熱儲能創新技術帶來供暖變革

  发布时间: 2019年07月27日 08:09:30   作者: 广丰能源网

人民網上海1月14日電(記者沈文敏)每逢冬季供暖,能源緊張、供暖失衡、大氣污染等種種問題相伴而來。近來,一種創新的高效蓄熱技術引發業內關注,它可以像儲電一樣把熱能儲存起來,等到有需要的時候再高效率地釋放出來。

目前,我國大氣嚴重污染的核心矛盾在於以煤為主的一次能源結構和不斷增長的能源需求之間的沖突。尤其是一次能源產出端在“空間”與“時間”上與需求端之間的矛盾。近年來的“煤改氣”與“煤改電”初見成效,但問題不少。“煤改氣”難以承擔主要採暖任務,因其在能源安全以及對基礎設施的依賴性上存在根本性問題,所謂“氣荒”就是因此而來﹔同時,天然氣燃燒形成的氮氧化物排放卻是霧霾重要成因。“煤改電”設備選型混亂,技術先進性不夠,運營成本高,大量的農村或城鄉結合部居民“用不起”,部分地區屢屢出現空氣源熱泵低溫停機現象。

一方面是能源供給不足,另一方面卻是大量能源或設備被浪費。據統計,2016年我國風電棄風量達到496億千瓦時,若將其中一半用於供暖,可以供5億平方米。

具體而言,我國電力供應大量“結構性”富裕,夜間谷電更是遠超需求。2017年,寧夏棄風棄光量明顯降低,但仍然高達12.3億千瓦時,若將其全部用於冬季採暖,可供1100萬平方米面積,減煤36萬噸。

又如,工業余熱利用率低下,50%以上的余熱被遺棄,低溫余熱利用率低於30%。我國的工業余熱應用還停留在初步階段,重點在於高溫余熱的發電應用,大量的“低品位廢熱”直接被排放。據天津能源集團統計, 天津周邊工業廢熱如果得到有效利用,可給1億平米建筑供暖,每年創造30-40億元的經濟價值,減煤300萬噸。

再如,集中熱力管網利用率、安全性都亟待提高。北方城市採暖目前主要以集中管網供暖為主,由於缺乏有效的技術,無法對熱網進行智能調節和冗余備份。此外,隨著各地城鎮化工作的推進,大量新建區域缺乏及時配套的熱力供應,一方面是資金問題,更難以解決的是原有熱力主管網輸熱能力不夠的問題。

江蘇啟能新能源董事長王鈜博士表示,能源的生產與需求在時間、空間的不平衡,決定能源的有效雙向流動離不開高效能的儲能設備。高效儲能技術可以廣泛應用於大氣污染治理,可再生能源消納與電能替代等領域。

據介紹,江蘇啟能新能源專注於高效儲能技術和產品的研發。其開創了世界領先的高密度、低成本、高效能的大規模相變儲熱技術 (相變儲熱原理是利用材料相變(固態-液態)時能吸收或釋放大量潛熱的特性),儲能密度與動力鋰電池相似,但成本隻有其1/20。啟能在材料開發方面的最大貢獻是解決了相變材料的循環穩定性問題,材料循環使用7000次以上無衰減,測試結果獲得了國內和國際權威機構的認証。 通過啟能的“高效儲熱技術”可以有效解決以上供需矛盾。而且,在大多數情況下,不需要大規模補貼也可實現經濟效益。

如果大規模應用該技術,可以為電力供給側的深度主動調峰、電網靈活性改造和用戶側儲能調峰發揮巨大作用,從而實現大量“廢棄電”的使用,尤其是大幅提高可再生能源的消納,優化城市集中供熱管網能力,實現火電廠熱電解耦,從而在宏觀和微觀上都有效解決了現有電網供需的結構性問題。此外,還能大規模利用工業余熱。所有的這些舉措不但解決了新常態下對於能源結構調整的要求,並且將從根本上大幅降低大氣污染。

啟能研發的相變儲熱設備模塊——熱庫,集安全、清潔、靈活、耐用、低成本於一身。由此相繼開發了智能分布式谷電儲熱供暖系統、移動熱庫系統、農村戶用供暖系統等,可利用峰谷電差價,大幅降低用戶運行費用,也可通過存儲、搬運工業余熱至客戶端用於供暖。啟能熱庫採暖技術在運營成本和初期投資上都具有很好的市場競爭力,在華北地區初始投資相比市政採暖或燃氣管網配套費低5-30%,運營成本相比傳統方式相比則可以節約15-65%。

此外,大規模的熱庫陣列還可以在熱網末端起到有效調峰作用,根據大連熱電1400萬平米採暖數據,如果使用熱庫陣列進行需求側調峰優化,可以在不增加鍋爐和管網能力的情況下多供10%左右的面積,並增加熱網的可靠性和穩定性。以全國70億平方米的集中供熱面積來測算,可額外增加7-10億平方米的供熱能力,有效解決中小型燃煤鍋爐取締后的熱源補充問題,相當於節約投資800億元。

目前,啟能已經成功實施了近200個熱庫分布式供暖項目,供暖面積超過500萬平米,涉及大型商業綜合體、寫字樓、學校、醫院、酒店、住宅小區、農村分散院落等。已建的所有系統不需要熱力或燃氣管網基礎設施、無燃燒無排放、常壓運行、自動實時監控,平均每年消納谷電1.5億千瓦時,減煤10萬噸,在降低運營成本同時實現節能減排。

(責編:實習生、韓慶)

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