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孫武星：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在園區(qū)供熱的工程實(shí)踐

發(fā)布者：xylona | 來(lái)源：CHPlaza | 0評(píng)論 | 4304查看 | 2023-07-07 15:57:39

在6月13日于浙江杭州召開(kāi)的2023中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA第十屆年會(huì)上，中國(guó)聯(lián)合工程有限公司電力工程設(shè)計(jì)研究院鍋爐所副所長(zhǎng)孫武星為大家?guī)?lái)《熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在園區(qū)供熱的工程實(shí)踐》主題演講。

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▲中國(guó)聯(lián)合工程有限公司電力工程設(shè)計(jì)研究院鍋爐所副所長(zhǎng)孫武星

實(shí)踐背景

2020年，習(xí)主席發(fā)表“3060”講話，這對(duì)能源領(lǐng)域、能源行業(yè)所有從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，意味著重大變革；2021年，在BP能源年鑒數(shù)據(jù)中，二氧化碳排放量達(dá)105億噸，占世界總排放量31.1%，居世界第一。

除了碳排放之外，能源的安全穩(wěn)定也是我國(guó)要進(jìn)行能源改革的重要因素。

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可以看到，除了煤之外，我國(guó)的天然氣和石油對(duì)外依存度較高，大約占需求總量的50%左右。如果能源一味地靠進(jìn)口，倘若存在地緣政治和邊界風(fēng)險(xiǎn)，我們的能源穩(wěn)定性便會(huì)受到其他國(guó)家影響。

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▲電力結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

據(jù)預(yù)測(cè)，2060年風(fēng)電、光伏作為未來(lái)電力結(jié)構(gòu)的主力，裝機(jī)占比將超過(guò)70%。由于風(fēng)電、光伏的間斷、不穩(wěn)定性，能量密度隨時(shí)間變化以及地域差異的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)具有沖擊性，而且會(huì)造成棄風(fēng)、棄光，因此，我們需要源側(cè)、網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲(chǔ)能技術(shù)。

三個(gè)市場(chǎng)

熔鹽儲(chǔ)熱的三個(gè)市場(chǎng)分別是光熱發(fā)電、火電靈活性改造、園區(qū)供熱。孫武星著重介紹了園區(qū)供熱。

他表示，園區(qū)供熱主要有兩個(gè)思路，首先可以用谷電或綠電加熱熔鹽實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)熱量，待用戶需要時(shí)再進(jìn)行供熱，或利用背壓機(jī)進(jìn)行供熱/電。

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另一個(gè)思路是園區(qū)供熱調(diào)峰。如江浙一些紡織、化纖企業(yè)，白天負(fù)荷高，晚上負(fù)荷低，這種情況下會(huì)出現(xiàn)白天三臺(tái)爐運(yùn)行，晚上只有兩臺(tái)甚至一臺(tái)爐運(yùn)行，這時(shí)工作效率較低，且對(duì)鍋爐壽命影響較大，因此可以通過(guò)加熱熔鹽起到錯(cuò)時(shí)調(diào)峰作用，不用新增機(jī)組便可以達(dá)到增加園區(qū)的頂峰熱負(fù)荷能力的作用。

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孫武星列舉了谷電和棄電儲(chǔ)熱的基本成本。以2022年~2023年浙江省為例，谷電價(jià)格約0.25~0.3元/度，每噸蒸汽耗電750~800度，成本200~240元/噸。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，若周邊有風(fēng)電或光伏企業(yè)晚上要棄電，可通過(guò)項(xiàng)目讓其上網(wǎng)，電網(wǎng)收一筆費(fèi)用，用戶再付一筆費(fèi)用，這樣其價(jià)格會(huì)比目前谷電價(jià)格更低，產(chǎn)生的蒸汽成本也會(huì)更低，更有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

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從目前來(lái)看，因?yàn)殡娋W(wǎng)用電絕大部分還是依靠煤電，隨著園區(qū)新能源上網(wǎng)電量、消納的增加，下電帶的碳會(huì)逐漸減少。

孫武星表示“我們這個(gè)項(xiàng)目要對(duì)標(biāo)天然氣，如果是對(duì)標(biāo)燃煤同時(shí)又有煤指標(biāo)的話，沒(méi)得講，因?yàn)榇蠹抑酪粐崢?biāo)煤大概十噸汽，標(biāo)煤成本按照1500來(lái)算，蒸汽成本就是150，再加上一些燃煤一次性投資還有稅費(fèi)加起來(lái)可能就是180、190左右。采用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)運(yùn)行成本平均220，再加上一次性投資熔鹽儲(chǔ)能這一塊還是比較大的，還要加稅費(fèi)，在不考慮容量電費(fèi)的情況下，要在300-350之間?！?/p>

但目前的情況是，園區(qū)要發(fā)展但政府不給煤指標(biāo)，無(wú)法擴(kuò)建鍋爐，這種情況下，如果天然氣價(jià)格按4元計(jì)算，一噸蒸汽折合下來(lái)約等于100立方天然氣，那么其燃料成本大概在400元，如果算上一次性投資再加稅費(fèi)則在500元，可以明顯看出，用谷電峰谷套利模式比天然氣要?jiǎng)澦愫芏唷?/p>

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除此之外，我國(guó)天然氣汽源不穩(wěn)定，其中50%靠進(jìn)口，地緣政治、單邊主義都會(huì)給未來(lái)天然氣的價(jià)格帶來(lái)不確定性。另外，天然氣如果按照一噸蒸汽計(jì)算，它的排碳大概占燃煤的50%左右，只是作為碳中和的過(guò)渡手段，如果算上碳稅、二氧化碳碳交易，其劣勢(shì)就更加明顯了。

工程實(shí)例

一、谷電加熱熔鹽儲(chǔ)能供熱項(xiàng)目

該項(xiàng)目規(guī)模為50t/h，75MW/360MWh，蒸汽參數(shù)9.8MPa、540℃，目前運(yùn)行模式是谷電加熱12小時(shí)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)外供蒸汽24小時(shí)，項(xiàng)目投資1.8億元，核算500元/kWh。

該項(xiàng)目熔鹽儲(chǔ)熱換熱區(qū)域占地60x27米，公用配套系統(tǒng)利用老廠原有系統(tǒng)，項(xiàng)目整體熱效率93%，主要是散熱損失、換熱損失以及一些電汽的配電損失。蒸汽價(jià)格若按318元每噸計(jì)算，則稅后資本金投資回收期為8.6年，資本金投資內(nèi)部收益率為16.31%。

孫武星對(duì)該項(xiàng)目的關(guān)鍵設(shè)備也進(jìn)行了介紹。

▋關(guān)鍵設(shè)備選擇之一：熔鹽儲(chǔ)罐

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▋關(guān)鍵設(shè)備選擇之二：熔鹽泵

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▋關(guān)鍵設(shè)備選擇之三：電加熱器

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▋關(guān)鍵設(shè)備選擇之四：蒸汽發(fā)生器SGS系統(tǒng)

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二、蒸汽加熱熔鹽調(diào)峰項(xiàng)目

該項(xiàng)目規(guī)模100t/h，運(yùn)行模式為低負(fù)荷采用蒸汽加熱熔鹽12h，高負(fù)荷采用熔鹽釋熱對(duì)外供熱12h，項(xiàng)目投資2億元，熔鹽儲(chǔ)熱換熱區(qū)域占地126米×44米，整體熱效率大于90%，按照蒸汽價(jià)格326塊錢(qián)一噸，靜態(tài)投資回收期為5.7年。

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與天然氣對(duì)比，倘若折為25年計(jì)算，則該項(xiàng)目真實(shí)成本為11.7億元，天然氣則為18.7億元。

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孫武星對(duì)以上兩種模式下面臨的主要問(wèn)題和關(guān)鍵因素進(jìn)行了總結(jié)：

第一，若是用谷電或綠電加熱，首先應(yīng)解決電網(wǎng)接入問(wèn)題。

“因?yàn)槿绻?0噸的主蒸汽，電加熱器規(guī)模75兆瓦，對(duì)當(dāng)?shù)貓@區(qū)的電網(wǎng)有一定挑戰(zhàn)，從哪里找到接入又不影響其原來(lái)的電網(wǎng)同時(shí)線路費(fèi)用能夠盡量少，這個(gè)要同電網(wǎng)談?！?/p>

第二，谷電電價(jià)。我國(guó)目前的政策要求峰谷電價(jià)不小于3:1，浙江省為4:1，相對(duì)來(lái)說(shuō)走得比較靠前。谷電電價(jià)對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性影響起決定性作用。

第三，容量電費(fèi)。若考慮容量電費(fèi)，折算下來(lái)一噸蒸汽成本對(duì)應(yīng)約增加70元左右。

第四，背壓機(jī)是否配置問(wèn)題。這個(gè)跟上網(wǎng)電價(jià)有關(guān)，若白天上網(wǎng)電價(jià)超過(guò)燃煤標(biāo)桿電價(jià)的話，還是有利潤(rùn)可圖。

他認(rèn)為，供熱調(diào)峰相對(duì)來(lái)說(shuō)不存在電網(wǎng)的一些外部條件影響，但企業(yè)要有對(duì)未來(lái)園區(qū)發(fā)展的規(guī)劃。很多園區(qū)都存在白天和晚上的負(fù)荷波動(dòng)，這種情況下通過(guò)熔鹽儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)白天的頂峰增加白天綜合供熱能力，對(duì)于整體的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性是非?？捎^的。

關(guān)于中國(guó)聯(lián)合公司

中國(guó)聯(lián)合工程有限公司（原機(jī)機(jī)械工業(yè)部第二設(shè)計(jì)研究院）隸屬于國(guó)機(jī)集團(tuán)，公司人才資源豐富，擁有員工6000余人，其中工程技術(shù)人員占95%以上，曾有7位中國(guó)工程院、中國(guó)科學(xué)院院士在公司工作，現(xiàn)在職1名，擁有全國(guó)勘察設(shè)計(jì)大師7位。

公司擁有工程設(shè)計(jì)資質(zhì)證書(shū)綜合甲級(jí)，建筑工程施工總承包（壹級(jí)）、造價(jià)咨詢（甲級(jí)）、城鄉(xiāng)規(guī)劃編制（甲級(jí)）等等。目前公司已經(jīng)獲得了國(guó)家科技成果獎(jiǎng)100多項(xiàng)，省部級(jí)1000多項(xiàng)，主編、參編、國(guó)家地方行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范100多項(xiàng)，是國(guó)家的認(rèn)定高新技術(shù)企業(yè)，在美國(guó)《工程新聞?dòng)涗洝稥NR對(duì)中國(guó)工程設(shè)計(jì)企業(yè)60強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)排名中，公司連年榜上有名。

公司的部分光熱、熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目效果圖如下：

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