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今日能源董事长张文亮:电网侧与用户端增加储能设备是火电灵活性改造的必经途径之一

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/4/2 15:19:17  我要投稿  

北极星储能网讯: 为助力中国储能企业与国际接轨,同时致力于推动中国储能产业机制的建立,实现储能技术商业化,中关村储能产业技术联盟举办的“储能国际峰会暨展览会2018(ESIE 2018)”于2018年4月2-4日在北京国家会议中心举行。北京今日能源科技发展有限公司董事长张文亮发表题为《分布式储能提升可再生能源的消纳》的演讲,速记内容如下:

各位领导、各位朋友,大家下午好。今天我来和大家分享的议题是关于火电灵活性改造的议题。

首先看一下火电灵活性改造的必要性。截止到2015年底,我们国家水电、风电和太阳能发电装机容量分别达到3.2亿、1.3亿、420万千瓦,居世界第一位,可再生能源发电总量位居世界第一。可再生能源快速发展的同时,我们国家有些地区弃风、弃光的矛盾比较凸显,特别陕北地区弃风尤为严重。

提升电厂的调节能力是解决了以风电、太阳能消纳直接有效的措施。看相关的政策,2016年国家能源局发布关于下达火电灵活性改造试点项目的通知,在通知里面指出,在十三五里面增加调峰能力达到0.64亿千瓦。

下边是一些国家相关的政策,在2016年3月、4月,包括2017年9月份,国家能源局和发改委分别下发了关于提高火电灵活性改造的通知和指导意见。在通知和指导意见里面多次提出发展储能的一些装备和储能的技术,来提高火电的灵活性。

当前我们在火电灵活性改造里面,我们必须通行两种方式,一种电网侧用户端增加储能的装备。另外一端在火电侧提升系统的调节能力。

我们今天主要跟大家分享和讨论在发电侧怎么提升灵活性改造的问题。我们看一下,热力系统改造技术路线归纳为四条技术路线,第一条技术路线,电热加蓄热的方式,第二条技术路线,增加电热泵方式。第三条技术路线是供热机组加蓄热的方式。第三条也是今天主要来分享的,第四条技术路线在蒸汽系统流程改造方面进行改造。

我们先看一下电加热+蓄热的方式,也就是在系统中增加电热装置,来增加电负荷。把电符合转换成热负荷之后,替代一部分的热负荷。这种方式增加系统对风电消纳的空间。它的系统风电装机容量比较大的地区,同时这个风电的比较大的这个方式比较有效的,但是这个问题增加能耗,受电价政策影响的比较大。

第二条技术路线,增加电热泵这个方式,跟前面的电加热+蓄热有点相似的,增加电热泵来替代热负荷这种方式。

第三条技术路线,就是我们供热机组处我们增加蓄热装置。我们削弱用户之间的热负荷的关系,打破以热顶电的模式,实现热电解耦。

蒸汽流程改造,在汽轮机、高中压旁路抽汽辅助供热,扩大机组热电比调节比例。特点就是有弃风调节热点笔提升系统风电消纳。如果没有弃风,还是按照热点机组继续运行。

我们主要来分享第三个技术路线,供热机组+需热这种方式。这条技术路线实际上根本意义是什么?我们在传统电力系统生产模式上,增加大容量的需求装置,这里面专指需热装置,有它的一定的技术特性和优点,第一个技术特性输入输出比较稳定,同时比较节约空间。所以我们这个方案,我们是在热点机组处增加大容量的环节,来实现风电消纳的能力,打破以热定电,实现热点解耦。

在往年的介绍中多次提到的蓄热技术,我简要介绍一下,相变蓄热需要相变蓄热材料,材料发生物理状态改变的时候,它释放或者吸收热量这么一个物理过程,我们作为蓄热或者放热这样一个循环,这是相变蓄热材料。相变蓄热材料是水的密度4-5倍,还有一个优点是什么?我们上面的温度是恒定的,可以提供稳定的蓄热平台。

根据电厂调峰需求,根据这个特性研发适合大规模的布置的相变蓄热的装置,我们可以看左边这个图,这是我们公司研发专门给电厂用的大容量相变蓄热装置,这个装置大概体积30立方左右。如果换算成电量3个兆瓦时的热量。它的基本原理是非常简单,右边的图是泡面图,高温的水打入蓄热装置里面,在金属换热器跟下面蓄热材料进行热交换,低温的水从低温排除,使上面的蓄热材料达到饱和。需要放热的时候从低温的水冷端打入,这个进行热交换之后排出,这个热量带出来,这是一个基本的工作原理。

我们看下边这张照片,这是承接国家科技支撑的项目,这个项目在内蒙古呼和浩特电厂增加了250千瓦时的蓄热装置,同时增加附近风电厂的调峰能力。基本运行原理,发电高负荷的保持正常供热的基础上增加一部分的抽汽量,增加循环水,把循环水引进蓄热一端。我们机组可以参与调峰,我们可以把蓄热装置里面蓄的热输送官网来进行末端的供热。这么一个工作原理。

简单来说,白天电负荷高的时候我进行蓄热,供热负荷低的时候进行蓄热。夜间电负荷高,供热比较低,我们进行放热。

我们看一下这个材料的选择,我们通过研究和计算我们发现相变蓄热的温度对风电消纳这个量有一定的影响,我们发现蓄热装置的温度比较适合70-100度之间,如果高于这个温度,我们蓄热装置对这个不利的,需要更低的温度放热,如果带低需要蓄热。我们选择89度相变材料,它的蓄热温度在90度,放热温度在89度。这个材料非常好的匹配的蓄热的要求。

同时我们对这个材料进行了测试,下面是测试曲线,在这里不展开细讲。整个充放热效率达到98%以上。同时我们对这个材料的可靠性和稳定性,就是循环使用次数进行检测,我们通过第三方对材料进行了检测。我们循环五千次以上,材料的衰减率在10%以内。

下面我们就一个项目做一个分享,下面这个项目是我们公司承接了一个国家的科技支撑计划的一个项目。这个项目背景是什么呢?就是我们国家陕北地区电源结构中火电机组、风电占据比较高的,风热冲突现象比较严重的。我们公司经过长期的公关研发大容量的蓄热装置,陪在内蒙古呼和浩特的风电热电厂,主要设计目标打破以热定电的约束,提高周边风电厂消纳的能力。

我们可以看到这个装置布置的规模是20兆瓦时蓄热量,它的功率也是20兆瓦时,这个可以达到一小时充放,系统比较快的调节能力,这个峰值比较高的,配备20兆瓦时,也是20兆瓦的放热。提高能源系统灵活性,提升可再生能源消纳能力。看下面这个图,抽汽打入蓄热装置里面,到夜间热负荷比较高的时候,我们用相变蓄热装置里面的热量替代一部分热负荷,可以给它让路,实现一部分的风电消纳。

下面是相关参数,已经讲过了,我们用相变材料是多元复合的材料,可以支撑一小时的放快能力。我们这个装置运行过程中,主要是通过一套软件控制系统,这一套软件控制系统来协调风力、协调电力,电热协调系统,可以很好的匹配和协调热点联产机组和风电的出力,抑制风电的能力,从而达到风热协调的结果。

这是系统试运行过程当中一些参数和一些测试曲线图。项目运行效果,我们项目运行效果在什么呢?在夜间电厂出力下降,为风电提供更多的消纳空间。热负荷这个渠口可以由蓄热装置来提供,在白天电厂出力上升的时候我们可以进行蓄热。

通过项目测试,我们弃风率从24%变成19%,得到明显的抑制。

项目小结充分利用电力、热力系统协调互补能力,提升电力系统灵活性,为可再生能源消纳提供一些思路。这是现场安装的布置图,我们基本上每台30立方左右,在整个现场布置了16台。

我们这个项目是在实施过程中也得到了清华大学、中南设计院和北方联合电力等公司的协助,我们在这个会上一并感谢。

以上发言未经嘉宾审核发布。

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