以下為演講實(shí)錄：

 

　　大家下午好，非常感謝這次專委會(huì)給我的機(jī)會(huì)，我今天帶來(lái)的題目是大容量?jī)?chǔ)能的辦法，這個(gè)技術(shù)和風(fēng)機(jī)本身沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，但是它又和我們的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。

 

　　主要是采用一種電制熱儲(chǔ)熱的辦法來(lái)解決一直困擾我們行業(yè)多年的新能源消納問(wèn)題。我從幾個(gè)方面來(lái)陳述我的演講。

 

　　大家都知道從2010年開(kāi)始，2012年是棄風(fēng)消納的最嚴(yán)峻的一年，那個(gè)時(shí)間大概達(dá)到平均水平17%的棄風(fēng)率，我想風(fēng)電行業(yè)都不陌生，那個(gè)階段其實(shí)是我們的寒冬期，很多地方出現(xiàn)橙色甚至紅色的發(fā)展區(qū)域，大概9個(gè)省市都在限制風(fēng)能的發(fā)展，比較嚴(yán)重的我想東三省的這個(gè)區(qū)域我們是深有感觸的，大概有5年期間都不能夠很順暢地得到發(fā)改委的新能源項(xiàng)目的核準(zhǔn)和批復(fù)，大部分的地區(qū)都在西北、華北和東北這幾個(gè)省市地區(qū)。我們一直呼吁什么樣才能破解新能源棄風(fēng)消納的問(wèn)題，最終我們把矛頭聚焦在電網(wǎng)上，因?yàn)殡娋W(wǎng)沒(méi)有有效給我們能源消納提供有效的途徑。

 

　　從這個(gè)背景來(lái)說(shuō)，我們從2010年開(kāi)始聯(lián)合了遼寧省國(guó)網(wǎng)電力有限公司開(kāi)展了一系列儲(chǔ)能技術(shù)的研究，這個(gè)是當(dāng)初一系列國(guó)家條文關(guān)于風(fēng)電棄風(fēng)消納嚴(yán)峻問(wèn)題。

 

　　從技術(shù)的關(guān)聯(lián)性來(lái)分析著手，棄風(fēng)消納的誘因是什么？什么導(dǎo)致了棄風(fēng)消納？大家從電力系統(tǒng)更容易得到問(wèn)題的所在。我們從供暖角度來(lái)說(shuō)，很多棄風(fēng)的區(qū)域尤其在三北地區(qū)，80%以上棄風(fēng)率都發(fā)生在供暖器，那么供暖器這個(gè)區(qū)間有很多的熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)，火電場(chǎng)。那么我們?yōu)榱吮ＷC居民民生供暖問(wèn)題一定會(huì)給熱電廠以電負(fù)荷，在以熱定電的運(yùn)行規(guī)則之下，熱電廠一定會(huì)搶占風(fēng)電的上網(wǎng)電量。所以這樣的環(huán)境，從五年來(lái)的數(shù)據(jù)破解之后發(fā)現(xiàn)供暖和棄風(fēng)是密切相關(guān)的。

 

　　解決它的途徑就變成了你必須要有儲(chǔ)能的這種技術(shù)配合電力來(lái)調(diào)峰。主要的核心技術(shù)就是在我們希望能夠通過(guò)治理火電技術(shù)給我們風(fēng)電讓出發(fā)電空間，大致的問(wèn)題就是集中在這里。從中國(guó)面臨的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，我們也對(duì)比了國(guó)外的情況，中國(guó)面臨的問(wèn)題是世界上的唯一難題嗎？也不是，所以我們也比較了丹麥、德國(guó)和美國(guó)的一些棄風(fēng)情況。研究其他最大的棄風(fēng)量在中國(guó)，其次是丹麥，而丹麥對(duì)于調(diào)節(jié)棄風(fēng)有非常有效的手段，就是電力市場(chǎng)，丹麥在棄風(fēng)量比較大的時(shí)候，他們可以通過(guò)挪威水電的外送進(jìn)行水電的調(diào)節(jié)，所以你看不到他大批量的棄風(fēng)。從世界來(lái)說(shuō)中國(guó)的棄風(fēng)是非常嚴(yán)重的。對(duì)于丹麥技術(shù)來(lái)說(shuō)，他們也采用了一些水蓄熱的技術(shù)進(jìn)行緩解，就是我上面圖的電極鍋爐（音） 。它用儲(chǔ)水的方式能夠在熱電場(chǎng)進(jìn)行一定容量的緩解儲(chǔ)能的熱輸出的環(huán)節(jié)，可以把電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)在10%或者15%的靈活性的調(diào)節(jié)能力范圍內(nèi)，障礙就是大容量做不到，儲(chǔ)能密度達(dá)不到大容量的要求。

 

　　針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)我們開(kāi)發(fā)了一款大容量電制熱儲(chǔ)熱的技術(shù)，利用這種儲(chǔ)熱的技術(shù)把棄風(fēng)消納的電量進(jìn)行儲(chǔ)能，但是我們常規(guī)的電網(wǎng)里面是用電儲(chǔ)電然后再放電，但是儲(chǔ)熱這項(xiàng)技術(shù)最后釋放的能源是熱能，而不是電能，而這項(xiàng)技術(shù)也成功實(shí)現(xiàn)了棄風(fēng)消納。

 

　　下面介紹我們這項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)路線。

 

　　大家可以看到這張圖，首先我們要選用一種用于儲(chǔ)熱的材料，在材料的遴選過(guò)程中有這么幾種在行業(yè)中比較通用的。一種是液態(tài)離子水，水的形式比熱容4.2，是最大的，但是水的情況在溫度范圍內(nèi)很窄，我們應(yīng)該知道水氣化是100度，常規(guī)在供熱的領(lǐng)域它最多能在80，90度，而你的回水溫度在40-50，所以大概也就是30-50的區(qū)間；第二種液態(tài)熔鹽，這是太陽(yáng)能發(fā)電通常用的儲(chǔ)熱工質(zhì)，搞太陽(yáng)能發(fā)電行業(yè)的專家應(yīng)該比較熟悉，熔鹽也屬于顯熱技術(shù)，但是熔鹽有一個(gè)液態(tài)變固態(tài)，顆粒的這么一個(gè)過(guò)程，而且分為一個(gè)冷罐和熱罐，在實(shí)際的供暖區(qū)域中它比較受限，因?yàn)檫@種不是很穩(wěn)定，同時(shí)熔鹽不能夠做到電直接植入加熱，不能做到超大容量，所以目前國(guó)內(nèi)在熔鹽直接供熱的區(qū)域只能做到20兆瓦。

 

　　通過(guò)這些技術(shù)的對(duì)比，我們要選用一種材料，這種遴選出來(lái)就是固態(tài)的氧化鎂。這種鎂材料存量的80%都在中國(guó)，而且中國(guó)的80%在遼寧。氧化鎂的材料在溫度變化范圍內(nèi)很寬，它的儲(chǔ)能密度和傳熱系數(shù)都能達(dá)到比較好的理想狀態(tài)。

 

　　在這個(gè)材料制備的過(guò)程中，我們需要解決的兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是如何大容量？因?yàn)槲覀冎勒{(diào)峰問(wèn)題不是一點(diǎn)兩點(diǎn)，不像儲(chǔ)電，為什么儲(chǔ)電儲(chǔ)能這個(gè)領(lǐng)域不能實(shí)現(xiàn)大容量？一個(gè)是經(jīng)濟(jì)限制，另外一個(gè)是高電壓，因?yàn)槲覀冎澜o系統(tǒng)配的話不能弄一個(gè)690不能直接掛在網(wǎng)上的。要解決甚至35千伏，66千伏直接電源直接進(jìn)入的技術(shù)，你要直接進(jìn)行電制熱，產(chǎn)生的熱量進(jìn)行儲(chǔ)熱，這里面流場(chǎng)、熱場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)的設(shè)計(jì)，在溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)也要防止很多的變化，因?yàn)橛袦囟柔専岷头艧岬牟痪Ｔ谶@項(xiàng)技術(shù)里面，我們突破了幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的技術(shù)。首先為什么選擇氧化鎂，就是導(dǎo)電率很低，能夠達(dá)到高溫1500多度以上的熔化，同時(shí)導(dǎo)電性很差，其實(shí)它的導(dǎo)熱性不是很理想，但是我們通過(guò)一些關(guān)鍵指標(biāo)的改變和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以把它整體進(jìn)行優(yōu)化。

 

　　研究過(guò)程中針對(duì)熱場(chǎng)、力場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)和流場(chǎng)的幾個(gè)變化我們開(kāi)發(fā)了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，選用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體，來(lái)完成及時(shí)的傳熱、儲(chǔ)熱和釋熱的過(guò)程。在電磁場(chǎng)的融合和放電的策略方面我們選用了一些高合金加熱絲的制備及時(shí)把熱量進(jìn)行存儲(chǔ)并且不產(chǎn)生過(guò)熱氧化。這些技術(shù)是我們進(jìn)行了突破的幾個(gè)點(diǎn)。

 

　　比如我們?cè)O(shè)計(jì)加熱元件表面負(fù)荷，把加熱元件的表面負(fù)荷降低到最好保證長(zhǎng)壽命；在溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)協(xié)同方面進(jìn)行換熱流道孔徑的最佳匹配；同時(shí)在場(chǎng)強(qiáng)和分壓成形方面進(jìn)行加熱絲的制備，這種加熱絲其實(shí)是煉鋼行業(yè)的產(chǎn)品，不是新材料、新技術(shù)，但是屬于新的應(yīng)用；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里面我們?cè)O(shè)計(jì)熱變形和磁應(yīng)力最小，在加熱孔隙上做了一些研究；最后在高功率和高密度是我們需要實(shí)現(xiàn)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)。

 

　　對(duì)于大容量所要求實(shí)現(xiàn)的高電壓、大電流的植入問(wèn)題，這個(gè)其實(shí)是很關(guān)鍵的點(diǎn)，在直接進(jìn)行電源植入方面有一種技術(shù)是需要突破的，就是大電壓穿墻套管研制，在套管的研制方面，普通的套管耐溫性很窄，在普通套管里面只適用于常溫溫度，但是這種蓄熱的套管內(nèi)外溫差很大，里面的溫度可以達(dá)到500度以上，外界的溫度是零下。所以大溫度的套管這種溫度的均勻性和絕緣材料匹配是技術(shù)難點(diǎn)。經(jīng)過(guò)三年的測(cè)試和我們對(duì)新的套管研制的測(cè)試，我們改善了常規(guī)套管的絕緣性，采用的是云母（音）的材料改善這種結(jié)構(gòu)，最終在套管技術(shù)上獲得了突破。

 

　　這個(gè)圖和裝置就是最后形成的裝備，真正的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部有一些蓄熱體，紅色的蓄熱 體是直接把熱量進(jìn)行制熱、儲(chǔ)熱形成的。熱量通過(guò)相對(duì)負(fù)壓的風(fēng)循環(huán)，把熱量經(jīng)過(guò)棄水放熱放出來(lái)，儲(chǔ)能是采用了氧化鎂的工質(zhì)，真正的換熱方式是棄水放熱，最終出口的工質(zhì)交換的這個(gè)熱能的形式還是水或者是蒸汽或者是熱風(fēng)。整體的設(shè)備可以模塊化，模塊化帶來(lái)的好處就是它可以小，也可以很大，所以后續(xù)我們采用這種拼接的模塊可以把這個(gè)設(shè)備做到幾百兆，所以變成了可以在電力系統(tǒng)配合新能源消納的非常有有效的手段。

 

　　這是我們出熱的集中方式的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@種裝置其實(shí)后續(xù)的發(fā)展結(jié)合了我們國(guó)家很多政策，比如煤改電，電力口里面的電能替代等等，可以把這種電變成熱量的各種形式，適用于我們工商業(yè)的供暖，同時(shí)也適用于蒸汽和換風(fēng)一些礦井送風(fēng)等等應(yīng)用熱能的地方，所以它很靈活。

 

　　下面來(lái)說(shuō)一下大容量的電制熱儲(chǔ)熱設(shè)備其實(shí)在我們電力市場(chǎng)輔助交易上很有用武之地。

 

　　這是我們針對(duì)火電機(jī)組的靈活性改造進(jìn)行了幾種方案。大家換個(gè)視角，就是風(fēng)電想不產(chǎn)生棄風(fēng)，最主要的方向是給火電場(chǎng)找出路，因?yàn)榛痣妶?chǎng)占用了你的發(fā)電量，就在未來(lái)20年以后，當(dāng)新能源占主力的時(shí)候火電機(jī)組的供能是給你配比，為你調(diào)峰，而不是你要為他讓路的一種情況。所以火電場(chǎng)在這種情況下，它一定要增加它的靈活性，因?yàn)闊狳c(diǎn)場(chǎng)以熱定電，比如40，50調(diào)峰深度的時(shí)候，它已經(jīng)因?yàn)闂墘焊椎母鞣N阻力情況不能夠再往下調(diào)整，也就是熱電節(jié)藕能力很差。我們?cè)谛谢A(chǔ)上一種可以通過(guò)高低旁增加供熱能力。但是這種對(duì)于棄冷機(jī)來(lái)說(shuō)是受損的。沒(méi)有人敢跟你保證我調(diào)到這個(gè)之下就沒(méi)有問(wèn)題。在這種情況下增加它的靈活性，我們可以用旁路儲(chǔ)能來(lái)增加深調(diào)的機(jī)會(huì)和運(yùn)行的熱電解解耦的配比。

 

　　這張圖表示了我們?cè)诨痣姍C(jī)組的旁路，熱源和電源處直接在它的電網(wǎng)出 處做一個(gè)電熱儲(chǔ)熱，把電量補(bǔ)充到熱負(fù)荷供應(yīng)商，這項(xiàng)技術(shù)在東北各個(gè)區(qū)域做了很好的驗(yàn)證，也施行了很多成功的案例。這種靈活性改造在市場(chǎng)上面是很有機(jī)遇的。下面這個(gè)片子從投資費(fèi)用和優(yōu)缺點(diǎn)等方面做了介紹。

 

　　在調(diào)峰的各項(xiàng)技術(shù)里面，大家可以看到常用的在系統(tǒng)中電池儲(chǔ)能、抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能是我們經(jīng)常會(huì)碰到的調(diào)峰最常用的幾種方式，但是大家知道電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性是用不起的，投資很大；抽水蓄能是電網(wǎng)經(jīng)常采用的手段，但是現(xiàn)在投資建設(shè)的時(shí)間很長(zhǎng)；壓縮空氣儲(chǔ)能依據(jù)地形和條件有很大的發(fā)展限制。在這四種技術(shù)里面，現(xiàn)在看固體儲(chǔ)熱很好地解決了這種大容量?jī)?chǔ)能調(diào)峰的需求，而且我們不再把它變成電再轉(zhuǎn)化到網(wǎng)上，很多地方用能的區(qū)域，用熱的很多，可以直接實(shí)現(xiàn)電熱的轉(zhuǎn)化。

 

　　在供熱的各種技術(shù)比較來(lái)看，從直接供熱的區(qū)域來(lái)看燒煤和電源熱泵、水蓄熱電鍋爐都可以做比較。初期投入上面因?yàn)橛袃?chǔ)熱的材料比較，所以儲(chǔ)熱的固體的蓄熱材料要高，但是運(yùn)行費(fèi)用  是非常客觀的。通過(guò)大規(guī)模的推廣事實(shí)證明運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和投資經(jīng)濟(jì)性都可以讓我們的投資收益率IRR達(dá)到8%以上，所以這對(duì)于投資經(jīng)濟(jì)性來(lái)上還是可以采納的。

 

　　風(fēng)電供暖在平價(jià)上有采納的可能性，大家知道東北3.75毛上網(wǎng)電價(jià)，對(duì)于一個(gè)30萬(wàn)的風(fēng)場(chǎng)你的供熱面積可以核算一下經(jīng)濟(jì)性，30萬(wàn)的風(fēng)場(chǎng)投資在20個(gè)億左右，但是100萬(wàn)個(gè)居民的供暖設(shè)備投資才不到1個(gè)億，所以如果有政府說(shuō)我不能給你批條，不能給你核準(zhǔn)，因?yàn)槲覜](méi)有負(fù)荷，消納不了，現(xiàn)在的政府又很困惑，很多地方鍋爐不讓弄了，供暖是社會(huì)民生的大問(wèn)題，那么我們可以選擇的電源只有風(fēng)電能給他最經(jīng)濟(jì)的電，讓他實(shí)現(xiàn)電供暖，大家用這種方法配比風(fēng)電實(shí)現(xiàn)風(fēng)電真正的適時(shí)消納，而且這個(gè)經(jīng)濟(jì)性是可以達(dá)到的，這種蓄熱 裝置并不在原始大的投資比例。

 

　　現(xiàn)在電熱不分家，在綜合微能網(wǎng)里面電熱是一個(gè)很必要的手段，我們做了很多方案，比如北方地區(qū)甚至冷熱電聯(lián)供，我們給酒店、公寓供熱又供冷同時(shí)又供電，這種方案都是可行的。這種固體蓄熱的方式可以把你的電很靈活地變成熱。

 

　　現(xiàn)在為止固蓄的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了，目前我們做到全國(guó)200兆瓦左右，大概有300多個(gè)點(diǎn)。2018年開(kāi)發(fā)出系列的蓄熱裝置在遼寧進(jìn)行了很多示范，通過(guò)AGC的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度達(dá)到很好的新能源消納的平衡。最突出的業(yè)績(jī)就是2018年遼寧省消納完全實(shí)現(xiàn)，直接的棄風(fēng)率達(dá)到1%，東北三省也獲得很好的結(jié)果。當(dāng)然這項(xiàng)技術(shù)從環(huán)保上很受推崇，因?yàn)樗鍧崳压┡倪@個(gè)行業(yè)完全徹底改變了煤又臟又差的環(huán)境。所以沈陽(yáng)市環(huán)保局推了五年這種環(huán)保技術(shù)，而且應(yīng)用得很好。這項(xiàng)技術(shù)在今年也非常榮幸拿到國(guó)家的科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，主要的原因是它真的是把新能源的消納給大家徹底解決了。

 

　　我想說(shuō)它是配置風(fēng)電很好的能源消納的技術(shù)，也是大容量?jī)?chǔ)能的很可行并且經(jīng)濟(jì)可行的方案，希望同行們?nèi)リP(guān)注它，如果有需要的話它可以幫助我們更好地發(fā)展風(fēng)電。

 

　　（內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記，未經(jīng)本人審核）