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新型儲(chǔ)能進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展期,熔鹽閥迎來(lái)新機(jī)遇?
發(fā)布者:admin | 來(lái)源:閥門(mén)期刊 | 1評(píng)論 | 6311查看 | 2024-03-23 11:32:12    

近年來(lái),隨著我國(guó)新能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng),新型儲(chǔ)能進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展期?!笆奈濉币詠?lái),新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)直接推動(dòng)經(jīng)濟(jì)投資超過(guò)1000億元,有力支撐能源電力發(fā)展,成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)能。


今年的《政府工作報(bào)告》提出,加強(qiáng)大型風(fēng)電光伏基地和外送通道建設(shè),推動(dòng)分布式能源開(kāi)發(fā)利用,提高電網(wǎng)對(duì)清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力,發(fā)展新型儲(chǔ)能,促進(jìn)綠電使用和國(guó)際互認(rèn),發(fā)揮煤炭、煤電兜底作用,確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用能需求。這是我國(guó)首次將“發(fā)展新型儲(chǔ)能”寫(xiě)進(jìn)政府工作報(bào)告。


儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀


我國(guó)出臺(tái)了一系列相關(guān)政策,促進(jìn)和鼓勵(lì)儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)?!笆奈濉币?guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出,加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用。2022年1月,國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出,到2025年,新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)?;l(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件;到2030年,新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。


國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,截至2023年底,全國(guó)已經(jīng)建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3139萬(wàn)千瓦/6687萬(wàn)千瓦時(shí),平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2.1小時(shí)。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬(wàn)千瓦/4870萬(wàn)千瓦時(shí),較2022年底增長(zhǎng)超過(guò)260%。


按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同,儲(chǔ)能賽道的技術(shù)路徑可分為新型儲(chǔ)能和傳統(tǒng)儲(chǔ)能,其中傳統(tǒng)儲(chǔ)能以抽水蓄能為代表,適合大電網(wǎng)的能量調(diào)配,而建設(shè)周期短、選址靈活、響應(yīng)速度快的新型儲(chǔ)能,則更適合給以風(fēng)電光伏為代表的可再生能源項(xiàng)目做配套,比如說(shuō),熔鹽儲(chǔ)能。


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熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)


熔鹽儲(chǔ)熱(儲(chǔ)能)技術(shù)是一種先進(jìn)的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)。其核心原理是將熱能儲(chǔ)存在高溫熔化的鹽溶液中,以供后續(xù)轉(zhuǎn)化為電力或熱能,具有理論成本低、工作溫度高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。一個(gè)熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目的關(guān)鍵部分包括冷/熱鹽儲(chǔ)罐、電加熱器、換熱器以及配套的汽輪機(jī)等組件。詳見(jiàn)下圖。


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在充電階段,電加熱器使用外部電力產(chǎn)生熱能,用以加熱鹽溶液,將其升溫至高溫狀態(tài),通??蛇_(dá)600攝氏度。熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)能媒介通常是一種含有鉀和硝酸鈉的混合物,具有良好的熱特性和長(zhǎng)壽命,不僅可以在高溫下儲(chǔ)存大量熱能,還具有環(huán)保性,不會(huì)泄漏或?qū)Νh(huán)境造成危害。在放電階段,高溫的熔鹽通過(guò)熱交換器將熱能傳遞給流體介質(zhì),通常是高溫油。該介質(zhì)隨后被用于產(chǎn)生高溫高壓蒸汽,以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)來(lái)生產(chǎn)電力。同時(shí),冷卻的熔鹽則被泵回冷鹽儲(chǔ)罐,準(zhǔn)備好參與到下次儲(chǔ)能過(guò)程當(dāng)中。


理論上,熔鹽儲(chǔ)熱是一種高效且環(huán)保的能源儲(chǔ)存系統(tǒng),能夠供熱的特性使其從其他儲(chǔ)能技術(shù)中脫穎而出。它可以用于電力領(lǐng)域,直接供應(yīng)高溫蒸汽以發(fā)電,也可以直接為工業(yè)園區(qū)供熱以及高壓蒸汽,有助于減少工業(yè)對(duì)化石燃料的依賴,降低碳排放。該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景,有望為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。


由于熔鹽儲(chǔ)能獨(dú)特的儲(chǔ)熱能力,其應(yīng)用場(chǎng)景與當(dāng)下主流的電化學(xué)儲(chǔ)能略有差異。近年來(lái),熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)開(kāi)始在多個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角,如光熱電站、火電靈活性改造、工業(yè)余熱回收、蓄熱空調(diào)、城市供熱等。其中,以太陽(yáng)能光熱發(fā)電與火電靈活性改造這兩個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用最為廣泛,部分項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。


熔鹽儲(chǔ)熱主要設(shè)備


█熔融鹽


熔融鹽是熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的核心,它是在高溫條件下呈熔化狀態(tài)的鹽類(lèi)。通常情況下指無(wú)機(jī)鹽的熔化體,包括一系列常見(jiàn)的鹽類(lèi),如NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2、Na2CO3、K2CO3、NaCl、KCl等,均為農(nóng)業(yè)化肥的常見(jiàn)原材料,常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。廣義上還包括氧化物和有機(jī)鹽。目前行業(yè)多采用混合鹽作為熔融鹽使用,對(duì)比熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)的單一成分熔鹽,混合鹽具有較低的熔點(diǎn)和較高的分解溫度,能夠滿足各種應(yīng)用對(duì)高溫傳熱和溫度的需求,在匹配應(yīng)用層面不同工作溫度的同時(shí),保持了熔鹽的熱穩(wěn)定性和低飽和蒸汽壓等一系列優(yōu)點(diǎn)。調(diào)整混合鹽的成分和比例可以獲得多種具有不同熔點(diǎn)、分解溫度和適用工作溫度范圍的混合鹽,因此,尋找熔點(diǎn)低、分解溫度高的混合熔融鹽成為熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的研究重點(diǎn)之一。


熔融鹽相比其他儲(chǔ)熱介質(zhì)具有諸多特點(diǎn)。首先,熔融鹽是一種離子體,具有良好的導(dǎo)電性能,導(dǎo)電率遠(yuǎn)高于常規(guī)電解質(zhì)溶液,這使得電加熱過(guò)程非常方便。其次,熔融鹽具有廣泛的使用溫度范圍,通常在280°C到1000°C之間,而新型低熔點(diǎn)鹽的最低使用溫度甚至達(dá)到了80°C,能夠匹配絕大部分工業(yè)應(yīng)用的溫度需求。此外,熔融鹽的飽和蒸汽壓較低,降低了設(shè)備成本,提高了安全性。此外,它的液態(tài)狀態(tài)下粘度較低,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,同時(shí)原料容易獲得,價(jià)格相對(duì)較低。


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█儲(chǔ)鹽罐


儲(chǔ)鹽罐是存儲(chǔ)熔融鹽的關(guān)鍵設(shè)備,通常以不銹鋼、碳鋼作為制造原材料。儲(chǔ)鹽罐外部和地基通常會(huì)覆蓋較厚的保溫層,助于減少內(nèi)部熱能向外散失,從而降低了能量損耗。罐頂通常設(shè)計(jì)有與熔鹽泵相連接的孔,同時(shí)設(shè)有安全閥,以確保罐內(nèi)的壓力維持在常壓范圍內(nèi)。罐內(nèi)通常設(shè)置有浸入式電加熱器,其任務(wù)是在系統(tǒng)停用或需要時(shí)維持熔融鹽的溫度,保證存儲(chǔ)的熱能在需要時(shí)被有效地釋放。此外,為防止混凝土層溫度超溫,系統(tǒng)還增設(shè)了通風(fēng)層,通風(fēng)層中的鋼管布置得當(dāng),確保了系統(tǒng)的溫度控制。這種精心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)保障了熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的安全性和高效性。


構(gòu)成熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的其他設(shè)備還包括換熱器、熔鹽泵、熔鹽閥、疏鹽罐等,它們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。


熔鹽閥


熔鹽具有運(yùn)行溫度高、凝固點(diǎn)高、運(yùn)行溫差變化大和腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),對(duì)與其直接接觸的熔鹽閥、熔鹽泵、儲(chǔ)罐等設(shè)備以及管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與制造均提出了較高的要求。


熔鹽閥與常規(guī)閥門(mén)類(lèi)似,需要額外配備電伴熱系統(tǒng),確保了熔鹽在系統(tǒng)中穩(wěn)定高效流動(dòng)。在光熱電站的傳熱以及蓄熱系統(tǒng)都采用熔鹽介質(zhì),其設(shè)備如吸熱塔和冷/熱熔鹽儲(chǔ)罐需要安裝開(kāi)關(guān)及調(diào)節(jié)閥門(mén),來(lái)控制調(diào)節(jié)工藝流程。一般采用閘閥、截止閥或三偏心蝶閥,安裝在這里的閥門(mén)必須滿足下述工況:耐高溫,設(shè)計(jì)溫度高達(dá)595℃;閥門(mén)的熱傳導(dǎo)效率高,保證熔鹽始終在其凝固點(diǎn)之上;很好的耐腐蝕性。


目前在熔鹽閥門(mén)方面,技術(shù)及產(chǎn)品儲(chǔ)備較好的企業(yè)有哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門(mén)有限公司、北京市閥門(mén)總廠股份有限公司、浙江高中壓閥門(mén)有限公司、重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司、北京佳潔能新節(jié)能技術(shù)有限公司等。其中,哈電閥門(mén)是目前國(guó)內(nèi)熔鹽閥門(mén)領(lǐng)域業(yè)績(jī)最高、種類(lèi)最全、技術(shù)儲(chǔ)備最雄厚的公司。


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國(guó)內(nèi)相關(guān)閥企參與的重點(diǎn)項(xiàng)目包括:


█北京佳潔能新節(jié)能技術(shù)有限公司


·蘭州大成50MW光熱項(xiàng)目集熱島先期運(yùn)行系統(tǒng)


·玉門(mén)鑫能50MW光熱發(fā)電示范項(xiàng)目


·中國(guó)能建哈密塔式50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目


·中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所熔鹽回路


·中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所超高溫(730℃)熔鹽儲(chǔ)能試驗(yàn)回路


█浙江萬(wàn)龍機(jī)械有限公司


·向青海某50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目提供化鹽系統(tǒng)熔鹽截止閥


·向玉門(mén)鑫能50MW二次反射塔式光熱項(xiàng)目供貨40臺(tái)熔鹽閥產(chǎn)品


·向天津?yàn)I海阿克塞試驗(yàn)回路供應(yīng)熔鹽截止閥


█哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門(mén)有限公司


·向青海中控德令哈50MW塔式光熱電站提供熔鹽管路安全閥


·青海某50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目熔鹽調(diào)節(jié)閥


█浙江高中壓閥門(mén)有限公司


·國(guó)內(nèi)某10MW光熱發(fā)電項(xiàng)目


·中標(biāo)玉門(mén)鑫能50MW塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目熔鹽截止閥


·中標(biāo)國(guó)內(nèi)某50MW塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目熔鹽截止閥


█北京市閥門(mén)總廠股份有限公司


·中科院電工所光熱試驗(yàn)項(xiàng)目


·東方鍋爐酒泉光熱試驗(yàn)項(xiàng)目


·清蕓陽(yáng)光-清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目



熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)符合清潔能源行業(yè)的發(fā)展要求,為應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)提供了另一套可行的解決方案。未來(lái),熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)將繼續(xù)受到研究和發(fā)展的支持,以提高儲(chǔ)能效率、降低成本,并擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。熔鹽儲(chǔ)熱的產(chǎn)業(yè)發(fā)展有助于建立更加可持續(xù)和綠色的能源體系,為未來(lái)的能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)作出積極貢獻(xiàn)。

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