固體電蓄熱技術(shù)應(yīng)用于電廠深度調(diào)峰

趙培卿 侯文豪

摘? 要：目前，新疆地區(qū)的裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于用電需求，烏昌地區(qū)的環(huán)保要求也嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而且昌吉市的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱負(fù)荷已經(jīng)趨于飽和，電廠機(jī)組的深度調(diào)峰問(wèn)題和昌吉地區(qū)清潔能源供熱問(wèn)題十分凸顯，該文通過(guò)介紹固體電蓄熱機(jī)組為電廠機(jī)組深度調(diào)峰問(wèn)題和昌吉地區(qū)清潔能源供熱問(wèn)題提供解決方法，同時(shí)，該公司已經(jīng)進(jìn)行固體電蓄熱機(jī)組的安裝及應(yīng)用，在深度調(diào)峰方面取得了非常好的效果，值得推廣。

關(guān)鍵詞：固體電蓄熱;深度調(diào)峰;清潔能源;供熱

中圖分類號(hào)：TM924? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

目前，隨著新疆地區(qū)這兩年來(lái)的裝機(jī)容量的不斷提升，火電機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)大幅度下滑，烏昌地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，在夏季基本上是單機(jī)運(yùn)行，在冬季供熱初期，也受制于電負(fù)荷的限制，只能帶最低穩(wěn)燃負(fù)荷，甚至因深度調(diào)峰只能單機(jī)運(yùn)行，這給電廠的經(jīng)營(yíng)帶來(lái)很大困難。同時(shí)，近來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)保指標(biāo)的各項(xiàng)要求越來(lái)越高，烏昌地區(qū)的電廠按照國(guó)家環(huán)保要求和烏昌地區(qū)“藍(lán)天工程”要求在今年也都進(jìn)行了超低排放改造，小容量機(jī)組則進(jìn)行了淘汰關(guān)停，因目前昌吉地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱已經(jīng)趨于飽和，政府現(xiàn)有的六臺(tái)燃?xì)忮仩t運(yùn)營(yíng)成本又非常高，因此，有必要有一種新型清潔能源技術(shù)在烏昌地區(qū)參與電廠的深度調(diào)峰和城市供熱。

1 固體電蓄熱機(jī)組原理介紹

圖1就是固體電蓄熱機(jī)組的1個(gè)簡(jiǎn)單原理圖，它是由5個(gè)狀態(tài)組成。1）熱量產(chǎn)生：首先由機(jī)組內(nèi)的電阻發(fā)熱管將電源轉(zhuǎn)化為熱量。2）熱量?jī)?chǔ)存：熱量產(chǎn)生后被儲(chǔ)存在高密度儲(chǔ)能熱介質(zhì)中（最高儲(chǔ)能溫度可達(dá)800 ℃）。3）熱量控制：為使儲(chǔ)存的熱量得到有效利用，在安放儲(chǔ)熱介質(zhì)的特種合金鋼箱內(nèi)，包有多層保溫隔熱材料，以防止熱量散失。4）熱量釋放：被儲(chǔ)存的熱量通過(guò)內(nèi)置循環(huán)風(fēng)機(jī)有序地向外釋放，其風(fēng)扇由1臺(tái)無(wú)極調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。5）熱量輸送：利用風(fēng)扇將空氣送入儲(chǔ)熱介質(zhì)中的風(fēng)道加熱后，通過(guò)機(jī)箱風(fēng)道進(jìn)入機(jī)組底部的熱交換器內(nèi)，并和循環(huán)水交換，被加熱的循環(huán)水由循環(huán)泵送入輸熱管線內(nèi)，以達(dá)到供熱目的。

2 固體電蓄熱機(jī)組的優(yōu)勢(shì)

固體電蓄熱機(jī)組是相對(duì)于水蓄熱電鍋爐而言的，所謂水蓄熱就是將水加熱到一定的溫度，使熱能以顯熱的形式蓄存在水中，當(dāng)需要使用時(shí)，再將其釋放出來(lái)提供采暖或直接作為熱水供人們使用。固體電蓄熱機(jī)組最高儲(chǔ)熱溫度高達(dá)800 ℃左右，能夠游刃有余的供給90 ℃左右的熱水，而水蓄熱電鍋爐最高儲(chǔ)熱溫度是95 ℃左右，再結(jié)合考慮熱損失，在新疆冬季的嚴(yán)寒天氣下，無(wú)法滿足正常供熱需要。

固體電蓄熱機(jī)組，將加熱和蓄熱功能組合在一起，通過(guò)換熱器進(jìn)行間接加熱，整個(gè)過(guò)程熱損失很小，熱效率高達(dá)95%以上。水蓄熱電鍋爐是在傳統(tǒng)電鍋爐的基礎(chǔ)上加上一個(gè)蓄水池或蓄水箱，其原理是先用電鍋爐把水加熱，再把加熱后的水輸送到蓄熱池儲(chǔ)存起來(lái)，在白天需要用熱水時(shí)把熱水輸送出來(lái)，在這個(gè)復(fù)雜的儲(chǔ)熱、傳熱過(guò)程中，熱效率僅能維持在60%左右。

固體電蓄熱機(jī)組整機(jī)的占地面積約是水蓄熱電鍋爐水箱體積的1/7，減少了散熱面積，同時(shí)，在電廠已有規(guī)劃場(chǎng)地的基礎(chǔ)上新增設(shè)備，固體電蓄熱機(jī)組的優(yōu)勢(shì)就不言而喻了。

固體電蓄熱機(jī)組相對(duì)于燃?xì)忮仩t或空調(diào)熱泵等供熱技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和投資回收期上具有明顯優(yōu)勢(shì)，具體參照表1。

3 目前在烏昌地區(qū)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，昌吉市的供熱主要由華電新疆發(fā)電有限公司昌吉分公司和特變天池能源電廠兩家熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱，2018-2019年的供熱負(fù)荷均已達(dá)到兩家電廠的設(shè)計(jì)供熱能力，沒(méi)有供熱備用裕量，昌吉市政府組織建設(shè)的6臺(tái)燃?xì)忮仩t因運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，只能作為事故備用。固體電蓄熱機(jī)組的建設(shè)符合增加機(jī)組運(yùn)行靈活性，提高機(jī)組調(diào)峰能力的要求。火電廠參與深度調(diào)峰目前主要以熱電廠為主，熱電廠可以將電能轉(zhuǎn)化成熱能用于集中供熱。熱電廠采取“以熱定電”運(yùn)行方式，增加儲(chǔ)能設(shè)備以后，熱電廠在不減負(fù)荷的情況下可以將電能儲(chǔ)存為熱能，在其他時(shí)段再將熱能供給熱用戶，實(shí)現(xiàn)電能熱能的轉(zhuǎn)換及電網(wǎng)深度調(diào)峰。在城市供暖建設(shè)中推廣應(yīng)用高壓固體電蓄熱裝置，可以有效解決冬季供熱電廠的調(diào)峰需求，在滿足電網(wǎng)要求的同時(shí)可以保證城市供暖不受影響。該項(xiàng)目也能滿足新疆電網(wǎng)深度調(diào)峰要求，隨著新疆全網(wǎng)電源風(fēng)電、光伏、供熱機(jī)組、自備電源的快速發(fā)展，特別是新能源裝機(jī)的進(jìn)一步增加，電力富裕程度進(jìn)一步增加，新疆電網(wǎng)調(diào)峰日趨困難，新能源消納、調(diào)峰形式進(jìn)一步嚴(yán)峻，新能源棄電比和調(diào)峰缺口均將繼續(xù)增加。至2020年，新疆電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)20 000 MW，光伏裝機(jī)11 250 MW，供熱機(jī)組和自備機(jī)組在全疆火電電源中占比分別約為40%、35%，冬季供暖期如不考慮供熱機(jī)組和自備機(jī)組調(diào)峰時(shí)，電網(wǎng)將面臨很大的調(diào)峰壓力。至2020年，考慮新疆電網(wǎng)常規(guī)火電、水電以及1 200 MW阜康抽蓄電源調(diào)峰后，冬季供暖期最大調(diào)峰缺額達(dá)到1 850 MW;需要供熱機(jī)組和自備機(jī)組參與調(diào)峰，以滿足網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷峰谷差的需求。

固體電蓄熱機(jī)組目前已在華電新疆發(fā)電有限公司昌吉分公司內(nèi)開(kāi)工建設(shè)并投產(chǎn)，目前能夠深度調(diào)峰60 MW的電負(fù)荷，并且能夠靈活調(diào)劑150萬(wàn)供熱面積，具有較好的深度調(diào)峰和供熱能力。

4 結(jié)語(yǔ)

固體電蓄熱機(jī)組是較為成熟的新型清潔能源技術(shù)，在環(huán)保要求和供用電矛盾較為突出的新疆地區(qū)通過(guò)發(fā)展應(yīng)用此種技術(shù)，不僅能夠很好地參與電廠的深度調(diào)峰，還能夠以1種清潔能源的方式進(jìn)行供熱，在新疆區(qū)域具有非常好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

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