“熔盐作为储热介质具有使用温度高和范围宽、传热性能好、比热容大等优点,其在储能系统领域有着不可替代的优势。根据光热发电用熔盐的特点,上海电气集团中央研究院光热储能团队自主开发了单罐和双罐熔盐储热系统,并已经在实验室级别和工程项目上得到了成功应用。另外,经过多年的研发和技术经验积累,已经研发出一系列100℃以下的低熔点熔盐,该熔盐具有维护成本低、流动性高、性能稳定等优势,能很好地解决熔盐因为熔点高而容易凝固、冻堵管道的问题。”近日,上海电气集团中央研究院光热储能团队(下文简称光热储能团队)相关负责人这样告知国家太阳能光热联盟的记者。
一、利用熔盐储热为用户侧提供热源
据光热储能团队负责人介绍:熔盐除了广泛应用在太阳能高温热发电系统中的储热系统以外,还可以利用夜间谷电/弃风弃光电/调峰电等热源加热,并将被加热的熔盐储存在熔盐储热罐中;待需要的时候,储罐中的热熔盐通过换热器与水、导热油等介质换热,产生的热水或蒸汽可以直接或间接地供给用户。这种为用户侧提供热源的储热系统可以做成单罐系统,也可以设计成双罐系统。熔盐储热系统采用智能控制,具有安装方便、安全稳定、绿色环保、节能降本,适用范围比较广泛等优势。
图:单罐熔盐储热供热系统示意图
图:双罐熔盐储热供热系统示意图
二、储热材料测试服务平台
据介绍,目前,光热储能团队拥有熔盐材料基础物性分析与测试实验室,可对新型熔盐及其它储热材料进行研究和开发,并对材料热物性(导热系数、密度、黏度等)进行测试,同时还可以对储热材料的腐蚀性和稳定性等进行评价。
三、在工程中的应用
鉴于熔盐储热系统成本低、热容大、稳定性好、绿色环保等优势,可以广泛应用在煤改电、弃风弃光利用、火电灵活性改造、工业余热利用、分布式智能微网储能和工业制热等领域。
1、分布式智能微网储能项目
项目方案:该类项目首先利用低谷电加热熔盐并将热量存储在熔盐罐中,然后通过导热油与熔盐换热为分布式智能微网提供130℃-200℃的连续稳定热源,以驱动溴化锂制冷机工作,并实时监控流量、温度等数据,可实现智能控制、报警连锁等多项功能。
2、双罐熔盐储热系统提供蒸汽项目
项目方案:该项目建设了一套高温双罐熔盐储热系统,系统通过电加热熔盐,使熔盐温度升高到550℃,在需要蒸汽的时候,将热熔盐与水换热产生300℃的过热蒸汽供给用户,系统控制策略稳定高效,可以确保熔盐在启动、运行、停机过程中不发生冻堵。
3、单罐熔盐储热系统供蒸汽项目
项目方案:该项目利用夜间谷电加热熔盐,当白天需要热量时通过熔盐与水换热,产生一定参数的饱和蒸汽供给用户使用。该项目利用峰谷电价差来产生效益,相较于普通电热蒸汽炉,该系统的投资回收期<2.5年。
4、某火电灵活性改造方案设计
项目方案:该方案在调峰有余量时,用电/蒸汽加热熔盐进行储能,在调峰困难时,利用熔盐放热进行供热,降低机组供热强迫出力,通过热电解耦加强了机组的调峰能力。
关于上海电气集团中央研究院光热储热团队
上海电气集团中央研究院是上海电气集团科技创新体系的核心单位之一,在贯彻和实施集团的科技创新战略中占重要地位。2012年,成立了上海电气集团中央研究院光热储热团队,该团队一直致力于熔盐储热技术的研发,从技术创新、设备研制、系统集成等多方面形成了独有的知识产权体系,并承接政府项目多项,获得集团科技进步奖及研究院内多项奖项。目前已经在熔盐供蒸汽和供暖领域积累了大量经验,业务范围覆盖多个行业,如餐饮业、食品加工业、化工、医药、橡塑加工、包装、服务等。