棄風棄光或谷電熔鹽蓄熱系統(tǒng)技術(shù)及應用分析

王斌 王謙

摘要：為響應國家可持續(xù)發(fā)展的政策號召，提高生產(chǎn)過程中的資源利用率益，諸多學者對棄風棄光、谷電的利用進行研究。本文對利用棄風棄光或低谷電加熱熔鹽供熱的技術(shù)進行了介紹，結(jié)合槽式電站系統(tǒng)分析了兩者耦合的可行性。結(jié)果表明該技術(shù)理論可行，是解決當前棄風棄光消納和谷電利用問題的有效途徑。

關(guān)鍵詞：棄風棄光谷電;熔鹽蓄熱;槽式電站

1背景：

近些年來，我國風電和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，新能源機組容量增長迅速。全國新能源消納監(jiān)測預警中心發(fā)布的《2021年一季度全國新能源電力消納評估分析》顯示，一季度，風電、光伏發(fā)電新增裝機返回合理增長區(qū)間，風電新增裝機677萬千瓦、光伏新增裝機533萬千瓦，同比分別增長187%和34.9%。但由于去年四季度新能源新增裝機規(guī)模較大，多地出現(xiàn)了棄風棄光現(xiàn)象。蒙西地區(qū)棄風情況最為嚴重，其次為青海，棄風率分別為13.3%和12.1%。截至2020年底，上述兩個區(qū)域的棄風率分別為7%和4.7%，同比增長迅速。

針對目前我國棄風、棄光現(xiàn)象嚴重的情況，諸多專家學者對此展開相關(guān)研究。其中利用棄風、棄光電或低谷電進行電加熱熔鹽的供熱系統(tǒng)能夠解決當前棄用率高的問題，對棄風棄光進行就地消納。同時，該技術(shù)有利于滿足當?shù)氐墓峁┡枨螅瑢崿F(xiàn)經(jīng)濟效率和資源利用的雙贏。

2 熔鹽蓄熱系統(tǒng)

熔鹽蓄熱供熱系統(tǒng)主要通過利用棄風、棄光電或低谷電對低溫熔鹽進行加熱并儲存能量，在滿足供暖供熱要求時實現(xiàn)對廢棄能源的再利用。該系統(tǒng)的主要設(shè)備包括：低溫熔鹽罐、高溫熔鹽罐、冷鹽泵、熱鹽泵、熔鹽電加熱器、熔鹽換熱器等。具體工作原理如下圖1所示。系統(tǒng)工作過程包括兩個循環(huán)，即熔鹽側(cè)循環(huán)和水側(cè)循環(huán)。

熔鹽側(cè)循環(huán)的工作原理為：儲熱過程，在棄風棄光電或低谷電時段，熔鹽電加熱器啟動加熱，將從低溫熔鹽罐內(nèi)由熔鹽泵抽出的低溫熔鹽加熱升溫至設(shè)計溫度，攜帶有大量熱能的高溫熔鹽流入高溫熔鹽罐，完成儲能過程;放熱過程，高溫熔鹽罐內(nèi)的熔鹽泵將高溫熔鹽泵出，進入熔鹽換熱器，與通過換熱器的水進行熱交換，熔鹽溫度降低并流入低溫熔鹽罐，完成放熱過程。

水側(cè)循環(huán)的工作原理為：通過換熱器的水吸收高溫熔鹽釋放的熱能，產(chǎn)生一定參數(shù)的蒸汽，此蒸汽或直接供給用戶側(cè)，或通過汽-水換熱器，與水換熱產(chǎn)生高溫熱水，滿足用戶供暖需求，同時蒸汽冷凝為水，進入下一個循環(huán)。

棄風棄光電熔鹽儲熱熱電聯(lián)產(chǎn)也是利用棄風棄光電加熱熔鹽并儲存能量，再產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機發(fā)電。不同的是汽輪機產(chǎn)生的乏汽進入城市管網(wǎng)進行供暖供熱，可使電能利用率提高至 80%。把熔鹽儲熱技術(shù)應用于棄風棄光電的調(diào)峰和熱電聯(lián)產(chǎn)，不僅促進了棄風棄光電的消納，而且增加了風電和光伏發(fā)電上網(wǎng)電量，提高了可再生能源的利用率。

3 槽式電站與熔鹽蓄熱系統(tǒng)耦合

槽式太陽能熱發(fā)電站通常包括太陽島和常規(guī)島兩部分。集熱系統(tǒng)是太陽島的核心，其根本作用是通過集熱鏡場吸收太陽輻射能，再將熱能傳遞給常規(guī)島部分的做功工質(zhì)，工作原理見下圖2。槽式電站的工質(zhì)通常采用低熔點熔鹽，所以在夜間或者陰天等低溫情況下，需要消耗電能，為系統(tǒng)提供電伴熱，防止工質(zhì)凝固。因此，在夜間將電網(wǎng)谷電用來加熱槽式電站的低溫熔鹽可以實現(xiàn)就地消納。同時，集熱工質(zhì)在系統(tǒng)中流動需要工質(zhì)泵來提供動力，這也需要耗費電能。所以，槽式電站與熔鹽蓄熱系統(tǒng)進行耦合從理論上來講是可行的，消納谷電的同時維持了電站的正常運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

通過對于上述技術(shù)設(shè)備應用情況的分析，闡述了利用棄風棄光或低谷電加熱熔鹽供熱的技術(shù)特點和應用。同時，討論了將該技術(shù)與槽式電站系統(tǒng)進行耦合的可行性。基于棄風棄光電或低谷電的熔鹽儲能系統(tǒng)，是改善環(huán)境、促進電網(wǎng)削峰填谷、提高可再生能源利用率的有效途徑之一，是一項值得大力推廣的儲能技術(shù)。

參考文獻

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