固体电蓄热技术应用于电厂深度调峰

    赵培卿 侯文豪

    

    

    摘? 要：目前，新疆地区的装机容量远大于用电需求，乌昌地区的环保要求也严格执行国家标准，而且昌吉市的热电联产机组供热负荷已经趋于饱和，电厂机组的深度调峰问题和昌吉地区清洁能源供热问题十分凸显，该文通过介绍固体电蓄热机组为电厂机组深度调峰问题和昌吉地区清洁能源供热问题提供解决方法，同时，该公司已经进行固体电蓄热机组的安装及应用，在深度调峰方面取得了非常好的效果，值得推广。

    关键词：固体电蓄热;深度调峰;清洁能源;供热

    中图分类号：TM924? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    0 前言

    目前，随着新疆地区这两年来的装机容量的不断提升，火电机组的利用小时数大幅度下滑，乌昌地区的热电联产机组，在夏季基本上是单机运行，在冬季供热初期，也受制于电负荷的限制，只能带最低稳燃负荷，甚至因深度调峰只能单机运行，这给电厂的经营带来很大困难。同时，近来国家对环保指标的各项要求越来越高，乌昌地区的电厂按照国家环保要求和乌昌地区“蓝天工程”要求在今年也都进行了超低排放改造，小容量机组则进行了淘汰关停，因目前昌吉地区的热电联产机组供热已经趋于饱和，政府现有的六台燃气锅炉运营成本又非常高，因此，有必要有一种新型清洁能源技术在乌昌地区参与电厂的深度调峰和城市供热。

    1 固体电蓄热机组原理介绍

    图1就是固体电蓄热机组的1个简单原理图，它是由5个状态组成。1）热量产生：首先由机组内的电阻发热管将电源转化为热量。2）热量储存：热量产生后被储存在高密度储能热介质中（最高储能温度可达800 ℃）。3）热量控制：为使储存的热量得到有效利用，在安放储热介质的特种合金钢箱内，包有多层保温隔热材料，以防止热量散失。4）热量释放：被储存的热量通过内置循环风机有序地向外释放，其风扇由1台无极调速电机驱动。5）热量输送：利用风扇将空气送入储热介质中的风道加热后，通过机箱风道进入机组底部的热交换器内，并和循环水交换，被加热的循环水由循环泵送入输热管线内，以达到供热目的。

    2 固体电蓄热机组的优势

    固体电蓄热机组是相对于水蓄热电锅炉而言的，所谓水蓄热就是将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式蓄存在水中，当需要使用时，再将其释放出来提供采暖或直接作为热水供人们使用。固体电蓄热机组最高储热温度高达800 ℃左右，能够游刃有余的供给90 ℃左右的热水，而水蓄热电锅炉最高储热温度是95 ℃左右，再结合考虑热损失，在新疆冬季的严寒天气下，无法满足正常供热需要。

    固体电蓄热机组，将加热和蓄热功能组合在一起，通过换热器进行间接加热，整个过程热损失很小，热效率高达95%以上。水蓄热电锅炉是在传统电锅炉的基础上加上一个蓄水池或蓄水箱，其原理是先用电锅炉把水加热，再把加热后的水输送到蓄热池储存起来，在白天需要用热水时把热水输送出来，在这个复杂的储热、传热过程中，热效率仅能维持在60%左右。

    固体电蓄热机组整机的占地面积约是水蓄热电锅炉水箱体积的1/7，减少了散热面积，同时，在电厂已有规划场地的基础上新增设备，固体电蓄热机组的优势就不言而喻了。

    固体电蓄热机组相对于燃气锅炉或空调热泵等供热技术，在实际运营费用和投资回收期上具有明显优势，具体参照表1。

    3 目前在乌昌地区的应用现状

    目前，昌吉市的供热主要由华电新疆发电有限公司昌吉分公司和特变天池能源电厂两家热电联产机组供热，2018-2019年的供热负荷均已达到两家电厂的设计供热能力，没有供热备用裕量，昌吉市政府组织建设的6台燃气锅炉因运营成本过高，只能作为事故备用。固体电蓄热机组的建设符合增加机组运行灵活性，提高机组调峰能力的要求。火电厂参与深度调峰目前主要以热电厂为主，热电厂可以将电能转化成热能用于集中供热。热电厂采取“以热定电”运行方式，增加储能设备以后，热电厂在不减负荷的情况下可以将电能储存为热能，在其他时段再将热能供给热用户，实现电能热能的转换及电网深度调峰。在城市供暖建设中推广应用高压固体电蓄热装置，可以有效解決冬季供热电厂的调峰需求，在满足电网要求的同时可以保证城市供暖不受影响。该项目也能满足新疆电网深度调峰要求，随着新疆全网电源风电、光伏、供热机组、自备电源的快速发展，特别是新能源装机的进一步增加，电力富裕程度进一步增加，新疆电网调峰日趋困难，新能源消纳、调峰形式进一步严峻，新能源弃电比和调峰缺口均将继续增加。至2020年，新疆电网内风电装机20 000 MW，光伏装机11 250 MW，供热机组和自备机组在全疆火电电源中占比分别约为40%、35%，冬季供暖期如不考虑供热机组和自备机组调峰时，电网将面临很大的调峰压力。至2020年，考虑新疆电网常规火电、水电以及1 200 MW阜康抽蓄电源调峰后，冬季供暖期最大调峰缺额达到1 850 MW;需要供热机组和自备机组参与调峰，以满足网内负荷峰谷差的需求。

    固体电蓄热机组目前已在华电新疆发电有限公司昌吉分公司内开工建设并投产，目前能够深度调峰60 MW的电负荷，并且能够灵活调剂150万供热面积，具有较好的深度调峰和供热能力。

    4 结语

    固体电蓄热机组是较为成熟的新型清洁能源技术，在环保要求和供用电矛盾较为突出的新疆地区通过发展应用此种技术，不仅能够很好地参与电厂的深度调峰，还能够以1种清洁能源的方式进行供热，在新疆区域具有非常好的应用前景和推广价值。

    参考文献

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