基于大容量相变蓄热的可再生能源消纳关键技术.pptx

1、基于大容量相变蓄热的可再生能源消纳关键技术目 录一、背景二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术三、总结一、背景“三北”地区弃风弃光现象日益严重2015年我国风电装机容量已经突破1亿千瓦，占全球的四分之一，同时弃风限电的现象也较为严重；2015年全国平均弃风率15%，较2014年上升7%，其中甘肃、新疆和吉林等地弃风率超过30%。2015年部分省份弃风情况省份弃风电量(亿千瓦时)弃风率20112015年全国弃风情况甘肃新疆827127199113191239%32%32%21%18%13%10%10%2015年度我国光伏装机总量约14.95GW，同时光伏弃光现象严重，尤其是西北部分地区；其中甘

2、肃全年弃光率达31%，新疆自治区全年弃光率达26%。吉林黑龙江内蒙古宁夏河北辽宁一、背景迫切需要清洁能源供热，减少污染排放 三北地区空气污染严重，亟需清洁能源替代煤电供热； 一边是供热期大量弃风，另一边是亟需清洁能源供热，电采暖成为促进风电消纳和清洁供热的有效途径。一、背景国家能源局颁布了一系列弃风电消纳政策2015年3月23日国家能源局发布了关于做好风电并网消纳有关工作的通知(国能新能201582号)：指出要统筹做好“三北”地区风电的就地消纳，积极推广应用风电清洁供暖技术；2015年6月5日国家能源局发布了关于开展风电清洁供暖工作的通知(国能综新能2015306号)：指出风电清洁供暖项目以替

3、代现有的燃煤小锅炉或解决分散建筑区域以及热力管网难以到达的区域的供热需求为主要方向；2016年2月5日国家能源局发布了关于做好“三北”地区可再生能源消纳工作的通知(国能监管201639号)：提倡利用冬季夜间风电替代燃煤锅炉进行清洁供暖，鼓励热电联产机组通过增加蓄热装置以及其它途径提高负荷调节能力制定促进风电清洁供暖应用的政策和方案；2016年3月11日国家能源局发布了关于做好2016年度风电消纳工作有关要求的通知 (国能新能201674号)：指出积极推进以风电供暖形式提高风电消纳能力，促进城镇能源利用清洁化，减少化石能源消费。一、背景大力推广清洁能源供热需突破以下技术 利用大容量储热提升可再生

4、能源消纳，以利用弃风电供暖为例，还需突破以下关键技术： 大容量储热技术 高电压大功率直接加热和绝缘技术 系统集成技术 弃风与电采暖联动运行的调度技术目 录一、背景二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术三、总结二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术弃风电供暖技术研究思路关键技术1关键技术2关键技术3大容量储热技术高电压大功率直接加热和绝缘技术系统集成技术储热材料和储热装置换热结构优化布局高压电直热和绝缘封装关键技术4 弃风与电采暖联动运行的调度技术二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术一大容量储热技术技术指标相变蓄热镁铁砖蓄热热水蓄热备注最高蓄热温度()75050020095相变蓄

5、热电锅炉蓄放热温度范围：150750最低放热温度()质量储热密(kJ/kg)15090055300168镁砖蓄热电锅炉蓄放热温度范围：200500体积储热密度(MJ/m3)平均比热容(J g-1 oC-1)16001.38000.91684.2热水锅炉蓄放热温度范围：相变潜热(kJ/kg)体积密度(g/cm3)储热单元占地面积1201.8小003.0大1.0大5595 相变蓄热技术的储热密度远高于传统的镁铁砖显热储热技术和热水储热技术，体积较传统的镁铁砖显热储热技术可缩小一半。二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术一大容量储热技术二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术一大容

6、量储热技术组分熔点相图绘制与筛选分析复合相变材料开发技术相变储热材料配方技术蓄热能力储热性能测定与筛选载体相容性载体材料复配技术二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术一大容量储热技术储热方式复 球磨捏合 相变蓄热材料制备工艺技术合方显热储热潜热储热成型烧结载体封装式 相变材料通过耐高温无机载体封装，通过混合烧结制成相变蓄热砖； 相变蓄热砖充分利用显热和相变潜热进行储热，储热密度更高。微结构复合储热材料圆 盘 形复合储热材料环 形 复合储热材料二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术一大容量储热技术材料储热模块化设计单元器件二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术二高压

7、断路器柜高电压大功率直接加热和绝缘技术 系统电流小：高电压直接加热有效减小系统电流，减小电能损失，降低接线电缆规格高压软启动柜 节省成本：可以省去系统变电成本 模块化设计：避免单一模块故障影响系统正常供热电热转换模块 多重保护：超温、超压、过载、异常自动保护储热模块换热模块 安全可靠：分离形式，提高安全性电热相变储能炉二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术高电压大功率直接加热和绝缘技术关键技术二软启动方案：采用软起动控制方式起动电流可限制在额定电流，电流变化平滑，不会出现突变，比直接起动方式对电网冲击小。二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术高电压大功率直接加热和绝缘技术关键技术二 模块化

8、设计 绝缘支撑距离满足10KV用电要求 绝缘支撑材料强度高 绝缘支撑材料耐温性能好 电加热模块做整体绝缘，安全性高 内部接线，热损失减小二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术三系统集成技术高压电加热系统高压软启动系统自动控制系统系统集成涉及内容大容量储热/放热系统系统结构设计水处理系统循环驱动系统冷热流体换热系统二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术三系统集成技术系统结构示二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术四弃风与电采暖联动运行的调度技术 技术路线多目标、多时间尺度电热协调优化理论和方法热电协调优化策略客观弃风预评估方法热电协调控制策略日前/日内电热协调优化实

9、时电热协调控制客观弃风预评估储热系统调度储热系统实时控制优化弃风序列弃风序列消纳风电消纳网电储热计划变化量实常规机组计划风电场风电场风电日前日内计划常规实时计划时计划储热站储热站其它电厂其它电厂其它电源二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术四弃风与电采暖联动运行的调度技术电网调度中心建设风电-储热联合调度系统，将风电场和储热系统联动运行。通过评估出客观弃风电力电量，协调优化储热系统运行，实现弃风电量最大化消纳。二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术关键技术四弃风与电采暖联动运行的调度技术 难点1：客观弃风评价方法和储热系统使用电量界定方法。 解决方案：首先建立客观弃风评价模型和指标

10、，得到可信的弃风序列，然后通过弃风-储热联动运行控制，确保储热系统使用弃风电力。 解决方案：考虑供热约束、弃风功率序列和电网运行要求，构建以风电最大化消纳和供热系统运行经济性为目标的联合调度模型，采用日前和日内时序递进消除评估偏差。 难点2：多种目标约束下的弃风-供热联合优化调度方法。目 录一、背景二、基于大容量相变蓄热弃风电供热关键技术三、总结三、总结123基于大容量相变蓄热的弃风电供热技术符合国家对于三北地区可再生能源消纳尤其是弃风电消纳政策的要求，有效帮助实现三北地区的清洁供暖，减少环境污染。大容量相变蓄热技术与传统的氧化镁固体蓄热技术和水蓄热技术相比，相变蓄热技术使得系统储热密度更高，占用体积更小，是弃风电供热未来发展的方向。高电压大功率直接加热和绝缘技术、系统集成技术和弃风与电采暖联动运行的调度技术是保证弃风电供热高效、稳定、安全运行的关键。谢 谢-