水導(dǎo)熱油熔鹽儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)比_第1頁(yè)
水導(dǎo)熱油熔鹽儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)比_第2頁(yè)
水導(dǎo)熱油熔鹽儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)比_第3頁(yè)
水導(dǎo)熱油熔鹽儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)比_第4頁(yè)
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Preparedon22November2020Preparedon22November2020水導(dǎo)熱油熔鹽儲(chǔ)能介質(zhì)對(duì)比熔鹽傳熱蓄熱與導(dǎo)熱油熔鹽蓄熱比較序號(hào)傳統(tǒng)槽式儲(chǔ)能系統(tǒng)槽式儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)勢(shì)(按50MW蓄熱8小時(shí)電站計(jì)算)1導(dǎo)熱油傳熱熔鹽傳熱遠(yuǎn)低于導(dǎo)熱油的價(jià)格2導(dǎo)熱油的更換無(wú)需更換導(dǎo)熱油需要3年左右換一次,馬氏熔鹽30年不用換。節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本超過(guò)1億元。3有一套導(dǎo)熱油-熔鹽換熱系統(tǒng)無(wú)需此系統(tǒng)同時(shí)減少了控制設(shè)備投入和降低了系統(tǒng)控制難度。節(jié)約投資成本大約幾千萬(wàn)。4集熱管內(nèi)部壓力16bar集熱管內(nèi)部壓力小于2bar傳熱管路內(nèi)部壓力的降低可以極大的降低對(duì)焊接、閥門、彎頭密封等的要求,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。節(jié)約運(yùn)行維護(hù)成本。5熔鹽蓄熱溫區(qū)286~393℃熔鹽蓄熱溫區(qū)150~550℃單位體積熔鹽蓄熱能力強(qiáng)3倍,可以減少熔鹽用量至1/3,同時(shí)減少冷、熱儲(chǔ)鹽罐體積至1/3,并可以降低熔鹽泵液下長(zhǎng)度。節(jié)約投資成本超過(guò)1億元。6蒸汽溫度386℃蒸汽溫度535℃提高了汽輪機(jī)參數(shù),可使電站發(fā)電效率增加大約2%,年發(fā)電量也相應(yīng)增加大約14%。增加電站收益每年數(shù)千萬(wàn)元。7系統(tǒng)最低溫度286℃系統(tǒng)最低溫度150℃系統(tǒng)運(yùn)行的最低溫度降低有利于保溫和防止熔鹽凍堵,并可以實(shí)現(xiàn)熱能的梯級(jí)利用,發(fā)電的同時(shí)可以余熱供暖。增加供熱收入。8導(dǎo)熱油有污染熔鹽無(wú)污染熔鹽化肥,可以重復(fù)使用,環(huán)境友好無(wú)污染。節(jié)約了對(duì)廢棄導(dǎo)熱油后處理的費(fèi)用。表:傳統(tǒng)槽式系統(tǒng)與百吉瑞熔鹽槽式系統(tǒng)的對(duì)比我國(guó)北方廣大城鎮(zhèn)地區(qū)采暖季采用分散燃煤小鍋爐、小火爐采暖,造成嚴(yán)重的冬季空氣污染,另一方面,這些地區(qū)的可再生能源卻由于消納不足,面臨著嚴(yán)重的“棄風(fēng)棄光問(wèn)題”,因此利用可再生能源開展北方地區(qū)電儲(chǔ)熱供暖具有重要的意義。北方地區(qū)能否順利推廣電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目,電采暖項(xiàng)目能否被供熱市場(chǎng)接受,最關(guān)鍵的問(wèn)題就是電儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性,本文從電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的投資成本,運(yùn)行費(fèi)用入手,針對(duì)當(dāng)前的電價(jià)政策,供熱價(jià)格,分析電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性和存在的問(wèn)題,并給出促進(jìn)電儲(chǔ)熱供暖發(fā)展的建議。2、電儲(chǔ)熱技術(shù)電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目是利用電網(wǎng)中的過(guò)??稍偕茉矗虻凸入妰r(jià)時(shí)的電能,通過(guò)電加熱設(shè)備,將電能轉(zhuǎn)化為熱能,存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱設(shè)備中,當(dāng)需要對(duì)外供熱時(shí),將存儲(chǔ)的熱能通過(guò)換熱器釋放,轉(zhuǎn)化為熱風(fēng)、熱水、蒸汽等形式對(duì)外輸出,可滿足民用供暖需求,也能夠滿足工業(yè)用熱,如下圖1所示。圖:電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目示意圖根據(jù)儲(chǔ)熱設(shè)備的載熱材料不同,儲(chǔ)熱技術(shù)主要可分為水儲(chǔ)熱,固體儲(chǔ)熱和熔鹽儲(chǔ)熱。(1)水儲(chǔ)熱技術(shù)就是將熱能以熱水的形式存儲(chǔ)起來(lái),根據(jù)存儲(chǔ)熱水的溫度和壓力,水儲(chǔ)熱又可分為常壓儲(chǔ)熱和承壓儲(chǔ)熱;常壓儲(chǔ)熱的溫度利用范圍一般在35℃~85℃,特點(diǎn)是儲(chǔ)熱設(shè)備投資成本低,無(wú)需換熱設(shè)備,適用于對(duì)供熱溫度要求不高的民用采暖領(lǐng)域,缺點(diǎn)是儲(chǔ)能密度小,占地面積大;承壓水儲(chǔ)熱的溫度一般在120℃~150℃,優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能密度提高,可對(duì)外提供蒸汽供熱,主要問(wèn)題是需要承壓容器,存在一定安全風(fēng)險(xiǎn),設(shè)備成本較高。下圖2是丹麥Avedre熱電廠用于滿足地區(qū)供熱的熱水儲(chǔ)能罐,容積為2x24,000m3,儲(chǔ)熱溫度為120℃,熱水壓力10bar。圖:丹麥Avedre熱電廠的承壓熱水儲(chǔ)能罐(2)固體儲(chǔ)熱一般采用金屬氧化物作為儲(chǔ)熱介質(zhì),如高密度鐵鎂金屬氧化物材料,儲(chǔ)熱溫度最高可達(dá)800℃,利用空氣作為換熱介質(zhì),由變頻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)空氣進(jìn)行熱量循環(huán)和交換,固體儲(chǔ)熱示意圖如圖3所示。固體儲(chǔ)熱溫度高,儲(chǔ)能密度較大,對(duì)外輸出熱能的形式多樣,既可以提供最高溫度400℃的熱風(fēng),也能夠提供300℃以下的熱油,還可以提供高溫蒸汽和熱水,因此能夠滿足工業(yè)和民用多個(gè)領(lǐng)域的用熱需求。圖:固體儲(chǔ)熱裝置(3)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng),將電能轉(zhuǎn)化為高溫熔融態(tài)無(wú)機(jī)鹽類的顯式熱能,也就是通過(guò)電加熱器將廉價(jià)電能轉(zhuǎn)化為熱能,使熔鹽溫度升高,存儲(chǔ)在高溫熔鹽罐中;當(dāng)需要對(duì)外供給熱能時(shí),高溫熔鹽在換熱器內(nèi)釋放存儲(chǔ)的熱量,溫度降低后的熔鹽存入低溫熔鹽罐,如圖4所示。熔鹽儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱介質(zhì)和傳熱介質(zhì)一般為硝酸鹽混合物,如太陽(yáng)光熱發(fā)電中常用的“太陽(yáng)鹽”,硝酸鈉和硝酸鉀混合物,或者其他低熔點(diǎn)鹽類,具有無(wú)蒸發(fā)壓力,腐蝕性小,比熱容大,熱化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。熔鹽儲(chǔ)熱具有工作溫度范圍寬,儲(chǔ)能密度大,能夠產(chǎn)生高溫高壓蒸汽的優(yōu)點(diǎn),適用于火電廠靈活性改造的熱能存儲(chǔ),工業(yè)園區(qū)熱能綜合利用,工業(yè)用熱和大規(guī)模民用集中供暖等領(lǐng)域。圖:雙罐式熔鹽儲(chǔ)熱設(shè)備水儲(chǔ)熱、固體儲(chǔ)熱和熔鹽儲(chǔ)熱這3種儲(chǔ)熱技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域可列表1如下所示:表:各種儲(chǔ)熱技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比表3、電儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目投資分析一般來(lái)說(shuō),供暖項(xiàng)目的投資成本取決于采暖建筑的供暖能耗水平,越節(jié)能的建筑需要供暖能耗越少,相應(yīng)配置的供熱容量越小,供暖項(xiàng)目的投資成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用越低。以北京地區(qū)供熱面積為50000m2的住宅建筑冬季采暖設(shè)計(jì)為例,按照國(guó)家“民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)(GB/T51161-2016)”的采暖指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值,分別估算固體儲(chǔ)熱電供暖項(xiàng)目的投資成本和經(jīng)營(yíng)成本。投資成本估算按照“嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-2010)”和“民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ26-95)”確定的采暖技術(shù)參數(shù)作為采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)的引導(dǎo)值和約束值,如下表2所示,循環(huán)水泵的耗電輸熱比忽略不計(jì)。表:采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)的約束值和引導(dǎo)值對(duì)比表根據(jù)上述公式,按照8小時(shí)電儲(chǔ)熱,24小時(shí)供熱,分別計(jì)算采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的設(shè)備供熱負(fù)荷和儲(chǔ)熱容量等參數(shù)用于計(jì)算供熱設(shè)備投資。除了電儲(chǔ)熱設(shè)備及其安裝工程外,供暖項(xiàng)目的投資費(fèi)用還包括水循環(huán)系統(tǒng),電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)等設(shè)備的采購(gòu)和安裝,另外,還需要建設(shè)管理費(fèi)用和設(shè)計(jì)費(fèi)用等,供熱項(xiàng)目工程總投資按照單位千瓦投資800元/KW估算,如下表3所示。表:采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的工程參數(shù)表經(jīng)營(yíng)成本估算電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)營(yíng)成本主要包括供熱購(gòu)電成本,用水費(fèi)用,設(shè)備修理費(fèi),職工薪酬和其他費(fèi)用。(1)購(gòu)電成本供熱項(xiàng)目的電費(fèi)支出是項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)成本的主要內(nèi)容,由于項(xiàng)目的運(yùn)行方式為谷電時(shí)段存儲(chǔ)熱能,平電和峰電時(shí)段輸出熱能,因此具有移峰填谷,不增加供電容量,運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。水循環(huán)系統(tǒng)的水泵電能消耗暫時(shí)忽略不計(jì)。這里根據(jù)國(guó)家“民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)(GB/T51161-2016)”的采暖耗熱量指標(biāo)的約束值和引導(dǎo)值進(jìn)行電量消耗估算。根據(jù)上述公式,分別計(jì)算采暖耗熱量指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的電儲(chǔ)熱項(xiàng)目的耗電量,結(jié)果如下表4所示。圖:采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的耗電量對(duì)比表(2)用水費(fèi)用參考其他供熱項(xiàng)目的用水費(fèi)用情況,估算本供熱項(xiàng)目水費(fèi)支出萬(wàn)元。(3)設(shè)備維修費(fèi)參照項(xiàng)目固定資產(chǎn)原值的1%進(jìn)行估算。(4)職工薪酬項(xiàng)目定員2人,年工資萬(wàn)元,福利費(fèi)、勞保統(tǒng)籌、住房基金等合計(jì)為年工資總額的70%計(jì)算,職工薪酬支出為萬(wàn)元。4、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)計(jì)算期為20年,項(xiàng)目當(dāng)年建成投產(chǎn),當(dāng)年投入運(yùn)營(yíng),其中工程建設(shè)期為年,生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)期為20年。項(xiàng)目資金全部為自有資金,暫不考慮銀行貸款。供熱項(xiàng)目收入按照北京地區(qū)的一般民用供暖價(jià)格24元/m2計(jì)取,年供熱收入為120萬(wàn)元。電價(jià)方面,按照北京地區(qū)民用低谷電價(jià)格元/KWh進(jìn)行供熱電費(fèi)測(cè)算。供熱項(xiàng)目補(bǔ)貼方面,按照北京地區(qū)《2017年農(nóng)村地區(qū)冬季清潔取暖工作實(shí)施方案》,北京市區(qū)兩級(jí)財(cái)政對(duì)供熱項(xiàng)目按照設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用的2/3進(jìn)行補(bǔ)貼。稅金方面,所得稅按照利潤(rùn)總額的25%計(jì)取;增值稅免征。供熱項(xiàng)目的固定資產(chǎn)折舊期20年,殘值率5%,綜合折舊率則為%,項(xiàng)目總成本費(fèi)用見下表5。圖:采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值下的總成本費(fèi)用對(duì)比表從上表可以看出:(1)在電價(jià)為元/KWh的條件下,當(dāng)供熱項(xiàng)目熱負(fù)荷設(shè)計(jì)采用采暖熱指標(biāo)約束值時(shí),供熱能耗較大,耗電量較多,購(gòu)電成本較重,造成項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)成本支出高于供熱收入,入不敷出,項(xiàng)目不具備經(jīng)濟(jì)可行性。(2)在電價(jià)同樣為元/KWh的條件下,當(dāng)供熱項(xiàng)目熱負(fù)荷設(shè)計(jì)采用采暖熱指標(biāo)引導(dǎo)值時(shí),供熱能耗大幅降低,電能消費(fèi)大幅減小,電費(fèi)支出減少,經(jīng)過(guò)計(jì)算,項(xiàng)目補(bǔ)貼后的稅后項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率IRR為%,以基準(zhǔn)收益率8%計(jì)算項(xiàng)目稅后凈現(xiàn)值NPV為萬(wàn)元,該項(xiàng)目具備經(jīng)濟(jì)可行性。以上分析可以得出建筑保溫能耗狀況對(duì)供熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性有很大影響,建筑保溫能耗越小,電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性越好。5、結(jié)論與建議北方地區(qū)采用電儲(chǔ)熱供暖方式一方面可以減少分散式燃煤低效供暖,減少空氣污染,另一方面可以利用電儲(chǔ)熱優(yōu)勢(shì),大幅提高可再生能源的就地消納水平,有利于減少“棄風(fēng)棄光”。但與此同時(shí),還需要注意,與燃煤供暖相比,采用電儲(chǔ)熱供暖還存在一次投資相對(duì)較大的問(wèn)題;另外,在當(dāng)前電價(jià)體制下,電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的經(jīng)營(yíng)成本過(guò)大,不利于電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目的市場(chǎng)化推廣。當(dāng)前,國(guó)家能源局正在編制《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017-2020年)》,規(guī)劃將配套制定資金支持、價(jià)格機(jī)制、電力直接交易、能源供應(yīng)保障、體制機(jī)制改革等多方面的支持保障措施推進(jìn)北方地區(qū)清潔供暖。為此,結(jié)合本文的電儲(chǔ)熱項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)論,提出如下建議:(1)政府財(cái)政對(duì)電儲(chǔ)熱供暖項(xiàng)目進(jìn)行投資補(bǔ)貼,以降低項(xiàng)目投資成本,減少供熱項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)壓力。(2)對(duì)擬開展電儲(chǔ)熱供暖改造的住宅建筑進(jìn)行供暖

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