開啟相變儲熱新時代——中國能源報專訪南京金合能源材料有限公司總經理陳久良

2018/3/22 11:42:27

重庆时时彩六码 www.zuftrv.com.cn 近年來,隨著可再生能源迅猛發展,不穩定的風電、光伏的消納問題成為行業痼疾。如何更好結合儲能優勢,消除可再生能源的成長煩惱?“應時而生,順勢而為?!背閃⒂?011年的南京金合能源材料有限公司(下稱金合能源)敏銳把握機遇,果斷切入高性能復合結構相變儲熱/儲冷材料領域,短短幾年內,憑借過硬的技術實力迅速揚名業內,開啟相變儲熱的新時代。截至目前,已開發出一系列具有自主知識產權的儲熱/儲冷系統裝置,可廣泛應用于棄風電/低谷電清潔供熱/冷、太陽能光熱利用、分布式能源、工業間歇性余熱/冷存儲及利用、建筑節能、電動車溫度調控等領域。

 

圍繞相變儲熱、清潔供暖、清潔能源消納等問題,記者專訪了金合能源總經理陳久良。

 

 

 

技術引領相變儲熱

 

中國能源報:在儲能領域,技術路線有很多,金合能源為何當時選擇主攻相變儲熱?

 

陳久良:首先,金合能源的愿景是通過發展儲能技術與產品致力于讓能源守衡,也就是解決能源生產與消費在時間和空間上的不平衡問題。我們認識到儲能對于構建“清潔低碳、安全高效”的現代能源產業體系,推進我國能源行業供給側改革、推動能源生產和利用方式變革具有重要戰略意義。

 

其次,金合能源技術發展的戰略是先儲熱后儲電。目前儲能某種意義上與儲電劃上了等號,但儲能另一個重要的組成部分——儲熱被忽視了。事實上,從能源消費形式而言,無論是工業生產還是居民生活,熱能與電能占整個能源消費的比例是相當的;從供給側看,過程工業在生產過程中產生了大量的余熱被浪費,盡管通過余熱鍋爐已經回收利用了一部分,但由于缺少先進的儲存技術,更大一部分是被浪費了。從技術經濟性角度而言,儲電目前成本過高,商業模式還有待探索,而儲熱成本僅為儲電的20%左右,已經具有商業推廣價值。

 

再次,從儲熱技術發展路徑來看,傳統技術兩三百年前就已開始使用,例如用水、巖石、混凝土等介質,包括目前國內使用較多的固態氧化鎂。這類技術統稱為顯熱儲熱技術,其特點是儲熱介質獲取容易且價格低廉,但儲熱密度有限且存儲和釋放過程不可控,無法滿足大規模存儲的需要。為解決大規模存儲問題,近年來國內外諸多高校、科研院所及企業開始致力于發展相變儲能技術,其主要特點就是儲熱密度高,但相當一部分還停留在科學研究階段,材料的規?;票訃凹際醯牟禱τ沒勾τ諂鴆澆錐?。而金合能源的相變儲熱材料基于“千人計劃”專家、英國伯明翰大學——北京科技大學聯合能源與環境研究中心主任丁玉龍教授近20年研究成果積淀,是技術發展的風向標,遙遙領先業界,可很快投入規?;筒禱?。

 

中國能源報:自2011年成立至今,作為后起之秀的金合能源,哪些方面的成就讓業界矚目?

 

陳久良:金合能源目前已開發出數十種復合相變儲熱材料,應用溫度范圍可覆蓋-150℃到1000℃,具有儲熱密度高、導熱性能好、體積變化小、使用壽命長、應用范圍廣等特點,無論是技術的成熟性還是經濟性在國內外均處于領先水平。特別是在中高溫段材料工藝中采用多孔載體對相變材料進行微結構封裝,使材料性能更穩定、成本更低廉,該工藝在全世界屬于首創,技術壁壘高。

 

2016年初,金合能源建成世界上第一條中高溫復合相變儲熱材料生產線,并開始批量化生產;同年,自主研發的基于高溫復合相變儲熱材料的新型儲熱式電鍋爐,在國家能源局新疆阿勒泰風電清潔供暖示范項目上實現應用;新型儲熱式電暖器在河北省涿州市“煤改電”項目中也得到了應用。


熱式電鍋爐效果圖




蓄熱式電鍋爐系統示意圖




 

積極推動清潔供暖

 

中國能源報:霧霾肆虐,為打好藍天保衛戰,防治大氣污染,國家把“煤改電”“煤改氣”進行清潔供暖作為一項重大民生工程,如何看待清潔供暖?

 

陳久良:從某種意義上講,“煤改電”“煤改氣”是能源消費方式的變革,同時有利于推進能源生產方式的變革,為可再生能源的發展創造更大空間。清潔供暖取得明顯成效的同時,在實際推進過程中也出現一些問題,如去年冬季的氣荒,但整體來看,清潔供暖市場規模巨大。

 

考慮到中國能源資源稟賦,以及依舊嚴峻的棄風、棄光形勢,從能源供應保障角度來看,“煤改電”在清潔取暖中的比例應進一步提升。

 

中國能源報:在“煤改電”中,金合能源將有哪些發揮的空間?

 

陳久良:目前,采用電供暖的方式大致可分為兩類:直熱式電供暖和蓄熱式電供暖。比較而言,以蓄熱式電鍋爐和蓄熱式電暖器為代表的蓄熱式電供暖優勢明顯:可利用低谷電、棄風/光/水電,電價較為低廉,運行費用較低;采用冗余度設計,應用靈活,便于行為節能;緊急情況下自帶應急備用功能,不影響正常供暖;可采用高壓電直熱技術制造大功率設備,配電及系統造價較低;有利于電網削峰填谷,按照《北方地區清潔取暖規劃(2017-2021)》,如果15億平方米電供暖都采用蓄熱式,規模將達到150000MW,是我國抽水蓄能電站2020年規劃目標的2倍多,調峰作用巨大。

 

金合能源基于復合相變儲熱材料開發的蓄熱式電鍋爐和電暖器目前已經在市場上推廣,其儲熱密度高、設備體積小,可實現能量按級存儲和利用,儲熱換熱效率高,相比同類的水蓄熱和固體蓄熱優勢更明顯。以懷來縣宏潤熱力站為例,采用10kV接入的蓄熱式電鍋爐,盡管建筑保溫條件較差,供暖設備投入不到80元/㎡,平均日耗電量約0.75kWh/㎡,按照張家口地區清潔供暖的低谷電價0.15元/kWh計算,單位取暖電費僅16.875元/㎡/供暖季,完全在可接受的范圍內。

 

未來發力多元化

 

中國能源報:關于風電消納問題,能具體介紹一下儲熱式電鍋爐在新疆阿勒泰風電清潔供暖示范項目中的應用情況嗎?

 

陳久良:這一項目采用的是金合能源自主開發的大功率高電壓新型電熱儲能鍋爐,也是全球首次采用大容量微結構復合相變儲熱技術。與傳統蓄熱方式相比,微結構復合相變儲熱方式的單位體積蓄熱量更高,投資成本更低,有效節省占地空間,特別是儲熱放熱過程可控,系統熱效率確保能夠達到95%以上,這是傳統技術很難實現的,非常適宜大規模棄風電儲熱供熱應用。

 

工作原理是利用當地棄風電力加熱蓄熱式電鍋爐內的復合相變儲熱材料進行熱量存儲,替代燃煤鍋爐進行供暖。項目自2016年10月驗收以來,可實現年消納棄風電約1000萬度,減少供暖用標煤約4000噸。

 

中國能源報:剛過去的2017年,金合能源儲熱產品應用拓展情況如何?

 

陳久良:2017年,公司業務范圍覆蓋北京、河北、山西、吉林、新疆、內蒙古等地,共建成儲熱式電鍋爐60MW,日儲熱量超過330MWh。2017年,公司儲熱式電鍋爐和儲熱式電暖器被認定為江蘇省高新技術產品,其中儲熱式電鍋爐還榮獲國際儲能創新大賽儲能應用創新典范TOP10及中國清潔空氣聯盟發起的“創藍獎”。

 

中國能源報:創新發展是企業的永恒旋律,金合能源未來的發展方向和戰略定位是什么?

 

陳久良:一是將現有儲熱技術推廣應用至以下領域:工業領域,主要利用廉價的低谷電或棄風/光/水電,為工業生產提供蒸汽、熱水、熱油和熱風;熱電機組靈活性改造,進一步提高熱電機組調峰能力,從而提高可再生能源發電上網的比例;低溫核反應堆供熱系統,主要是滿足其調峰和熱能傳輸需求;工業余熱回收,特別是分散、非穩態、能級跨度大的余熱資源;太陽能光熱儲熱,替代目前的熔鹽系統,使儲熱系統更加簡單可靠,且建設成本大幅下降。

 

二是發展儲冷技術和材料,主要應用于LNG冷能回收利用、建筑供冷、冷藏及冷鏈運輸等領域。

 

三是發展深冷液態空氣儲能技術,進入儲電領域,目前已完成相關基礎研究并開始申報專利。同時,研究開發化學儲熱技術。