中國儲能網(wǎng)訊：《2024中國長時儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》是目前國內(nèi)唯一一本針對長時儲能產(chǎn)業(yè)撰寫的專業(yè)行業(yè)研報，展現(xiàn)了長時儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和未來潛力，提出了長時儲能技術(shù)商業(yè)化發(fā)展面臨的問題和障礙并給出了一些建議，同時對未來的市場裝機規(guī)模進行了預測。作為主流長時儲能技術(shù)內(nèi)的核心產(chǎn)品、細分領域內(nèi)的長時儲能技術(shù)路線，綠儲科技中高壓熔鹽電加熱器、特高溫熱泵技術(shù)收編入《2024中國長時儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍皮書》。
依據(jù)我國能源統(tǒng)計年鑒，2021年我國工業(yè)領域年消耗熱量453.8億GJ，其中用熱溫度大于100℃，用熱形式主要為工業(yè)蒸汽，熱需求為125億GJ，折合4.27億噸標煤；同年我國發(fā)電量8.1萬億kwh，折合9.84億噸標準煤，工業(yè)用蒸汽是全國用電總量43%。預計未來隨著經(jīng)濟的增長和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，至2035年工業(yè)蒸汽需求約為180億GJ。目前，這部分工業(yè)蒸汽完全依靠燃煤等化石能源提供。高溫熱泵是一種可以實現(xiàn)電熱高效轉(zhuǎn)化的技術(shù)，電熱效率可達140%，其結(jié)合熔鹽儲能技術(shù)可以通過消納綠電替代傳統(tǒng)的煤炭、天然氣等化石燃料，實現(xiàn)工業(yè)領域的節(jié)能脫碳目標。
浙江綠儲科技有限公司及其控股子公司態(tài)能動力和湖州工業(yè)控制技術(shù)研究院聯(lián)合開展了特高溫熱泵儲能關(guān)鍵技術(shù)研究，研制了工藝-設備-控制一體化的特高溫熱泵儲能系統(tǒng)，其基本原理是：儲熱時利用風光等綠色電力帶動高溫壓縮機將工質(zhì)壓縮至高溫高壓狀態(tài)，工質(zhì)被加熱后經(jīng)放熱器換熱將熱量傳遞給熔鹽儲能介質(zhì)儲存起來，高壓工質(zhì)進入膨脹機回收壓力能，工質(zhì)的壓力與溫度都降低后，工質(zhì)進入吸熱器吸收低品位余熱，重新回到高溫壓縮機入口，進入下一步循環(huán)；放熱時由熔鹽蒸汽發(fā)生器吸收高溫熔鹽熱量產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽可供給工業(yè)用蒸汽，或者經(jīng)由汽輪發(fā)電機發(fā)電，隨后進入冷凝器回收熱量，冷凝后的水經(jīng)由給水泵和回熱系統(tǒng)繼續(xù)回到熔鹽蒸汽發(fā)生器進行循環(huán)。
圖1 綠儲科技高溫熱泵制蒸汽流程圖
特高溫熱泵儲能技術(shù)可應用風光電力的消納，平抑電網(wǎng)的波動性，通過回收新能源的棄電并儲存起來，用電時再利用汽輪發(fā)電機發(fā)電。其主要特點是儲能規(guī)模大（GW級）、儲能時間長（4-12小時）、系統(tǒng)效率高（55%-75%），且對地理條件沒有限制，是未來理想的長時儲能技術(shù)。
圖2 綠儲科技高溫熱泵應用于新能源場景流程圖
高溫熱泵儲能技術(shù)可應用火電靈活性改造，在機組深調(diào)時，利用高溫熱泵將火電機組的電能、蒸汽能和余熱能等儲存起來，并在機組頂峰時，釋放熱量產(chǎn)生高溫蒸汽，與機組耦合發(fā)電。機組改造后的電電效率最高可達75%，并可將火電出力負荷降低至0，大大增加了火電的調(diào)峰能力。另外，采用此技術(shù)也可將其退役的火電機組改造為基于高溫熱泵的熔鹽儲能電站，實現(xiàn)退役機組的再利用。
圖3 綠儲科技特高溫熱泵應用于火電靈活性改造流程圖
浙江綠儲科技有限公司-特高溫熱泵
浙江綠儲科技有限公司注冊資本24880萬元，由浙江大學金建祥團隊控股設立，是全球首批以電能替代化石能源供應工業(yè)蒸汽、儲熱能領域關(guān)鍵設備制造商、技術(shù)服務商；核心產(chǎn)品為面向大規(guī)模儲能的6/10kV智能熔鹽電加熱器、400℃、600℃特高溫熱泵等產(chǎn)品及系統(tǒng)，主要應用于風光大基地配儲、火電超高靈活性改造、流程工業(yè)節(jié)能脫碳等領域。
圖4 綠儲科技及其控股子公司2MW特高溫熱泵關(guān)鍵技術(shù)驗證平臺
面向國家“雙碳”戰(zhàn)略下工業(yè)領域節(jié)能脫碳的需求，綠儲科技及控股子公司態(tài)能動力、湖州工業(yè)控制技術(shù)研究院聯(lián)合建設了全球首臺2MW、600℃的特高溫熱泵儲能關(guān)鍵技術(shù)驗證平臺，項目于2023年7月底建成，10月底實現(xiàn)滿負荷運行，壓縮機出口溫度達595℃，熔鹽儲熱溫度達570℃，制蒸汽溫度可達560℃，電熱效率達到141%。
表1 特高溫熱泵系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)
綠儲科技特高溫熱泵技術(shù)先進性
（1）技術(shù)指標先進性：特高溫熱泵的制熱溫度可達595℃，商業(yè)化產(chǎn)品運行電壓可達35kV，電熱效率最高可達220%，單機規(guī)模最大可達75MWt，核心指標達到國際領先水平。
（2）設備先進性：創(chuàng)新研制出特高溫熱泵用高轉(zhuǎn)速壓縮膨脹機組樣機，樣機功率達1.5MW，最高制熱溫度≥595℃，技術(shù)指標達到全球領先水平。創(chuàng)新設計并研制出特高溫緊湊級PCHE換熱器，設計溫度≥595℃，設計壓力≥30MPa，比表面積大于1000m2/m3的技術(shù)指標，領先于行業(yè)平均水平。
（3）控制策略先進性：基于特高溫熱泵儲能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)平臺，對其進行額定工況/偏工況運行、快速頻繁啟停、快速變負荷等復雜工況的長周期測試，驗證適用于百兆瓦級儲能規(guī)模的特高溫熱泵系統(tǒng)的設計體系和運行策略，提出設計優(yōu)化方法，形成適用于快速頻繁啟停、自動防喘振控制、快速變工況、優(yōu)化運行的最佳運行控制策略。
