“智慧储能”——实施电能替代的关键技术支撑

所处阶段：成熟待产业化

 

成果来源：中科院等离子体物理研究所

 

必要性及需求分析:

 

随着经济发展和人口增加，能源短缺、气候变化等问题日益突出。尤其近几年我国大部分省份冬春季频繁发生严重雾霾，引起全社会对环境保护的关注以及对能源发展方式的反思，为构建与能源发展方式转变和能源战略转型相适应的绿色能源消费模式，国家电网公司提出实施“以电代媒、以电代油、电从远方来”的发展战略，推动电能替代工程。

 

“智慧储能”技术就在此大背景下研发成功，系统产品的应用实质是对现有能源的合理全部利用不浪费，可应用于电能替代、风电供暖、电网调峰等国家电网涉及的几乎所有技术领域。

 

 

图片一：高温熔盐储热系统，利用熔盐作为蓄热材料将谷电及间歇性电能以热能形式储存起来，以满足工业用热需求。

 

目标及主要任务:

 

目前全球大多数国家热能的消耗是电能的两倍，中国也是如此，现阶段热能供应的主要方式还在依靠燃煤和燃气。

 

而利用“智慧储能”技术，可以在不增加电网负担的情况下将夜间的谷电及弃风电消纳，通过技术手段转化为热能存储下来，再根据用户的不同需求，通过与水的换热产出热水进行供暖或者产出蒸汽进行工业供热。

 

“智慧储能”技术的应用，可显著降低燃煤燃气的使用，从而有效治理雾霾，同时还提高了用电效率。

 

 

图片二：高温熔盐储热系统，通过换热可产生550℃ 120bar蒸汽，400℃以内的导热油，以及90℃的供暖用热水。

 

现有工作基础:

 

淮南中科储能科技有限公司研制的10MWht中试储热实验平台，设计合理、建造精良，调试成功，可连续稳定产生过热蒸汽；

 

该实验平台曾试运行达40多天，利用夜间谷电，成功实现为3000m2学生公寓冬季供暖；

 

试运行期间，系统整体保温效率达到98%，工作区间内介质始终保持液体状态，流经的管道系统气体压力为常压，这就使得“智慧储能”技术在电能替代工程的应用上具备了技术保证。

 

 

图片三：固体蓄热设备，利用蓄热合金砖作为蓄热材料将谷电及间歇性电能以热能形式储存起来，以满足工业用热需求。

 

 

图片四：固体蓄热设备通过换热可稳定产生300℃以内的热风，300℃以内的导热油，以及90℃的供暖用热水。

 

预期经济和社会效益:

 

“智慧储能”技术不但可应用与电能替代，还可应用于风电供暖及电网调峰；

 

我国国土幅员辽阔，国家电网遍布城乡，涉及每一个省份，仅电网合作就是一个很可观的主要市场；若能广泛用于国家电网的改造升级，电能替代工程的大力推动，以及有能源利用与存储需求的工业企业；则经济效益大为可观。

 

“智慧储能”技术伴随电能替代工程的发展，将以输电代替输煤，减少煤炭大规模、远距离运输压力，从根本上解决煤电运紧张问题；

 

还能促进能源基地集约高效开发和电力大规模输送，全面提高能源开发利用的效率和效益；

 

同时依托特高压电网，实现西部、北部的水能、风能、太阳能等清洁能源大规模开发和大范围优化配置；

 

提高电能占终端能源消费比重，对于推动社会节能减排，缓解城市雾霾困扰，促进我国能源可持续发展有着重要的现实意义。

 

 

图片五：水蓄热系统，利用风电、光伏的电力以及槽式太阳集热器来加热水进行存储，满足24小时供暖需求。

 

实施方式/模式：

 

鉴于 “智慧储能”技术及产品的特殊性，其所应用的目标市场即为国家电网的改造升级及工业企业相关的能源利用与存储领域；

 

“智慧储能”系统产品既可与遍布国内城乡的电网并网后储能、供热、发电；也可为有“智慧储能”技术需求的工业企业研制并且施工成套储能系统产品。

 

 

固体蓄热工艺模拟流程图

 

 

熔盐储热工艺流程简图