儲熱技術在綜合能源系統中的應用價值

吳江

摘要：現階段，我國開發的能源類別十分的豐富，這些能源的種類具有較強的多樣性特征。一些可再生的能源缺乏一定的穩定性，能源需求量會比較高。在眾多因素的影響下，使得我國綜合能源系統無法及時的供給，呈現出了一種供需不平衡的狀態。在其狀況下，需要合理的使用儲熱技術，借助該項技術進行系統的調節，緩解其所存在的矛盾性問題。本文主要就儲熱技術在綜合能源系統中的應用價值進行分析，合理的應用儲熱系統，優化系統設計方案，更好的來控制好負荷的波動程度，減小項目資金的損失，讓企業項目資金鏈維持良好的運行狀態，結合相應的案例來分析儲熱系統的設計方式，綜合性的評定系統的運行效果，為我國日后所開展的綜合能源系統合理化設計工作提供經驗，供以借鑒。

關鍵詞：綜合能源;儲熱;冷熱電三聯供;棄風消納;熱電解耦

引言：綜合能源系統的構建主要是用來供給用戶冷、熱等的各項能源需求，可再生能源玻璃數值會比較高，并借助智能電網，讓能源網絡可以較好的維持協調運行的狀態，達到互補互濟的目的。綜合能源系統的可持續性比較強，該系統的使用已經成為了當前能源發展的必然，在該系統內，能源需求較為復雜，各類影響因素比較多，這些因素的存在給其供需平衡的發展形成了很大的挑戰，儲熱技術的使用可以更好的處理時間、空間等層面所存在的不平衡性問題，調節效用十分的顯著，可以更好的控制系統負荷波動，使得系統的工作效率得到顯著的提升，減小了系統的運行成本費用。

1儲熱技術在三聯供能源系統中的價值

綜合能源系統是指一定區域內利用先進的物理信息技術和創新管理模式，整合區域內煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源，實現多種異質能源子系統之間的協調規劃、優化運行，協同管理、交互響應和互補互濟。在滿足系統內多元化用能需求的同時，要有效地提升能源利用效率，促進能源可持續發展的新型一體化的能源系統。電負荷以及冷熱負荷的匹配程度會直接影響到冷熱電三聯供系統的經濟性，在實際的工程項目當中，電負荷以及冷熱負荷的匹配度無法較好的匹配在一起，總體匹配度低下。實際工程內通常會使用以熱定電的形式開展一系列的設計等的工作。就熱負荷的需求量設置好余熱鍋爐的容量數值，從而更為精確的設置好發電機組的容量規格參數等。在其系統運行的過程中，其必須要以熱負荷需求數值為基準，合理化的調整發電量。若其存在不足的問題，就需要讓市政電網及時的進行補給，使得電熱聯合維持一種良好的供應狀態，維持系統高效運行的良好狀態。但是，目前我國實際工程項目中，波動性熱負荷的幅度會比較高，這就在無形之中給系統的使用形成了挑戰，借助儲熱技術處理其問題，開辟出一條有效的技術途徑。

1.1典型應用場景

在一些食品加工類的行業，其工廠當中存在電力、蒸汽等層面的需求，三聯供系統的使用頻率會比較高，熱負荷的波動性比較明顯。以我國某一工廠三聯供系統為例進行講解，其工廠的工期需求曲線有著較為顯著性的周期性特征，其循環的周期時間為七十分鐘。整體蒸汽需求曲線的波動比較明顯，最大的蒸汽需求為每小時15.35噸，最小的蒸汽需求數值為每小時6.55噸，整體平均的蒸汽需求為每小時10.9噸。且蒸汽負荷變化率會比較高，整體最大的負荷變化率在十分鐘之內的負荷變化約為26.7%。

1.2常規方案

首先，機組調節難度比較大，想要讓系統的效率數值盡可能的提升，就應當以電負荷跟隨熱負荷的形式，確保其實際的運行狀態。這種處理方式需要所耗費的人力比較大，會給運行人員帶來很大的不便。其次，發電效率比較差，項目的經濟性低下。最后設備的初始投資金額比較高，設備實際使用率較小，最終的投資回收時間會比較長。

1.3儲熱方案

首先，要采取蒸汽蓄熱器來處理上述的各類問題，在開展設計工作時期，必須要科學化的去分析蒸汽負荷曲線，同時借助科學公式來推算出平均的蒸汽負荷數值，控制好蒸汽量，以其數值為基準選擇蒸汽蓄熱器類型，盡可能的消除掉蒸汽負荷所產生的波動性。其次，在選擇運行方案時，要控制好鍋爐的產汽量。

1.4儲熱應用價值

冷熱電三聯供系統當中，需求側負荷波動的現象會比較頻繁。電負荷的波動通常都是讓電網進行調整，整體技術的使用難度比較小。熱負荷的波動性相對來說會比較復雜，這主要是因為熱負荷不但在需求側存在波動，同時其還會受到熱電耦合性的影響，在需求側波動的作用下，側電負荷的波動會更加的明顯，借助儲熱系統控制好熱負荷的波動程度，不斷的提升其系統的靈活程度。首先，儲熱技術的使用可以更好的抑制負荷的波動，讓其設備的調節工作進展的更為順暢，同時還能有效的提升系統實際的運行效率。蓄熱裝置設施的應用會讓余熱鍋爐的產汽負荷更加的穩定，給機組調控工作的開展帶來了很大的幫助，讓燃氣輪機保持一種良好且高效的發電狀態，防止其負荷波動明顯拉低發電的效率。減小電力設備實際設計的容量數值，有效的去提升電氣設備的使用率，減小項目初期的投資金額，合理的應用蓄熱裝置設施，讓設計人員都可以做好平均熱負荷的選型工作，防止其受到常規設計的影響，致使其設備選型規格過大，設備使用率低下等。

2儲熱技術在熱電聯產能源系統中的應用價值

2.1典型應用場景

就我國東北地區的某一熱電廠為例進行探究，通過調查，該熱電廠的汽輪機最小功率限值為96MW，發電負荷峰值會隨著供熱蒸汽流量變化而變化。最小發電負荷隨供熱蒸汽流量增加先不變，然后增加。

2.2常規方案

平均供熱功率為336.0MW，最大供熱功率為377.2MW，最小供熱功率為274.4MW。供熱負荷跟隨用戶采暖需求每日呈周期性波動，夜間供熱負荷較高，最高供熱負荷出現在3﹕00—7﹕00;白天供熱負荷較低，最低供熱負荷出現在14﹕00—16﹕00。在夜間最大供熱負荷出現時段，機組的發電調峰能力僅為32.8MW，此時正是風電負荷高峰時段，同時夜間電網用電負荷大幅度下降，電網調峰形勢嚴峻，不得不棄風保供熱。

2.3儲熱方案

為避免棄風現象發生，在夜間必須降低熱電機組發電負荷，即減少供熱抽汽流量，這樣就不能滿足供熱需求，因而必須有其他的熱源來補充。如果增加蓄熱裝置，在白天供熱需求較低的時段增大抽汽量，并將過剩的熱量存儲起來;在夜間，使用蓄熱裝置釋熱，減少供熱抽汽量，就能達到降低熱電機組發電負荷的目的。根據該廠的實際情況，可設計一套相變蓄熱裝置。

3儲熱技術在電供暖能源系統的價值

大幅度降低電采暖的運行費用。儲熱技術充分利用峰谷電價政策，將高峰時段和平段的用電量全部轉移到低谷時段，避免在高電價時段用電，實現了在保證供暖效果相同的前提下采暖費用的大幅度下降。

結語：依據文章上述的內容可以得知，儲熱技術在綜合能源系統中的應用價值極高，為了能更好的探究儲熱技術在綜合能源系統中的使用要點，本文以冷熱電三聯供、熱電聯產等能源系統的應用場景進行了深入的探究，闡明清楚了儲熱系統使用的價值，同時還制定出了更為合理化的儲熱系統優化方式，借助工程實踐的方式，驗證其系統以及技術的使用效果，降低項目的初始資金投資量，達到熱電聯產機組熱電解耦目的，提升了棄風消納量數值，減小總體電采暖運行資金費用，緩解電能供需矛盾的現狀，完善儲熱技術。

參考文獻：

[1]光熱電站熔鹽傳熱儲熱技術應用[J].王鵬，羅塵丁，巨星.電力勘測設計.2017（02）

[2]儲熱技術基礎（Ⅱ）——儲熱技術在電力系統中的應用[J].李永亮，金翼，黃云，葉鋒，汪翔，李大成，王彩霞，丁玉龍.儲能科學與技術.2013（02）

[3]儲熱系統在解決光伏消納問題中的應用[J].魏小淤，陳云輝，袁智強，包海龍.供用電.2017（04）

[4]氧化還原儲熱技術的研究現狀及進展[J].王會，王詩卉，李振山，蔡寧生.中國電機工程學報.2019（21）

[5]熔鹽儲熱技術在光熱電站中的應用[J].李磊.能源與環境.2018（05）