新型储能进入大规模发展期,熔盐阀迎来新机遇?
发布者:admin | 来源:阀门期刊 | 1评论 | 1641查看 | 2024-03-23 11:32:12    

近年来,随着我国新能源发电规模持续快速增长,新型储能进入大规模发展期。“十四五”以来,新增新型储能装机直接推动经济投资超过1000亿元,有力支撑能源电力发展,成为中国经济发展新动能。


今年的《政府工作报告》提出,加强大型风电光伏基地和外送通道建设,推动分布式能源开发利用,提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力,发展新型储能,促进绿电使用和国际互认,发挥煤炭、煤电兜底作用,确保经济社会发展用能需求。这是我国首次将“发展新型储能”写进政府工作报告。


储能发展现状


我国出台了一系列相关政策,促进和鼓励储能项目开发建设。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,加快抽水蓄能电站建设和新型储能技术规模化应用。2022年1月,国家发展改革委和国家能源局联合印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件;到2030年,新型储能全面市场化发展。


国家能源局数据显示,截至2023年底,全国已经建成投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦/6687万千瓦时,平均储能时长2.1小时。2023年新增装机规模约2260万千瓦/4870万千瓦时,较2022年底增长超过260%。


按照存储介质的不同,储能赛道的技术路径可分为新型储能和传统储能,其中传统储能以抽水蓄能为代表,适合大电网的能量调配,而建设周期短、选址灵活、响应速度快的新型储能,则更适合给以风电光伏为代表的可再生能源项目做配套,比如说,熔盐储能。


image.png


熔盐储热系统


熔盐储热(储能)技术是一种先进的热能储存系统。其核心原理是将热能储存在高温熔化的盐溶液中,以供后续转化为电力或热能,具有理论成本低、工作温度高、环境友好等特点。一个熔盐储热项目的关键部分包括冷/热盐储罐、电加热器、换热器以及配套的汽轮机等组件。详见下图。


image.png


image.png


在充电阶段,电加热器使用外部电力产生热能,用以加热盐溶液,将其升温至高温状态,通常可达600摄氏度。熔盐储热系统储能媒介通常是一种含有钾和硝酸钠的混合物,具有良好的热特性和长寿命,不仅可以在高温下储存大量热能,还具有环保性,不会泄漏或对环境造成危害。在放电阶段,高温的熔盐通过热交换器将热能传递给流体介质,通常是高温油。该介质随后被用于产生高温高压蒸汽,以驱动汽轮机来生产电力。同时,冷却的熔盐则被泵回冷盐储罐,准备好参与到下次储能过程当中。


理论上,熔盐储热是一种高效且环保的能源储存系统,能够供热的特性使其从其他储能技术中脱颖而出。它可以用于电力领域,直接供应高温蒸汽以发电,也可以直接为工业园区供热以及高压蒸汽,有助于减少工业对化石燃料的依赖,降低碳排放。该技术具有广泛的应用前景,有望为能源行业的可持续发展提供有力支持。


由于熔盐储能独特的储热能力,其应用场景与当下主流的电化学储能略有差异。近年来,熔盐储热技术开始在多个领域崭露头角,如光热电站、火电灵活性改造、工业余热回收、蓄热空调、城市供热等。其中,以太阳能光热发电与火电灵活性改造这两个领域的推广应用最为广泛,部分项目已实现商业化运行。


熔盐储热主要设备


█熔融盐


熔融盐是熔盐储热技术的核心,它是在高温条件下呈熔化状态的盐类。通常情况下指无机盐的熔化体,包括一系列常见的盐类,如NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2、Na2CO3、K2CO3、NaCl、KCl等,均为农业化肥的常见原材料,常温下化学性质稳定。广义上还包括氧化物和有机盐。目前行业多采用混合盐作为熔融盐使用,对比熔点高、热稳定性过强的单一成分熔盐,混合盐具有较低的熔点和较高的分解温度,能够满足各种应用对高温传热和温度的需求,在匹配应用层面不同工作温度的同时,保持了熔盐的热稳定性和低饱和蒸汽压等一系列优点。调整混合盐的成分和比例可以获得多种具有不同熔点、分解温度和适用工作温度范围的混合盐,因此,寻找熔点低、分解温度高的混合熔融盐成为熔盐储热技术的研究重点之一。


熔融盐相比其他储热介质具有诸多特点。首先,熔融盐是一种离子体,具有良好的导电性能,导电率远高于常规电解质溶液,这使得电加热过程非常方便。其次,熔融盐具有广泛的使用温度范围,通常在280°C到1000°C之间,而新型低熔点盐的最低使用温度甚至达到了80°C,能够匹配绝大部分工业应用的温度需求。此外,熔融盐的饱和蒸汽压较低,降低了设备成本,提高了安全性。此外,它的液态状态下粘度较低,具有良好的化学稳定性和热稳定性,同时原料容易获得,价格相对较低。


image.png


█储盐罐


储盐罐是存储熔融盐的关键设备,通常以不锈钢、碳钢作为制造原材料。储盐罐外部和地基通常会覆盖较厚的保温层,助于减少内部热能向外散失,从而降低了能量损耗。罐顶通常设计有与熔盐泵相连接的孔,同时设有安全阀,以确保罐内的压力维持在常压范围内。罐内通常设置有浸入式电加热器,其任务是在系统停用或需要时维持熔融盐的温度,保证存储的热能在需要时被有效地释放。此外,为防止混凝土层温度超温,系统还增设了通风层,通风层中的钢管布置得当,确保了系统的温度控制。这种精心设计的系统保障了熔盐储热技术的安全性和高效性。


构成熔盐储热系统的其他设备还包括换热器、熔盐泵、熔盐阀、疏盐罐等,它们在整个系统中发挥着重要的作用。


熔盐阀


熔盐具有运行温度高、凝固点高、运行温差变化大和腐蚀性强等特点,对与其直接接触的熔盐阀、熔盐泵、储罐等设备以及管道系统的设计、生产与制造均提出了较高的要求。


熔盐阀与常规阀门类似,需要额外配备电伴热系统,确保了熔盐在系统中稳定高效流动。在光热电站的传热以及蓄热系统都采用熔盐介质,其设备如吸热塔和冷/热熔盐储罐需要安装开关及调节阀门,来控制调节工艺流程。一般采用闸阀、截止阀或三偏心蝶阀,安装在这里的阀门必须满足下述工况:耐高温,设计温度高达595℃;阀门的热传导效率高,保证熔盐始终在其凝固点之上;很好的耐腐蚀性。


目前在熔盐阀门方面,技术及产品储备较好的企业有哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司、北京市阀门总厂股份有限公司、浙江高中压阀门有限公司、重庆川仪调节阀有限公司、北京佳洁能新节能技术有限公司等。其中,哈电阀门是目前国内熔盐阀门领域业绩最高、种类最全、技术储备最雄厚的公司。


image.png


国内相关阀企参与的重点项目包括:


█北京佳洁能新节能技术有限公司


·兰州大成50MW光热项目集热岛先期运行系统


·玉门鑫能50MW光热发电示范项目


·中国能建哈密塔式50MW光热发电项目


·中国科学院上海应用物理研究所熔盐回路


·中国科学院上海应用物理研究所超高温(730℃)熔盐储能试验回路


█浙江万龙机械有限公司


·向青海某50MW光热发电项目提供化盐系统熔盐截止阀


·向玉门鑫能50MW二次反射塔式光热项目供货40台熔盐阀产品


·向天津滨海阿克塞试验回路供应熔盐截止阀


█哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司


·向青海中控德令哈50MW塔式光热电站提供熔盐管路安全阀


·青海某50MW光热发电项目熔盐调节阀


█浙江高中压阀门有限公司


·国内某10MW光热发电项目


·中标玉门鑫能50MW塔式光热发电项目熔盐截止阀


·中标国内某50MW塔式光热发电项目熔盐截止阀


█北京市阀门总厂股份有限公司


·中科院电工所光热试验项目


·东方锅炉酒泉光热试验项目


·清芸阳光-清华大学实验室项目



熔盐储热技术符合清洁能源行业的发展要求,为应对能源转型挑战提供了另一套可行的解决方案。未来,熔盐储热技术将继续受到研究和发展的支持,以提高储能效率、降低成本,并扩大其应用领域。熔盐储热的产业发展有助于建立更加可持续和绿色的能源体系,为未来的能源供应和环境保护作出积极贡献。

相关阅读
最新评论
1人参与
@@vNJk2
e
2024-04-12 11:35:34
0
马上参与