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報告 | 光熱及儲熱技術在綜合能源領域的應用
發布者:lzx | 0評論 | 12237查看 | 2020-08-19 19:38:04    

CSPPLAZA光熱發電網報道:近日,在(zai)由CSPPLAZA主辦(ban)、中(zhong)控太陽能(neng)、龍騰光(guang)熱和首(shou)航(hang)高科等(deng)鼎力支(zhi)持的2020中(zhong)國(guo)國(guo)際(ji)光(guang)熱大會(hui)暨CSPPLAZA第七屆年會(hui)上(shang),思(si)安(an)新能(neng)源股份有(you)限公司(si)研(yan)發總工程師段洋發表了(le)題為《光(guang)熱及儲(chu)熱技(ji)術(shu)在(zai)綜合能(neng)源領(ling)域的應用(yong)》的主旨演(yan)講,詳細(xi)介(jie)紹了(le)熔鹽、固(gu)體(ti)、相變等(deng)多種儲(chu)熱技(ji)術(shu)與相關(guan)產(chan)品,并分享了(le)相關(guan)應用(yong)案例與具(ju)體(ti)效果。


下文整理了段洋分享的精彩內容與觀點,以饗讀者:


能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)是人(ren)類(lei)賴(lai)以生存和發展的(de)基礎,也是國(guo)民經(jing)濟的(de)命脈。我(wo)(wo)們(men)國(guo)家經(jing)過幾十年(nian)的(de)發展,已告別(bie)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)短缺時代,形成相對(dui)完(wan)整(zheng)的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體系。同時,能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)利用形式單一、效率(lv)較低、能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)利用與(yu)環(huan)境(jing)保護不協調等問題也依(yi)然存在。下一步,我(wo)(wo)國(guo)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體系將進入從總量擴(kuo)張向提質增效轉(zhuan)變的(de)全新階(jie)段(duan)。


打破原有各能源(yuan)(yuan)供(gong)(gong)用(yong)(yong)(如供(gong)(gong)電、供(gong)(gong)氣(qi)、供(gong)(gong)冷/熱)系(xi)統單(dan)獨規劃(hua)、單(dan)獨設計(ji)、單(dan)獨運行的(de)傳統模(mo)式,在(zai)規劃(hua)、設計(ji)、建(jian)設和(he)運行階段,對(dui)不(bu)同供(gong)(gong)用(yong)(yong)能系(xi)統進行整(zheng)體上的(de)協調、配合和(he)優(you)化(hua),并最終(zhong)構建(jian)一體化(hua)的(de)綜合能源(yuan)(yuan)系(xi)統,是(shi)促進社會(hui)用(yong)(yong)能效率最優(you)、可(ke)再生能源(yuan)(yuan)規模(mo)化(hua)利用(yong)(yong)和(he)能源(yuan)(yuan)利用(yong)(yong)提質增(zeng)效的(de)有效途(tu)徑。


綜合能源應運而生


從概念上(shang)來講(jiang),綜(zong)合(he)能(neng)(neng)源(yuan)服(fu)務以客(ke)戶需求為導向,以安(an)全可靠(kao)為前提(ti),以“因(yin)地制(zhi)宜、智(zhi)慧(hui)物聯(lian)、多能(neng)(neng)協同(tong)、全價開發”為原則,利用(yong)(yong)“能(neng)(neng)源(yuan)轉化(hua)(hua)、能(neng)(neng)源(yuan)存(cun)儲、物聯(lian)網、邊緣計算(suan)、大數據、人工智(zhi)能(neng)(neng)”等多種(zhong)行業(ye)先進技術及產品,通過(guo)搭建智(zhi)慧(hui)能(neng)(neng)源(yuan)管理平臺,并依托(tuo)成熟、完善、先進的(de)托(tuo)管運營標準化(hua)(hua)服(fu)務體系,可整合(he)優化(hua)(hua)既有人、能(neng)(neng)、物資源(yuan),為用(yong)(yong)戶電、氣、熱(re)、冷、水等能(neng)(neng)源(yuan)系統提(ti)供(gong)線上(shang)線下一體化(hua)(hua)的(de)智(zhi)慧(hui)能(neng)(neng)源(yuan)托(tuo)管運營服(fu)務。


隨著(zhu)國家(jia)能源環保(bao)要(yao)(yao)求(qiu)的提高,以及(ji)綠色(se)發展要(yao)(yao)求(qiu)的提出(chu),目前在能源系統里,對包(bao)括光熱在內的可再生能源以及(ji)儲能的需求(qiu)也會越來越多。


太陽(yang)能(neng)(neng)具(ju)有綠色環(huan)保(bao),資源豐(feng)富的特點(dian),在綜(zong)合能(neng)(neng)源系統(tong)中采(cai)用光(guang)熱(re)技術一方面既可(ke)以滿(man)足環(huan)保(bao)的要(yao)求,同時也能(neng)(neng)大大降低能(neng)(neng)源系統(tong)運行成本(ben)。但由(you)于太陽(yang)能(neng)(neng)具(ju)有間歇性和不穩(wen)定性的特點(dian),往往需要(yao)與儲熱(re)系統(tong)進行結合供能(neng)(neng)。


與太陽能(neng)熱發電集熱器(qi)選(xuan)型標準不(bu)(bu)同,中小型綜合能(neng)源項目一般(ban)聚(ju)光(guang)的要(yao)求不(bu)(bu)高(gao),例如工商(shang)業,其用(yong)能(neng)需求多(duo)為(wei)供(gong)熱或蒸(zheng)汽(qi)。供(gong)熱溫度區間多(duo)為(wei)50-80℃,蒸(zheng)汽(qi)的溫度區間多(duo)為(wei)100℃-200℃。在此區間,低聚(ju)光(guang)比的集熱器(qi)即可滿足要(yao)求。例如,槽式集熱器(qi),或者菲涅爾集熱器(qi),CPC和平板(ban)集熱器(qi)等,且系(xi)統(tong)控制和運行要(yao)求盡(jin)量(liang)簡單,易于維(wei)護。


光熱儲熱技術及產品


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近年(nian)來,儲(chu)熱市(shi)場發展較快。儲(chu)熱技(ji)術大體(ti)可分為顯熱儲(chu)熱、潛熱儲(chu)熱和化學反(fan)應(ying)儲(chu)熱三大類。


顯(xian)熱(re)儲(chu)熱(re)又(you)包(bao)括熔鹽(yan)儲(chu)熱(re),該技術在太陽能熱(re)發電領域已有(you)較(jiao)多應(ying)用。得益于(yu)北方(fang)煤改電市場(chang)的發展,固體儲(chu)熱(re)在近兩年得到大(da)規模應(ying)用。除此(ci)之(zhi)外,還有(you)一(yi)些油類、液類的顯(xian)熱(re)儲(chu)熱(re)方(fang)案。


相變儲熱主要分為:


1.固-液(ye)相變儲熱(re),其中結晶水(shui)合鹽成本低廉,單(dan)位(wei)儲熱(re)密度大,尤(you)其是在煤改電市(shi)場應用(yong)較多(duo)。除此之外,還有共晶體、石蠟、金屬材(cai)料(liao)都可以用(yong)來做儲熱(re)材(cai)料(liao)。


2.固-固相變儲(chu)熱,該技術(shu)目前商業化(hua)應用較少。


3.固-氣相變儲熱


4.液-氣相變儲熱


5.液(ye)-氣(qi)相變儲熱(re),該技術難度較大,主要在高校(xiao)(xiao)(xiao)、或科研院校(xiao)(xiao)(xiao)研究較多,上(shang)海交通(tong)大學等高校(xiao)(xiao)(xiao)及(ji)部(bu)分企(qi)業都在該領(ling)域有(you)所研究。


水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)是(shi)最傳(chuan)統的(de)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)技術(shu)之一(yi),既(ji)可用(yong)于儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re),又(you)可用(yong)于儲(chu)(chu)冷。水(shui)(shui)比熱(re)(re)(re)(re)容(rong)大,常溫下高達4.182kJ/(kg?K),是(shi)一(yi)種優良(liang)的(de)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)介質。常見(jian)的(de)水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)技術(shu)有(you)非承壓水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)和(he)承壓水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)兩(liang)種。非承壓水(shui)(shui)蓄熱(re)(re)(re)(re)溫度一(yi)般在30-85℃,儲(chu)(chu)冷溫度一(yi)般在0℃-30℃;承壓水(shui)(shui)蓄熱(re)(re)(re)(re)的(de)溫度一(yi)般在30℃~200℃。水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)設(she)備簡單,使(shi)用(yong)壽命較(jiao)長,投資(zi)較(jiao)低。水(shui)(shui)作為儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)介質,廉價易得。因此,在場(chang)地充(chong)足的(de)條件下,水(shui)(shui)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)(re)成為了不二之選。


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熔鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)是一種利用顯熱(re)或(huo)潛熱(re)進行熱(re)量(liang)存儲(chu)(chu)(chu)的技術。在太陽能熱(re)發電領域應(ying)用廣泛,熔鹽既可(ke)以作(zuo)為儲(chu)(chu)(chu)熱(re)介(jie)質(zhi),也可(ke)以作(zuo)為傳熱(re)介(jie)質(zhi),實現大功率、高(gao)(gao)效的儲(chu)(chu)(chu)放熱(re)。常見的有雙(shuang)罐(guan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)和單(dan)罐(guan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)兩種。工業系(xi)統或(huo)者民用供暖供熱(re)領域對(dui)熱(re)品質(zhi)要求(qiu)不(bu)高(gao)(gao),因此該領域,單(dan)罐(guan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)的利用率更(geng)高(gao)(gao)。


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固體儲熱(re)(re)(re)(re)是一種顯熱(re)(re)(re)(re)儲熱(re)(re)(re)(re)技術,利用材(cai)(cai)料(liao)在升(sheng)溫或降溫過程中的溫差而實現熱(re)(re)(re)(re)能存儲。在整個工作溫度范圍內,儲熱(re)(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)始終保持固定形態。目前商(shang)業化(hua)應用主要有鎂磚蓄(xu)熱(re)(re)(re)(re)和(he)混凝土蓄(xu)熱(re)(re)(re)(re)。鎂磚是一種耐火材(cai)(cai)料(liao),儲熱(re)(re)(re)(re)密度較高。


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固體混凝(ning)土(tu)儲(chu)熱是(shi)采用特種(zhong)混凝(ning)土(tu)作(zuo)為(wei)儲(chu)熱介質的(de)(de)一(yi)種(zhong)顯熱儲(chu)熱技(ji)術,也是(shi)我們目前在重點推廣(guang)的(de)(de)一(yi)種(zhong)技(ji)術,作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)澆注材(cai)料,混凝(ning)土(tu)儲(chu)熱材(cai)料可以(yi)制作(zuo)成各(ge)種(zhong)特定的(de)(de)形狀,其(qi)原料來源廣(guang)泛,可以(yi)就地取材(cai),成本較低。


固(gu)體混(hun)凝土儲熱(re)有幾個(ge)特(te)點:


蓄熱溫度高(gao)使用(yong)溫度可達(da)400℃以上,甚至可以達(da)到800℃;


體積熱容大單(dan)位體積儲(chu)熱密度為(wei)水的6-20倍;


導熱(re)性能好為普通混(hun)凝土的兩(liang)倍以上;


生產便捷可現場(chang)成(cheng)型;


使(shi)用壽命(ming)長超(chao)50年生命(ming)周期,無衰減和劣化(hua);


綠色環保大部分(fen)選用(yong)天然礦物原(yuan)料,無毒(du)無腐蝕(shi);


固體混凝土儲(chu)熱可根據用(yong)(yong)(yong)(yong)戶用(yong)(yong)(yong)(yong)能需(xu)(xu)求,將不同類型的能源轉化為熱能進(jin)(jin)行存(cun)儲(chu),或將熱能直接(jie)進(jin)(jin)行存(cun)儲(chu),在(zai)需(xu)(xu)要時放出,產生蒸汽或熱水供用(yong)(yong)(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)(yong)(yong)。相比鎂磚蓄(xu)熱,在(zai)綜(zong)合能源領域(yu)適用(yong)(yong)(yong)(yong)范圍更廣。


產品特點:


模(mo)塊化(hua)設計(ji),可根據用戶儲(chu)熱量(liang)需(xu)求(qiu),在現場將(jiang)儲(chu)熱體(ti)進行(xing)組合搭配(pei),成本也比(bi)較低;


高效能,儲熱效率(lv)高達96%;


被動式(shi)運行(xing)簡(jian)單,啟(qi)動快,無泄露風(feng)險;


適用性(xing)強,可運用到多(duo)種不同的(de)能源系統:光熱(re),電供熱(re)以及(ji)工業(ye)余(yu)熱(re)回收等;


相變(bian)(bian)(bian)儲(chu)熱(re)在煤改電領(ling)域,主(zhu)要(yao)在中低溫(wen)(wen)領(ling)域應用(yong)比較多,相變(bian)(bian)(bian)儲(chu)熱(re)是(shi)利用(yong)材(cai)料(liao)(liao)在發生相變(bian)(bian)(bian)的(de)過(guo)程中吸收或釋(shi)放(fang)熱(re)能而進行(xing)能量存(cun)儲(chu)的(de)過(guo)程。相變(bian)(bian)(bian)儲(chu)熱(re)溫(wen)(wen)度穩定。相變(bian)(bian)(bian)儲(chu)熱(re)材(cai)料(liao)(liao)種類較多,相變(bian)(bian)(bian)點溫(wen)(wen)度分布范圍廣:-50℃—1000℃。根據(ju)選用(yong)材(cai)料(liao)(liao)類型(xing)的(de)不同,即可(ke)用(yong)于(yu)儲(chu)熱(re),又可(ke)用(yong)于(yu)儲(chu)冷。下表是(shi)目前應用(yong)的(de)幾種典型(xing)相變(bian)(bian)(bian)儲(chu)熱(re)類型(xing)。


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相變儲熱(re)(re)(熱(re)(re)倉或(huo)(huo)者(zhe)熱(re)(re)庫)采用(yong)夜間谷電(dian)將常壓電(dian)鍋爐產(chan)生的熱(re)(re)量儲存(cun)在熱(re)(re)倉中,在峰電(dian)或(huo)(huo)平電(dian)時段,利用(yong)熱(re)(re)倉的熱(re)(re)量為用(yong)戶采暖,或(huo)(huo)提供熱(re)(re)水(shui),可節省運行費用(yong)。


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產品特點:


四“高(gao)”一“低”:儲熱(re)(re)密度(du)高(gao)、換熱(re)(re)效率高(gao)、空(kong)間利用(yong)(yong)率高(gao)、循環穩定性高(gao)、用(yong)(yong)能價格低。


下(xia)圖(tu)為(wei)對(dui)(dui)不同供(gong)暖方式做的經濟性對(dui)(dui)比:



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綜合能源應用案例


1、工(gong)業園區綜合能源供(gong)熱水(shui)項目


該工(gong)(gong)業園區主要從事(shi)汽車裝(zhuang)備制造,其涂裝(zhuang)車間職工(gong)(gong)浴(yu)室每天(tian)需用熱(re)(re)水500-900t。為(wei)(wei)降(jiang)低(di)供(gong)熱(re)(re)成本,項(xiang)目通過(guo)太陽(yang)能(neng)+空(kong)氣源(yuan)熱(re)(re)泵+蒸汽+蓄熱(re)(re)的技術路(lu)線,充分利(li)用太陽(yang)能(neng)、空(kong)氣能(neng),并將(jiang)其富余時(shi)段的熱(re)(re)能(neng)進行存(cun)儲;同(tong)時(shi)利(li)用當地(di)的峰谷電(dian)價差異,在夜間電(dian)價較低(di)時(shi),采用電(dian)加熱(re)(re)產生熱(re)(re)量,將(jiang)熱(re)(re)能(neng)存(cun)儲在熱(re)(re)倉內;當白天(tian)電(dian)價較高,將(jiang)熱(re)(re)量放出(chu),為(wei)(wei)用戶提供(gong)生活熱(re)(re)水。從而(er)為(wei)(wei)用戶降(jiang)低(di)供(gong)熱(re)(re)成本。通過(guo)配合(he)能(neng)源(yuan)管(guan)理云平臺,可(ke)以實時(shi)了解項(xiang)目運行狀態。


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2、國內首(shou)例“光熱(re)+固體儲熱(re)”綠色農業應用示范項(xiang)目


項目位于(yu)北(bei)京(jing)昌(chang)平國(guo)家級食用菌農業標準化示范區內(nei),通(tong)過建(jian)設在園區內(nei)的光熱+儲(chu)熱系統,利用清潔(jie)能源提供高溫(wen)蒸汽,為(wei)農作物進行滅菌;同(tong)時,在冬季為(wei)居民進行供暖。為(wei)了(le)盡(jin)量降低運(yun)營成本,該項目使用了(le)太陽(yang)能,由于(yu)太陽(yang)能具(ju)有間隙性(xing)和(he)不穩(wen)定性(xing)的特點,我們需要通(tong)過儲(chu)熱系統保(bao)證熱能的持續穩(wen)定輸出。


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整(zheng)個項目特別大,下圖(tu)為現場照片和(he)參數:


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3、陜西某多(duo)能互補微電網(wang)項目


項目以清(qing)潔能(neng)源作為能(neng)量供應(ying)系(xi)(xi)統(tong),采用太陽能(neng)光熱、儲(chu)熱、空氣(qi)能(neng)、光伏、電(dian)+儲(chu)電(dian)供電(dian)等多能(neng)源互(hu)補(bu)的(de)方(fang)式,向廠區(qu)所屬(shu)宿舍(she)樓供能(neng),配套新(xin)能(neng)源大巴車和新(xin)能(neng)源汽車充電(dian)樁系(xi)(xi)統(tong),搭載(zai)智(zhi)慧能(neng)源管理平(ping)臺,是園區(qu)型多能(neng)互(hu)補(bu)微網系(xi)(xi)統(tong)解決方(fang)案(an)的(de)典型應(ying)用實例。項目建成后(hou)將(jiang)為區(qu)域能(neng)源綜(zong)合(he)利用提供基礎應(ying)用數據,是國內自動化(hua)水平(ping)領先的(de)多能(neng)互(hu)補(bu)綜(zong)合(he)應(ying)用智(zhi)慧能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)。


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4、海口喜來(lai)登酒店項目(mu)


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針對海(hai)口喜來(lai)登(deng)酒店供(gong)冷、蒸汽(qi)、電(dian)力及(ji)生活熱(re)水等能源供(gong)給(gei)現(xian)狀,結合(he)當地(di)資源條(tiao)件(jian)及(ji)客戶(hu)能源系統(tong)智(zhi)慧(hui)(hui)化(hua)需求,提(ti)供(gong)了一(yi)套完(wan)整(zheng)(zheng)的智(zhi)慧(hui)(hui)能源整(zheng)(zheng)體(ti)解決方案,系統(tong)中配(pei)置有儲熱(re)、冰蓄(xu)冷、中央空(kong)調及(ji)智(zhi)慧(hui)(hui)能源管理平臺等。由于海(hai)口地(di)區對于蓄(xu)冷項目有針對的電(dian)價政策。目前該項目收益(yi)率良(liang)好,下(xia)圖為(wei)現(xian)場圖片(pian)。


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關于思安控股集團:


思安控股集團是一家致力于工(gong)商業企業(B2B)服務(wu)的(de)專業產(chan)業集團。集團基(ji)于工(gong)業物(wu)聯網(wang)平(ping)臺(tai),以產(chan)品銷售為基(ji)礎、應用(yong)為支撐、技術研(yan)發為內在驅(qu)動力,打造了從融(rong)合(he)(he)通訊、工(gong)業控制產(chan)品增值服務(wu)到智慧能(neng)(neng)源綜合(he)(he)服務(wu)、儲熱(re)技術研(yan)發生產(chan)和應用(yong)、工(gong)業余熱(re)余能(neng)(neng)綜合(he)(he)利用(yong)以及工(gong)業互聯網(wang)遠程管控運維平(ping)臺(tai)研(yan)發應用(yong)的(de)綜合(he)(he)產(chan)業集群。


三十年來,思安控股集團始(shi)終(zhong)堅持“凝聚智(zhi)慧追求卓越”的企業(ye)理念(nian),將工(gong)業(ye)物聯網和自主研發的專業(ye)技(ji)術(shu)、產品進行(xing)有效結合,為工(gong)商業(ye)企業(ye)提供(gong)各種增值(zhi)服務,是中國領先(xian)的智(zhi)能化解決方案(an)提供(gong)商及清潔(jie)低(di)碳能源開(kai)發、建設、運營商。

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