专家也说了,它的应用领域应该不仅仅是光热发电领域,这两年我们在向用户侧找一些合适的场景来拓展熔盐应用,尤其是对于热用户或热电联供等用户来说熔盐储能是非常好的方式。同时,因为电网对火电灵活性要求越来越高,在火电灵活性改造方面,熔盐储能技术也能发挥非常大的作用。


第三、零碳路径。


简单介绍一下我们在零碳或者是低碳方面所做的工作,大致分成以下几方面:


第一方面,提高传统能源利用效率。西子洁能原来的产品主要是余热锅炉相关的节能装备,能效提高的路径和我们原来的产品的结合度都是非常高的。


第二方面,就是利用新能源、电气化技术来替代传统的化石燃料,方面是国家正在花大力气做的事情,包括清洁能源的规划,风能,太阳能,以及水力发电在未来电网当中占的比例会越来越高,昨天相关的专家说到2050年前后,这个比例会达到70%甚至更高。


第三方面,要实现碳中和未来可能还需要碳汇的技术,现在西子洁能在和一些高校来做这方面的技术储备和联合开发。


今天我的报告主要是讲熔盐储能,熔盐的特性大家比较了解,我概括了一下主要有这些优势:


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一是温域比较宽,光热领域常用的二元熔盐工作范围一般是280℃-570℃左右。二是热容特性非常好,换热能力非常强,同时流速比较小。另外它的成本比较低,安全性相对于电化学储能更好一些。


它的应用场景,除了电源侧的风光荷储一体化混合电站之外,在火电灵活性改造领域也有非常大的应用潜力。同时,在用户侧针对高耗能企业建设的低碳/零碳园区,工业余热利用等领域都有非常好的应用前景。


除了光热发电之外,我们认为熔盐在两种场景的应用比较典型,一种是电储热供热:即利用电加热熔盐,产生的高熔盐储存到盐罐里面,储存的热量通过换热再到蒸汽发生系统产生相关参数的蒸汽,用来供热或者发电都可以。这种场景在用户侧比较多,西子洁能是浙江省企业,省内有很多企业是用热大户,因此我们认为熔盐储能和用热结合是一个比较好的场景。


另一个场景是热储热供热:储的能源是热,不是电,在火电厂里面调峰一般用低谷电,即电价低的时候我们可以用电来加热,实际上也可以用蒸汽加热,如果用蒸汽加热,前面省掉了热电转换的环节,能量利用效率可以大大提高。我们现在跟大型电力集团下面的一些发电企业在做这方面的研究开发以及工程应用前面的一些工作。


此外我们认为电极锅炉技术也是一个和零碳相关的技术,尤其在绿电和低谷电的消纳方面,电极锅炉是非常经济性的途径。因为电极锅炉可以比较快的实现电的消纳,往下调峰的能力还是非常强的。因为它的原理是电转化成热,我们有时候会纠结这个技术路线是不是从品质上来说不是特别好,但是在风光装机越来越大的大背景下,如果出于对清洁能源怎么合理经济利用的角度来考虑,电极锅炉也是一种比较重要的方式;西子洁能去年通过股权收购的方式拥有了瑞典阿帕尼的技术。电极锅炉有一些特点,第一个调节范围非常宽,从5-100%可以实现比较快速的无极调节;另外响应速度特别快,冷态启动到满负荷几十分钟,热态到满负荷1分钟。


这张图片展示的是液流电池技术,在削峰填谷方面可以发挥比较好的作用。现在主流的储电技术主要是锂电池技术,但锂电池技术也有一些问题,主要是安全性风险,而液流电池就会好一些,因为它是水系电池,没有自身安全性的问题;当然液流电池目前成本还非常高,如果想做到满足用户的经济性要求,可能还有一段路要走,我们现在正在跟一些高校做新液流电解质体系的研究开发,希望降低液流电池的成本,这样液流电池才可能推广的更快。


第四、示范项目,简单跟大家介绍我们做的两个用户侧的低碳/零碳项目。


第一个项目——西子势必锐航空工业有限公司(简称西子航空)的项目,西子航空跟西子洁能一样都是西子联合下属企业,是中国C919大型客机机体结构一级供应商,并为空客、波音、庞巴迪、中国商飞、中航工业等优秀飞机制造商提供优质的产品与服务。目前,国外的飞机制造商对供应商产品的碳排放要求越来越高,如果碳排放的指标达不到要求,有可能会被剔除供应商体系,这也是为什么我们公司要用清洁能源相关技术来替代传统能源。


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这是西子航空典型的用能结构,有电需求,也有热需求,一年的用电量约500万度,用热量大约一天30吨左右,一年的用量有6、7千吨,蒸汽主要是航空部件有一些热处理工艺,同时航空部件加工时对环境温度控制精度要求非常高,同时热泵制冷消耗能量也比较多。


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这个就是我们西子航空项目的主要系统构成,主要包括:光伏系统,要做到低碳或零碳方面,可再生能源是必不可少的途径,我们利用西子航空屋顶空间建了6MWp光伏,按照杭州的资源条件每年发电量约为530万度,可以实现对电能部分的清洁替代。


和储能相关的有两部分,一部分是熔盐储能技术,这个项目的规模比较小,熔盐的使用量是280吨,一天产气36吨,一年供气是1万吨左右。其次是电化学储能用的是液流电池技术,装机容量100千瓦、4小时,每年可以给西子航空储供28万度电。


浙江有比较好的储电条件,每天有两个峰谷时段,一个是晚上,一个是中午,两个峰谷时段给储电创造了非常好的条件,在别的地方投资回收期可能需要8-9年,而在浙江做的好有可能5年就能收回投资,投资回收期大大缩短。


这个是项目现场的示意图,光伏部分装在屋顶上,这个就是熔盐储能的工艺楼,前面是零碳能源智慧中心的控制系统,在这两栋楼的楼顶进行了新一代光伏电池技术的展示。同时在玻璃幕墙上我们还集成了一些钙钛矿的电池技术,可以说西子航空项目是一个多种新能源路线和多种储能技术的展示平台,有机会欢迎大家去参观。


再给大家介绍一下我们正在做的绍兴绿电熔盐储能项目。项目建设地点位于浙江绍兴滨海工业园区,为国家级开发区。园区企业以纺织印染行业为主,截至2020年底,园区内已落户集聚印染企业58家。纺织印染产业是绍兴市传统支柱产业,历经近30年的发展已形成较大的产业集群优势,在全省乃至全国纺织印染行业中具有举足轻重的地位。纺织印染行业是浙江省高耗能行业之一,2020年能耗占规上工业比重达10.9%。在双碳目标背景下,纺织印染行业低碳转型压力日益显著。


国家及地方相关的政策支持方面,2021年10月9日,国务院常务会议首次提出,“推动新增可再生能源消费在一定时间内不纳入能源消费总量”;


2021年12月10日,中央经济工作会议进一步明确,“新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制”;


浙江省发展改革委《关于促进浙江省新能源高质量发展的实施意见(征求意见稿)》提出:“不将绿色电力消费计入碳排放量核算,探索绿色电力消费抵扣一定比例能耗”。


上述政策给高耗能企业的节能降碳、煤耗指标等提供了一种全新的解决路径。


绍兴绿电项目储能时长达10小时,利用熔盐储能满足园区的用热及用电需求。我们采用背压发电供热系统+纯凝顶峰系统,当电网有顶峰需求响应时,背压机出口蒸汽停止对外供热,转而进入纯凝机进行全纯凝运行,实现对电网的需求响应服务。


该项目的主要参数包括,熔盐的使用量约7500吨,使用的是光热领域应用最多的二元熔盐。蒸汽参数3MPa,257℃;负责把电转化成热的电加热功率比较大,约150MW。在背压的运行工况下,机组发电能力是8MW;如果是纯凝,后面低压发电能力是17MW,加起来机组的顶峰能力为25MW;年运行小时数是8400小时。


业主对工期要求比较紧,西子洁能同时具有熔盐吸热,熔盐换热,熔盐储能的相关技术,我们是这个项目的EPC总承包方。


绍兴地区由于雨水比较多,同时地下水资源也比较丰富,我们根据当地的气候条件,在储罐的基础和保温方面做了一些针对性的设计。


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这两张图就是项目现场的进度,左侧大概是一个月以前,当时做的水泥平台层。右侧是这两天【7月底】工程的进度,项目进度预计到10月可以达到产蒸汽的水平,年底正常投产。


西子洁能希望通过包括熔盐储能在内的各种技术,除了在光热发电领域外,在用户侧也可以进行更多的尝试和应用,包括零碳工厂,零碳园区等,这是我们的一个愿景。


好的,我的汇报就是这些。谢谢大家的聆听。

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