从丹麦供热经验看我国热电厂配套储热的必要性
发布者:xylona | 来源:​中国清洁供热平台 | 0评论 | 4276查看 | 2021-01-27 17:12:39    

中国清洁供热平台报道:日前, 清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心对“十四五”能源发展提交建议称,应在垃圾热电厂建设储热设施。


该建议称,瑞典的垃圾热电厂已经普遍建设了储热设施,建议我国的各类热电厂包括垃圾热电厂配备储热设施,作为电力灵活性资源。


在瑞典、芬兰、丹麦等可再生能源占比较高的欧洲国家,储热装置在当地能源转型发展中发挥了重要作用。


清华大学能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江介绍称,在丹麦的热电厂,包括垃圾热电厂,既是电力公司,又是供热公司,能够把供电和供热很好地协同起来。比如,他们用大型储热罐来进行智能调控电、热供应,调控主要依据是北欧电力市场波动的电价,电价低的时候就少发电,电价高的时候就多发电,用储热罐来保证供热的稳定运行。这种热与电协同控制系统很值得我国借鉴。


储热的必要性


储热不同于存储其他产品,它断开了生产时间与消耗时间的联系。对于区域供热而言,这意味着从热电联产厂、太阳能集热器、剩余风电和工业余热等方式中得到的热能都可以被储存起来,在需要的时候直接进行使用。


丹麦区域供热协会业务拓展经理Morten Jordt Duedahl认为,储热具有诸多优势,其必要性主要体现在节约资金和保障供应上,储热能够提高区域供热系统的经济性,一方面将热能的消耗从生产中分离出来,另一方面可以应用更具可持续性的热源。


当前,储热技术在我国火电厂灵活性改造中已有成熟应用,可以预见的是,在“十四五”能源发展和碳中和要求下,可再生能源电力比重提高,届时热电厂肩负的调峰压力将进一步增加,在此背景下,热电厂配套储热将更好地满足新型能源发展要求下的电力调峰和供暖需求。


中国电力科学研究院资深专家郭炳庆认为,当前,能源消费领域广泛开展清洁电能替代化石燃料与能源高效利用,催生了大量新兴用电业务与新型用电设施,衍生出大量的随机性、间歇性和季节性用电负荷。如电动汽车充电设施、电取暖设施等。随着我国能源互联网建设的持续推进,负荷特性还将出现新的变化。这无疑增大了电网电力平衡、电量平衡的难度,决定了能源互联网建设无法延续传统电网建设思路。为应对这些变化,蓄热作为储能的手段之一应该被摆在重要位置。


丹麦的经验


在丹麦,集中式和分散式区域供热的热电联产(CHP)地区均有储热设施,这不仅能够加强能源系统的灵活性,对于优化整个系统的经济性和环保性都至关重要。


短期储热是丹麦区域供热管网中非常重要的部分,主要目的是将电力生产从热电联产中分离出来,让热电联产厂依据其电力需求优化配置热电联供,并且仍然能够在需要时提供热能。


如此,热电联产厂可以在不影响供热的基础上,根据电力市场价格的波动合理配置热电联产。例如,热电联产厂只在当电力价格比较高时(通常在早上和下午)生产电(与热),并只需将区域供热热水存储起来。


丹麦哥本哈根区域供热已积累了百年的技术经验,1903年从当地的一个小系统开始,到如今这座城市98%的供热都来自区域能源,热能由垃圾焚烧炉(25%)和发电厂(70%)生产,锅炉厂供热只占5%。


输配系统、储热罐、热负荷调配装置对哥本哈根大区区域供热系统至关重要,该系统的供热面积为7500万平方公里,全年产能为10000GWh,销售8500GWh。系统的主要组成部分是160千米长、25杆的输配系统(最高温度110℃)和三个24000m³的储热罐。该系统通过热交换器连接到配送系统。由传输公司运营的热市场单元负责供热优化(精确到每天甚至每小时),热能产自热电联产厂、垃圾焚烧厂、50多个锅炉厂和其他小型热厂。


目前,该系统正在向第四代区域供热系统过渡,计划再设置大型储热罐和储热坑,增加储热容量。


热电协同的可行性


清华大学建筑节能研究中心提出的“中国清洁供热2025”新模式着重强调热电协同,该模式指出,热电联产、热泵及蓄热工艺相结合,与纯凝电厂相比,电力调峰幅度更大、更加灵活,为可再生能源发电上网创造条件。


中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心教授江亿认为,火电厂主要规划的功能为电力调峰,当冬季改为热电联产方式,在发电的同时还要承担建筑供热,存在如何满足电力调峰需求的问题。这需要彻底改变目前火电厂热电联产的模式,变“以热定电”的方式为“热电协同”的方式。


在火电厂安装巨量的蓄热装置,同时通过电动热泵和吸收式热泵提升发电过程中排出的低品位余热,使得发电过程产生的余热能全部回收利用,在不改变电厂锅炉蒸汽量的前提下大范围调节对外输出的电量。这种改造方式虽然设备投入较高,但是可以有效处理热电厂存在的热与电之间的矛盾。


未来,我国北方地区的火电厂都同时肩负电力调峰和冬季供热的任务,这种模式应是未来北方火电厂的主要模式。

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