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10月25日，由ESPLAZA長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能網(wǎng)、CHPLAZA清潔供熱平臺(tái)主辦，湖州工業(yè)控制技術(shù)研究院與浙江綠儲(chǔ)科技有限公司聯(lián)合主辦，內(nèi)蒙古梅捷新能源科技有限公司冠名贊助的2024第五屆中國(guó)儲(chǔ)熱大會(huì)在浙江湖州盛大召開(kāi)，浙江可勝技術(shù)股份有限公司綜合能源技術(shù)部經(jīng)理?xiàng)盍x出席會(huì)議，對(duì)熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)引領(lǐng)下工業(yè)領(lǐng)域脫碳進(jìn)行了分析。

圖：楊義

以下為演講內(nèi)容。

各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁下午好！很高興在這里和大家分享熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域脫碳方面的典型項(xiàng)目案例，本次演講內(nèi)容更加關(guān)注工業(yè)領(lǐng)域其他余熱利用情況，其能量來(lái)源并非是電，而是熱。

一、背景介紹

低碳發(fā)展是人類(lèi)共同目標(biāo)和方向，是實(shí)現(xiàn)碳中和的必然選擇；要實(shí)現(xiàn)碳中和，必須電力脫碳和工業(yè)脫碳“雙管齊下”。

能量來(lái)源逐步從化石能源的燃燒轉(zhuǎn)化為可再生能源的綠電，因此，綠電制熱儲(chǔ)熱成為工業(yè)脫碳的重要環(huán)節(jié)。

另外，工業(yè)脫碳的四個(gè)關(guān)鍵“支柱”如下：

1、能源效率——提升電機(jī)能效，熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)化等；

2、工業(yè)電氣化——通過(guò)熱能的電氣化實(shí)現(xiàn)綠電制熱等；

3、綠電、綠熱；

4、碳捕集、利用和封存。

二、工業(yè)領(lǐng)域脫碳熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景

▌工業(yè)高溫余熱利用領(lǐng)域

工業(yè)高溫余熱利用市場(chǎng)規(guī)模：預(yù)計(jì)到2026年我國(guó)余熱資源均量將達(dá)到14.55億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，考慮余熱資源中有50%高溫?zé)煔庥酂峄厥杖菀祝?026年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2930億元。

行業(yè)特點(diǎn)：能耗高，用能成本在生產(chǎn)成本中占比高；“雙控”背景下，逐步淘汰能耗強(qiáng)度高的企業(yè)。

儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)：能量輸入為熱能；儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)（電網(wǎng)谷電時(shí)段，一般為8h）；用能需求為電/熱；能量輸入以及用能需求穩(wěn)定。

▌熔鹽儲(chǔ)能如何在余熱利用領(lǐng)域應(yīng)用

熔鹽儲(chǔ)能在余熱利用領(lǐng)域應(yīng)用的邏輯比較簡(jiǎn)單，將溫度大于450℃高溫余熱，通過(guò)熔鹽余熱鍋爐與熔鹽進(jìn)行換熱，提升熔鹽溫度，從而進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大容量高溫余熱的存儲(chǔ)。另外，三元鹽最高溫度在400-450℃之間，二元鹽最高溫度在560℃左右，余熱溫度相對(duì)更高，前端余熱存儲(chǔ)的過(guò)程比較穩(wěn)定，后端的發(fā)電過(guò)程按照高峰多發(fā)、低谷少發(fā)進(jìn)行分配。按照此邏輯，能夠規(guī)避過(guò)網(wǎng)費(fèi)和容量電費(fèi)的制約；高峰期發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量平移。

針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、大容量高溫余熱存儲(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景，如煉焦行業(yè)的余熱利用項(xiàng)目溫度約為950℃，工業(yè)硅行業(yè)的煙氣余熱利用項(xiàng)目溫度約為480℃，鋼鐵行業(yè)的高爐煤氣等余熱利用項(xiàng)目絕熱燃燒溫度可達(dá)1000℃以上。

▌焦化行業(yè)

以100萬(wàn)噸/年干熄焦項(xiàng)目為例，若采用熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，項(xiàng)目?jī)?chǔ)能規(guī)模約為265MWht（8h），單個(gè)項(xiàng)目熔鹽儲(chǔ)能部分投資額約為1.2億元（煙氣熔鹽鍋爐，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)）。按照火電煤耗（標(biāo)準(zhǔn)煤）每度電耗煤（標(biāo)準(zhǔn)煤）300g，年利用小時(shí)數(shù)8000h進(jìn)行推算，項(xiàng)目建成投運(yùn)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2.8萬(wàn)噸，按每千克標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)2.62千克CO2計(jì)，可實(shí)現(xiàn)碳減排約7.3萬(wàn)噸，碳減排收益約683萬(wàn)元。

▌工業(yè)硅行業(yè)

以20萬(wàn)噸/年工業(yè)硅項(xiàng)目為例，若采用熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，項(xiàng)目規(guī)模約為2140MWht（8h），單個(gè)項(xiàng)目熔鹽儲(chǔ)能部分投資額約為5.5億元（煙氣熔鹽鍋爐，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)）。項(xiàng)目建成投運(yùn)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約20.6萬(wàn)噸，可實(shí)現(xiàn)碳減排約53.9萬(wàn)噸，碳減排收益約5040.4萬(wàn)元，收益較為可觀。

▌高爐煤氣行業(yè)

按照平均每臺(tái)高爐煤氣余熱鍋爐可以支撐50MW汽輪發(fā)電進(jìn)行估算，若采用熔鹽儲(chǔ)能替代常規(guī)余熱鍋爐，單臺(tái)項(xiàng)目熔鹽儲(chǔ)能規(guī)模1000MWht（8h）（搭配100MW汽輪機(jī)組），單臺(tái)項(xiàng)目的熔鹽儲(chǔ)能部分投資額約為3億元（煙氣熔鹽鍋爐，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)）。項(xiàng)目建成投運(yùn)每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約10.4萬(wàn)噸，可實(shí)現(xiàn)碳減排約27.2萬(wàn)噸，碳減排收益約2545.4萬(wàn)元。

三、工業(yè)領(lǐng)域脫碳案例分析

▌鋼鐵煤氣發(fā)電配套熔鹽儲(chǔ)能

●運(yùn)行模式

鋼鐵煤氣發(fā)電配套熔鹽儲(chǔ)能的運(yùn)行模式，在用電低谷期間（8h）將部分煤氣能量?jī)?chǔ)存在熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)中，在用電高峰時(shí)（8h）將此部分能量釋放，產(chǎn)生蒸汽（主蒸汽及再熱蒸汽）進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

●參考設(shè)計(jì)規(guī)模和工程靜態(tài)投資

熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目相比于光熱項(xiàng)目建設(shè)工期更短，大概12個(gè)月左右，項(xiàng)目全系統(tǒng)熱效率（從煤氣熱值至蒸汽能量）為72%，主要熱損失集中于煤氣熔鹽爐排煙損失，可考慮通過(guò)煙氣處理裝置的回?zé)嵯到y(tǒng)回收部分能量提高效率。

對(duì)應(yīng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)為項(xiàng)目將配置2臺(tái)熱功率為30MWt的煤氣熔鹽加熱爐，400MWht的有效儲(chǔ)能容量，熔鹽用量約4865噸，整體規(guī)模對(duì)比常規(guī)光熱電站較小。

●經(jīng)濟(jì)性分析

本項(xiàng)目配套熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能容量為473MWht，對(duì)應(yīng)總投資經(jīng)測(cè)算約為1.68億元。年耗煤氣量23189.4萬(wàn)Nm3，煤氣指的是高爐煤氣，熱值較低。年總發(fā)電量6184萬(wàn)kWh，每年增加收益5405萬(wàn)元。整個(gè)項(xiàng)目的回收年限與一般電力項(xiàng)目相比，回收期較短，約為3.1年。

●碳減排分析

在用電低谷期間將部分煤氣能量?jī)?chǔ)存在熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)中，為新能源發(fā)電讓出上網(wǎng)空間；在用電高峰期，自身汽輪機(jī)頂峰發(fā)電，盡可能減少電網(wǎng)購(gòu)電。項(xiàng)目每年可促進(jìn)新能源消納電量約1.56億kWh，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4.7萬(wàn)噸，可實(shí)現(xiàn)碳減排約12.3萬(wàn)噸，若考慮碳減排收益，根據(jù)8月份CCER和綠證交易數(shù)據(jù)，碳減排收益約1117.7萬(wàn)元。

▌干熄焦熔鹽儲(chǔ)能示范項(xiàng)目

隨著電網(wǎng)峰谷電價(jià)差拉大/電力現(xiàn)貨價(jià)格峰谷差增大，擬通過(guò)熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)將谷電時(shí)段干熄焦煙氣余熱進(jìn)行儲(chǔ)存，并于高峰時(shí)段放出，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存平移（谷電平移到峰電）。余熱鍋爐主要分成兩段，高溫余熱煙氣段通過(guò)熔鹽進(jìn)行儲(chǔ)能，低溫?zé)煔舛瓮ㄟ^(guò)除鹽水進(jìn)行儲(chǔ)能。

●參考設(shè)計(jì)規(guī)模和工程靜態(tài)投資

對(duì)應(yīng)140噸/h的干熄焦項(xiàng)目，可勝技術(shù)設(shè)計(jì)了整套項(xiàng)目方案：干熄焦余熱熔鹽鍋爐的熱功率約為64MWt，熔鹽的有效儲(chǔ)能容量約為403WMh，熔鹽用量大概4104噸，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)熱功率是77MWt，蒸汽參數(shù)是9.8MPa/540℃，配置發(fā)電功率為32MW的汽輪發(fā)電機(jī)組。

●經(jīng)濟(jì)性分析

本項(xiàng)目通過(guò)干熄焦余熱熔鹽鍋爐系統(tǒng)消納高溫惰性氣體的熱量，將低谷段的熱量平移到高峰和尖峰時(shí)段，通過(guò)汽輪機(jī)組將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能參與電力市場(chǎng)的現(xiàn)貨交易，在電力現(xiàn)貨高價(jià)電時(shí)段發(fā)電獲取經(jīng)濟(jì)收益。初步估算平時(shí)段電價(jià)約為0.64元/kWh，峰時(shí)段電價(jià)約為0.86元/kWh，平均電價(jià)為0.74元/kWh，年均總收入約為12046萬(wàn)元/年，回收年僅1.73年，加上一年建設(shè)期，整體經(jīng)濟(jì)性良好。未來(lái)隨著現(xiàn)貨交易峰谷價(jià)差進(jìn)一步拉大，經(jīng)濟(jì)性將更優(yōu)。

四、可勝技術(shù)的核心技術(shù)和案例運(yùn)行表現(xiàn)

▌熔鹽儲(chǔ)能相關(guān)專(zhuān)利及標(biāo)準(zhǔn)

可勝技術(shù)申請(qǐng)熔鹽儲(chǔ)能相關(guān)專(zhuān)利54項(xiàng)，授權(quán)專(zhuān)利40項(xiàng)，覆蓋熔鹽儲(chǔ)能涉及設(shè)備（電加熱器、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、儲(chǔ)罐）、工藝（化鹽系統(tǒng)、運(yùn)行方法、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、疏鹽系統(tǒng)等）、設(shè)計(jì)等。

另外，可勝技術(shù)編制熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)，其中，參與編制國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，牽頭編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，參與編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。

▌可勝技術(shù)熔鹽儲(chǔ)能的核心能力

通過(guò)十余年的技術(shù)攻關(guān)和工程實(shí)踐，可勝技術(shù)開(kāi)發(fā)了一整套基于大規(guī)模寬溫域熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的解決方案，涵蓋熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)工藝、系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備自主設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)備集成與供貨等，培養(yǎng)了一支集技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、施工管理、儲(chǔ)能調(diào)試及運(yùn)維于一體的技術(shù)人才隊(duì)伍，可以為熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目提供高可靠性的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

1、大容量高溫熔鹽儲(chǔ)能工藝：

大容量、安全可靠、低成本、高品位能量存儲(chǔ)；滿足間歇式運(yùn)行、快速頻繁啟停、寬范圍內(nèi)快速變負(fù)荷的需求；解決凍堵、超溫、泄露、負(fù)荷不穩(wěn)定等問(wèn)題，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高。

2、系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備自主設(shè)計(jì)：

掌握高可靠性的熔鹽儲(chǔ)罐詳細(xì)方案設(shè)計(jì)技術(shù)；具備熔鹽換熱器、熔鹽泵、熔鹽閥門(mén)、熔鹽電伴熱等關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化能力；委托長(zhǎng)期合作優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商進(jìn)行制造。

3、系統(tǒng)設(shè)備集成與供貨：

整合集成各領(lǐng)域最優(yōu)資源：高效高壓電加熱器設(shè)備；高效低成本的儲(chǔ)罐設(shè)備（短軸泵低位罐方案）；寬參數(shù)快速變負(fù)荷蒸汽發(fā)生系統(tǒng)-與廠家深度合作；熔鹽泵、閥與廠家深度合作共同開(kāi)發(fā)；DCS與廠家（CMMI5級(jí)最高等級(jí)）深度合作。

4、定制化開(kāi)發(fā)的運(yùn)行控制策略：

針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景定制化開(kāi)發(fā)控制策略；結(jié)合設(shè)備特性和用戶需求制定的啟停控制策略，安全、高效、變負(fù)荷響應(yīng)迅速，滿足多種用能需求，適應(yīng)頻繁變化；匹配定制完善的系統(tǒng)聯(lián)鎖和保護(hù)策略，防止出現(xiàn)熔鹽凍堵、超溫、爆管等異常工況。

▌熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用案例

可勝技術(shù)的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)具備設(shè)備選材、設(shè)計(jì)、制造管理、安裝管理、調(diào)試和運(yùn)行的全流程工程能力和經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)了多個(gè)試驗(yàn)、中試、商業(yè)化項(xiàng)目的鍛煉和檢驗(yàn)。

以上是可勝技術(shù)已執(zhí)行或在執(zhí)行的項(xiàng)目，其中，中控德令哈10MW、50MW項(xiàng)目已投運(yùn)多年，目前在執(zhí)行的是熔鹽用量2萬(wàn)噸、儲(chǔ)能容量2000MWh級(jí)別的項(xiàng)目——金塔100MW項(xiàng)目、魯能阜康100MW項(xiàng)目，均配備電加熱器，其中金塔項(xiàng)目熔鹽罐采用的是低位罐/短軸泵方案。

▌德令哈50MW電站運(yùn)行表現(xiàn)

德令哈50MW光熱項(xiàng)目應(yīng)該是國(guó)內(nèi)光熱項(xiàng)目中運(yùn)維水平最高的，電站設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.46億kWh，2022年度發(fā)電量達(dá)1.464億kWh，是全球首個(gè)達(dá)產(chǎn)的塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站；2023年度發(fā)電量達(dá)1.524億kWh，發(fā)電量比2022年度進(jìn)一步提高4.13%，連續(xù)兩年發(fā)電量超過(guò)設(shè)計(jì)值。

▌總結(jié)

目前，熔鹽儲(chǔ)能除了在光熱領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在火電靈活性改造和工業(yè)園區(qū)供能領(lǐng)域，都已經(jīng)有了實(shí)際的應(yīng)用案例。

可勝技術(shù)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)具備設(shè)備選材、設(shè)計(jì)、制造管理、安裝管理、調(diào)試和運(yùn)行的全流程工程能力和經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)了多個(gè)試驗(yàn)、中試、商業(yè)化項(xiàng)目的鍛煉和檢驗(yàn)。

可勝技術(shù)參與設(shè)計(jì)、安裝管理、調(diào)試和運(yùn)行的第一批示范項(xiàng)目中的兩個(gè)項(xiàng)目，均實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)試完成、一次性并網(wǎng)成功、較短時(shí)間通過(guò)240h連續(xù)試運(yùn)，在后續(xù)長(zhǎng)期的運(yùn)行中，運(yùn)行效果良好，發(fā)電量達(dá)成率高。