绿色技术No.|264 绿色蒸汽储能技术

楼市科学 2024-10-09 08:18 湖南

导语：

新能源产业是新质生产力的重要组成部分，也是支撑和推动国家新质生产力形成的能源资源基础，有着广阔的发展空间。在未来10年，储热装机容量将增长到800GWh以上，储热市场发展的浪潮不可阻挡。该技术可适用95%的工业场景，可与电力公司、城市能源管理机构、大型工业园区、工业企业等合作，以乳品业饮料、白酒、啤酒、加气混凝土新型建材、管桩、纺织、制药、综合能源服务类、盐湖提锂行业等蒸汽使用量大的企业、新能源消纳制热的企业、清洁供暖企业、有深度节能需求的企业为目标客户。以加气混凝土行业的某绿色建材示范产业园项为例，本技术节能成效显著，节能收益潜力巨大。该技术以水作为单一工作介质，通过汽液双相转化过程中的汽化潜热和相变潜热实现储能，具有投资造价低、蓄热密度大、热效率高、运行成本低等显著优点。

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技术简介

该技术利用低谷电实现汽液双相物理转化产生汽化潜热及相变潜热转化过程，来实现吸收热量或者放出热量。利用价格低的水与蒸汽作为吸热、转换和蓄热储能单一工质；利用电网消纳比较困难的弃电或低谷电力产生高温高压蒸汽。高压蒸汽通过蒸汽转化过饱和水蓄能蒸汽占用空间缩小到原来蒸汽的 1/50-1/120，有效减少蒸汽体积，大幅增加蓄热能力。技术系统由：一体化／分体化电蒸汽蓄热锅炉汽液相变蒸汽蓄热组合装置、蒸汽蓄热/放热分配组合单元、热泵余热回收系统及蒸汽蓄热智慧能源管理中心等分系统构成。技术可大幅消纳风电、光伏电力、低谷电及新能源弃电等，实现新能源电力的就地100%消纳，转变成企业生产需要的蒸汽等热能。该技术为团队自主创新研发，具有极高的工程应用价值和产业发展潜力，可为国家、地区新能源替代燃煤锅炉、燃气锅炉、电直热锅炉、电网消峰填谷等发挥较大作用。

技术优势对比：

该技术具有：投资造价低、蓄热密度大、热效率高、运行成本低等显著优点。采用显热+潜热组合、汽液双相蒸汽蓄热，蓄热温度为100-225℃左右，压力可达2.5Mpa；采用绿电或低谷电其加热效率达到99%，系统总体热效率（含散热损失率）在93.6%以上；具备很好的经济型，每生产一吨蒸汽需要实际电能量740-747 kwh，同时可根据工厂可随时启停，且不需要配置辅助加热系统，蓄放热间均不需要泵运行，辅机运行费用极低；超负荷能力达额定蒸汽流量5倍以上，能适应蒸汽大幅波动场合。

技术优势：

该技术始终将节能降碳、助力绿色发展为己任，潜心研发了蒸汽储能技术、多能互补清洁能源技术、工业深度节能技术、能量梯级利用技术、综合能源技术、智慧能源控制技术等，助力用户绿色低碳发展。具有如下技术优势：

1、智慧低碳：解决了能源供需错位问题，在时间和空间上实现了消峰填谷的能源平衡。

2、降本增效：低谷电或绿电或其他能源的蒸汽储能供蒸汽成本，远远小于天燃气锅炉及常规电锅炉蒸汽成本。

以生产1吨蒸汽为例：

如果是低谷电价0.3元/度，吨蒸汽成本则为225元/吨；

如果是平电电价是0.75元/度，吨蒸汽成本是562元/吨；

如果是高峰电价吨蒸汽成本将更加昂贵。

如果是燃气4.5元/m³，吨蒸汽成本为382元/吨。且随着燃气供应日益紧张，燃气锅炉蒸汽的成本也将持续攀升。依据不同工况及蒸汽压力综合节约成本及节能率达15%-50%。

3、安全可靠：蒸汽安全稳定成熟可靠，压力温度持续恒定，可适应工业生产中的大幅波动。

4、热效高、热损小：汽液直接转变不经过其它工质交换，除少数散热损失外无任何中间换热损失。

5、无污染、无衰减：工质无毒无害无衰减，无任何污染，环境友好，全生命周期蓄热/放热量均可保持最大出力。

6、蓄热大、应用广：汽化潜热值远远高于水蓄热等显热蓄热，蒸汽利用范围广，可满足95%工业行业需要。

应用范围

可应用至95%工业场景，包括：企业热能酿酒（白酒/黄酒/啤酒）；新能源、新材料、多晶硅、单晶硅、光伏组件；石油、石化、钢铁、焦化、有色；化工、纺织、印染、服装加工、轮胎橡胶；医药、中药、西药；粮食、食品加工、乳业；机械、汽车整车制造及汽车零件加工；半导体、半导体芯片、电子；热电、热力、造纸、制氢、氢能；盐湖提锂、加气混凝土新型建材。

新建设工业企业低谷电蒸汽蓄热分布式零碳蒸汽能源站；

新建工业企业新型光伏/风电新能源消纳零碳蒸汽能源站；

电能替代技术，可替代燃气锅炉、燃煤锅炉、电直热锅炉、导热油锅炉；

电锅炉蒸汽蓄热替代电直热工艺、生产工艺用热蒸汽蓄热改造提效；

大型新能源基地光伏/风电/水电/核电消纳，以新型储能储热配储替代高成本高投入低效益的电储；

工业园区传统燃煤供热厂（热电厂），零碳蒸汽+多能互补+多能耦合，优化提效节能改造；

热电（火电）机组灵活性改造/深度调峰改造/蓄热供热改造；

虚拟电厂/电力辅助服务/储热型共享储能电站

成功案例

案例1：全球首创大型蒸汽储能项目——盐湖提锂

全球首次以较低投资成本，彻底解决了光伏/风电等大幅度波动、持续性差、不稳定的新能源消纳，通过独创的蒸汽储能技术提供24小时连续稳定、安全可靠的工业蒸汽。

（1）光伏伏装机容量设计规模1000MWp ；

（2）实现国内外大型光伏新能源基地真正意义上的 100% 全面自主消纳；

（3）年蒸汽量215.2738万吨；

（4）蓄热能力1260吨/日, 24小时连续供汽；

（5）综合蒸汽经济效益超过光伏发电上网效益，赢利增加37%，经济性优越。

案例2：江苏某针织厂储能项目

针织厂由于地处郊区，燃气管道敷设投资大，选购了直热式电蒸汽发生器替代原 10t/h 燃煤锅炉，作为生产蒸汽热源一直使用至今，主要用途为满足服装加工生产熨烫用。由于电蒸汽发生器运行时间在白天高峰电时段和平电时段，与企业生产同步，造成实际运行每吨蒸汽成本高达600元/吨。该厂领导反映：“直热式电蒸汽锅炉就像‘热得快’，只能现烧现用。因为生产主要在白天，峰电时段电价高也只能白天烧，企业蒸汽制取成本居高不下”。

（1）项目方案及总体技术路线采用该技术，按照“夜蓄昼放”的蒸汽蓄能原则，蒸汽蓄热装置在夜间低谷电8小时蓄热，所蓄蒸汽能够满足第二天车间10小时正常生产需求。

（2）本项目在夜间低谷电时段生产蒸汽，蒸汽通过蒸汽能量储存转换系统蓄热，利用蒸汽与水之间相变转化汽化潜热与相变潜热原理，把常规状态下无法储存的蒸汽巧妙转化以高温液态形式储存，体积减少到原蒸汽的1/50-1/120，从而实现大容量蒸汽储能的目的。

（3）特殊配置设计HICS基于物联网智慧能源多能互补低谷电蒸汽蓄热全自动智能控制系统，包括根据峰谷平时段识别实现电锅炉蒸汽蓄热运行自动控制/蒸汽蓄热装置系统全自动控制/全自动热泵控制/锅炉给水自动控制等全套智能化蒸汽蓄热系统的自动启停/自动储汽控制/自动放汽控制，远程智能控制，故障报警查询，黑匣子运行记录，高端直观人机操作界面，内容完善丰富。

（4）本项目另外独特技术特点，是利用针织厂大跨度厂房屋顶0.499兆瓦分布式光伏发电系统，圆满解决了企业白天中午正赶上光伏发电高发大发最高功率时段，同时工厂又恰逢中午休息用汽量和整体用电量同时减少到最低限度，巧妙设计了分布式光伏发电与低谷电蒸汽蓄热耦合多能互补系统，将所有富裕电力转变为宝贵的工业蒸汽储存，以便下午和晚上满足工厂生产用汽高峰时使用，即能够完全利用宝贵的绿色零碳光伏电力，完全避免了目前国内外中午光伏高发而用电用汽量大幅度减少引起的广泛弃电现象产生，实现一举多得。

（5）实施周期在不影响工厂正常生产情况下，前后共利用三个月时间，首先在厂区周围闲余空地建设用房，汽液双相相变蒸汽蓄热装置+低谷电智慧蒸汽蓄热控制系统+智能电蒸汽蓄热锅炉。工程完成后成功实现蒸汽系统切换过渡，实现低谷电力蒸汽蓄热完全替代电直热蒸汽发生器。工厂整体能源成本大幅度降低。

技术应用取得节能降碳效果：

（1）江苏针织厂蒸汽蓄能改造效果明显，工厂白天停止电直热运行，实现了夜间以低谷电全部替代高峰电及平电，达到同样蒸汽生产加热目的。是国内工业领域低谷电蒸汽蓄能电能替代的典型案例。

（2）节能技术改造后经济效益非常突出，蒸汽成本大幅度降低，改造后相比较普通直热式电蒸汽锅炉，吨蒸汽的制取费用从平均约600元降至230元，蒸汽费用成本节约幅度高达60%！相比燃气锅炉还要低约120元左右。卿卿针织厂每天蒸汽需求在4.5吨左右，年蒸汽成本可节约46万元以上。按照投资130万元计算，投资回收期不到三年。

（3）削峰填谷效果突出，每年可为电网消纳低谷电力达972000kwh；相当于腾出等量发电量空间吸收了同量新能源弃风弃水弃核电力，不仅经济效益显著，社会效益也非常显著。

（4）原针织厂每到夏季电力负荷高峰期，由于白天生产蒸汽负荷与空调电力负荷叠加效应，造成企业用电尖峰负荷经常超过工厂容许电力容量，被迫电力加价并造成影响生产，或者不得不减少空调负荷。电力超负荷运行又影响生产安全，本次改造后完全消除了此项安全隐患。受到针织厂员工广泛赞扬。

案例3：某绿色建材示范产业园项目

整体节能率超过30%，产业园使用清洁能源替代燃煤锅炉折合标准煤约12775吨/年，减少二氧化碳排放约33215吨/年，减少二氧化硫排放约107吨/年，减少氮氧化物排放约66吨/年，每年可减少CO2排放约33215 吨，采用创新型先进节能环保技术再为企业节约能源使用成本600万元/年以上。

此项目通过技术应用，整体节能率超过30%，为该公司使用清洁能源替代燃煤锅炉折合标准煤约12775吨/年，减少二氧化碳排放约33215吨/年，减少二氧化硫排放约107吨/年，减少氮氧化物排放约66吨/年，每年可减少CO2排放约33215 吨，采用创新型先进节能环保技术再为企业节约能源使用成本600万元/年以上。静态投资回收期2-3年。（总体方案设计图如下）

仅此一个行业应用为例：全国目前约2000多家加气混凝土企业，约20000多条蒸压釜，通过本技术蒸汽储能节能改造，将大幅降低单位产品能耗。正常生产下平均每条蒸压釜每年可至少节能约30%，大约折合节约50万元/年，即全部加气混凝土行业大约100亿/年的市场空间，即使30%采用本技术改造，现有行业内市场规模也将达到每年节约大约30亿/年规模，市场潜力巨大，其它潜在社会效益可观。

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一、重点关注：

1、关于征集钢铁火电水泥先进绿色低碳技术推广应用的公告

2、关于在钢铁行业推广先进绿色低碳技术（第一版）的公告

3、关于在石化行业推广先进绿色低碳技术（第一版）的公告

4、关于在绿色低碳领域进行深度合作的公告

5、关于公布第一批资源能源大型企业采购需求信息的公告

二、绿色技术：