4月2-4日, '儲能國際峰會暨展覽會2018(ESIE 2018)' 在北京國家會議中心舉行. 北京今日能源科技發展有限公司董事長張文亮在主題論壇上做演講. 以下是演講內容:
北京今日能源科技發展有限公司董事長 張文亮:
各位領導, 各位朋友, 大家下午好. 今天我來和大家分享的議題是關於火電靈活性改造的議題.
首先看一下火電靈活性改造的必要性. 截止到2015年底, 我們國家水電, 風電和太陽能發電裝機容量分別達到3.2億, 1.3億, 420萬千瓦, 居世界第一位, 可再生能源發電總量位居世界第一. 可再生能源快速發展的同時, 我們國家有些地區棄風, 棄光的矛盾比較凸顯, 特別陝北地區棄風尤為嚴重.
提升電廠的調節能力是解決了以風電, 太陽能消納直接有效的措施. 看相關的政策, 2016年國家能源局發布關於下達火電靈活性改造試點項目的通知, 在通知裡面指出, 在十三五裡面增加調峰能力達到0.64億千瓦.
下邊是一些國家相關的政策, 在2016年3月, 4月, 包括2017年9月份, 國家能源局和發改委分別下發了關於提高火電靈活性改造的通知和指導意見. 在通知和指導意見裡面多次提出發展儲能的一些裝備和儲能的技術, 來提高火電的靈活性.
當前我們在火電靈活性改造裡面, 我們必須通行兩種方式, 一種電網側用戶端增加儲能的裝備. 另外一端在火電側提升系統的調節能力.
我們今天主要跟大家分享和討論在發電側怎麼提升靈活性改造的問題. 我們看一下, 熱力系統改造技術路線歸納為四條技術路線, 第一條技術路線, 電熱加蓄熱的方式, 第二條技術路線, 增加電熱泵方式. 第三條技術路線是供熱機組加蓄熱的方式. 第三條也是今天主要來分享的, 第四條技術路線在蒸汽系統流程改造方面進行改造.
我們先看一下電加熱+蓄熱的方式, 也就是在系統中增加電熱裝置, 來增加電負荷. 把電符合轉換成熱負荷之後, 替代一部分的熱負荷. 這種方式增加系統對風電消納的空間. 它的系統風電裝機容量比較大的地區, 同時這個風電的比較大的這個方式比較有效的, 但是這個問題增加能耗, 受電價政策影響的比較大.
第二條技術路線, 增加電熱泵這個方式, 跟前面的電加熱+蓄熱有點相似的, 增加電熱泵來替代熱負荷這種方式.
第三條技術路線, 就是我們供熱機組處我們增加蓄熱裝置. 我們削弱用戶之間的熱負荷的關係, 打破以熱頂電的模式, 實現熱電解耦.
蒸汽流程改造, 在汽輪機, 高中壓旁路抽汽輔助供熱, 擴大機組熱電比調節比例. 特點就是有棄風調節熱點筆提升系統風電消納. 如果沒有棄風, 還是按照熱點機組繼續運行.
我們主要來分享第三個技術路線, 供熱機組+需熱這種方式. 這條技術路線實際上根本意義是什麼?我們在傳統電力系統生產模式上, 增加大容量的需求裝置, 這裡面專指需熱裝置, 有它的一定的技術特性和優點, 第一個技術特性輸入輸出比較穩定, 同時比較節約空間. 所以我們這個方案, 我們是在熱點機組處增加大容量的環節, 來實現風電消納的能力, 打破以熱定電, 實現熱點解耦.
在往年的介紹中多次提到的蓄熱技術, 我簡要介紹一下, 相變蓄熱需要相變蓄熱材料, 材料發生物理狀態改變的時候, 它釋放或者吸收熱量這麼一個物理過程, 我們作為蓄熱或者放熱這樣一個迴圈, 這是相變蓄熱材料. 相變蓄熱材料是水的密度4-5倍, 還有一個優點是什麼?我們上面的溫度是恒定的, 可以提供穩定的蓄熱平台.
根據電廠調峰需求, 根據這個特性研發適合大規模的布置的相變蓄熱的裝置, 我們可以看左邊這個圖, 這是我們公司研發專門給電廠用的大容量相變蓄熱裝置, 這個裝置大概體積30立方左右. 如果換算成電量3個兆瓦時的熱量. 它的基本原理是非常簡單, 右邊的圖是泡麵圖, 高溫的水打入蓄熱裝置裡面, 在金屬換熱器跟下面蓄熱材料進行熱交換, 低溫的水從低溫排除, 使上面的蓄熱材料達到飽和. 需要放熱的時候從低溫的水冷端打入, 這個進行熱交換之後排出, 這個熱量帶出來, 這是一個基本的工作原理.
我們看下邊這張照片, 這是承接國家科技支撐的項目, 這個項目在內蒙古呼和浩特電廠增加了250千瓦時的蓄熱裝置, 同時增加附近風電廠的調峰能力. 基本運行原理, 發電高負荷的保持正常供熱的基礎上增加一部分的抽汽量, 增加迴圈水, 把迴圈水引進蓄熱一端. 我們機組可以參與調峰, 我們可以把蓄熱裝置裡面蓄的熱輸送官網來進行末端的供熱. 這麼一個工作原理.
簡單來說, 白天電負荷高的時候我進行蓄熱, 供熱負荷低的時候進行蓄熱. 夜間電負荷高, 供熱比較低, 我們進行放熱.
我們看一下這個材料的選擇, 我們通過研究和計算我們發現相變蓄熱的溫度對風電消納這個量有一定的影響, 我們發現蓄熱裝置的溫度比較適合70-100度之間, 如果高於這個溫度, 我們蓄熱裝置對這個不利的, 需要更低的溫度放熱, 如果帶低需要蓄熱. 我們選擇89度相變材料, 它的蓄熱溫度在90度, 放熱溫度在89度. 這個材料非常好的匹配的蓄熱的要求.
同時我們對這個材料進行了測試, 下面是測試曲線, 在這裡不展開細講. 整個充放熱效率達到98%以上. 同時我們對這個材料的可靠性和穩定性, 就是迴圈使用次數進行檢測, 我們通過第三方對材料進行了檢測. 我們迴圈五千次以上, 材料的衰減率在10%以內.
下面我們就一個項目做一個分享, 下面這個項目是我們公司承接了一個國家的科技支撐計劃的一個項目. 這個項目背景是什麼呢?就是我們國家陝北地區電源結構中火電機組, 風電佔據比較高的, 風熱衝突現象比較嚴重的. 我們公司經過長期的公關研發大容量的蓄熱裝置, 陪在內蒙古呼和浩特的風電熱電廠, 主要設計目標打破以熱定電的約束, 提高周邊風電廠消納的能力.
我們可以看到這個裝置布置的規模是20兆瓦時蓄熱量, 它的功率也是20兆瓦時, 這個可以達到一小時充放, 系統比較快的調節能力, 這個峰值比較高的, 配備20兆瓦時, 也是20兆瓦的放熱. 提高能源系統靈活性, 提升可再生能源消納能力. 看下面這個圖, 抽汽打入蓄熱裝置裡面, 到夜間熱負荷比較高的時候, 我們用相變蓄熱裝置裡面的熱量替代一部分熱負荷, 可以給它讓路, 實現一部分的風電消納.
下面是相關參數, 已經講過了, 我們用相變材料是多元複合的材料, 可以支撐一小時的放快能力. 我們這個裝置運行過程中, 主要是通過一套軟體控制系統, 這一套軟體控制系統來協調風力, 協調電力, 電熱協調系統, 可以很好的匹配和協調熱點聯產機組和風電的出力, 抑制風電的能力, 從而達到風熱協調的結果.
這是系統試運行過程當中一些參數和一些測試曲線圖. 項目運行效果, 我們項目運行效果在什麼呢?在夜間電廠出力下降, 為風電提供更多的消納空間. 熱負荷這個渠口可以由蓄熱裝置來提供, 在白天電廠出力上升的時候我們可以進行蓄熱.
通過項目測試, 我們棄風率從24%變成19%, 得到明顯的抑制.
項目小結充分利用電力, 熱力系統協調互補能力, 提升電力系統靈活性, 為可再生能源消納提供一些思路. 這是現場安裝的布置圖, 我們基本上每台30立方左右, 在整個現場布置了16台.
我們這個項目是在實施過程中也得到了清華大學, 中南設計院和北方聯合電力等公司的協助, 我們在這個會上一併感謝.
後面是我們公司介紹就不講了, 謝謝大家, 我今天的內容就這麼多, 謝謝.