蒸汽是工業生產所需的重要能源介質,化工、紡織、印染、食品、醫藥、水泥等傳統工業的生產流程都離不開蒸汽,可以說,沒有蒸汽,工業生產活動就無法繼續。傳統工業生產的蒸汽需求多由以燃煤鍋爐為主的化石能源提供,這與綠色可持續發展的國家戰略相悖,在雙碳目標背景下,巨大的工業市場需要尋找更加清潔、經濟的工業蒸汽替代方案。在煤和天然氣價格上漲的壓力下,工業蒸汽的價格亦在攀升,而谷電電價在下調,峰谷電價差在拉大,在這樣的背景下,利用低谷電熱儲能實現穩定低成本的高質量工業蒸汽供應,愈加現實和可行。那么,利用低谷電儲熱技術生產工業蒸汽,究竟應該采用哪種技術?下文列出了幾個采用各種蓄熱技術生產工業蒸汽的項目,供參考。
固體蓄熱技術供工業蒸汽
利用固體蓄熱技術生產工業蒸汽,在技術上已經比較成熟,相關的案例也越來越多。
2019年11月,淮北礦業孫疃煤礦蓄熱式電鍋爐投入試運行,該項目采用固體蓄熱蒸汽鍋爐,主要用于滿足礦井洗衣房烘干、浴室供暖和洗浴的用熱需求。(本項目由國網安徽綜合能源服務有限公司淮北分公司與安徽中科儲能科技有限公司共同完成)
淮北礦業孫疃煤礦蓄熱式電鍋爐項目
2022年9月,在貴州習水縣小糊涂仙酒廠,貴州金元智慧能源有限公司投資建成的貴州首臺固體蓄熱式電蒸汽鍋爐運行良好。項目裝機容量9.5MW,全年可為酒廠提供蒸汽3萬噸。與同等燃氣鍋爐相比,每年可減少約2100萬立方米二氧化硫、氮氧化物等廢氣的排放。(本項目由貴州金元智慧能源有限公司與安徽中科儲能科技有限公司共同完成)
貴州習水縣小糊涂仙酒廠蓄熱式電鍋爐項目
熔鹽蓄熱技術供工業蒸汽
由北京熱力集團在北京豐臺區投建的熔鹽蓄熱產業化推廣研究與示范項目是國內落地的首個熔鹽儲能供蒸汽項目,該項目由北京熱力市政工程建設有限公司承建,采用了北京民利儲能技術有限公司開發的熔鹽儲能蒸汽系統。
北京熱力熔鹽儲熱供蒸汽項目
今年9月19日,浙江省最大用戶側熔鹽儲能項目——紹興綠電熔鹽儲能項目在柯橋區紹興天圣集團天實低碳產業園成功送電。這是全國首個大規模谷電熔鹽儲熱供能項目。據CHPlaza了解,該項目由西子清潔能源裝備制造股份有限公司承建,已進入調試階段,預計將在今年10月底前正式供汽。
該項目采用光熱發電系統常用的二元熔鹽(60%硝酸鈉+40%硝酸鉀的混合物),總熔鹽用量達7500噸。單個熔鹽儲罐的直徑約22米,高12米,系統年運行小時數達8400小時,當地谷電時間段為22:00-8:00,11:00-13:00共12個小時,年可發電3200萬千瓦時,年供蒸汽量42萬噸。外供蒸汽參數為3Mpa、257℃。按210元/噸蒸汽計算,年蒸汽產值約8800萬元。
紹興綠電熔鹽儲能供蒸汽項目
蒸汽蓄熱供工業蒸汽
2020年10月,江蘇常州金壇區指前鎮卿卿針織廠谷電蒸汽蓄熱鍋爐正式投運,該系統利用汽液相變蓄熱轉換裝置,將高壓蓄熱器內200攝氏度的高溫鍋爐水汽化成蒸汽供工人熨燙、除濕等使用。
該廠位于江蘇常州金壇區,企業廠房總面積達23000平方米,主要生產普通針織薄料服裝、普通針織厚料服裝和針織運動戶外服等產品。企業原由一臺廠區外的10噸燃煤鍋爐供氣,2017年煤改電后在本廠區內使用電直熱式蒸汽發生器替代原燃煤鍋爐供氣。每天蒸汽需求5噸左右。由于其生產時段主要在峰和平段,導致蒸汽成本每噸達到500元以上。
蒸汽儲熱罐
項目建設1套440kW電熱相變蒸汽蓄熱鍋爐,蒸汽能力0.63噸/時;配置一套相變蒸汽能量存儲轉換系統;配置一套基于遠程電力自動控制系統。實現夜間蒸汽蓄熱能力5-7噸/日,滿足白天生產蒸汽需要。
該項目采用合同能源管理的模式實施,前期系統研發、建設共計投入約120萬元。節能效益以蒸汽價格500元/噸為基準,去除電費成本后的收益按照2:8分成。合同能源管理有效期為6年,6年有效期后設備無償移交給企業。
卿卿針織廠谷電蒸汽蓄熱電鍋爐的每噸蒸汽需平均消耗電能660kWh,加上熱損失后綜合成本為220元。企業日用汽量為5噸,年用汽量約為1500噸,蒸汽銷售合約價格為500元/噸,可獲得年蒸汽供應收入75萬元,扣除年用能成本33萬元之后年盈利為42萬元,按照2:8分成,投資方年收益33.6萬元,基于120萬元的初始投資計算,成本回收周期為3.57年。
由此可見,固體蓄熱、熔鹽蓄熱、蒸汽蓄熱技術都已經有相關的生產工業蒸汽的實際項目案例。但到底采用哪種技術更好?也沒有一個統一的結論。而經濟性是衡量可行性的最關鍵指標。
衡量經濟性的關鍵則是峰谷電價差
據固體蓄熱領先企業沈陽世杰副總經理蘇明測算,生產一噸蒸汽大概需要消耗800度電,用天然氣大概是90立方米。根據全國的電價情況,谷電價格一般在0.3~0.38元/kWh左右,天然氣價格一般在2.6元~4元/立方米之間,如此測算,用谷電生產蒸汽價格為240~304元/噸,用天然氣為234~360元/噸,兩者成本相當。而在一些地區谷電價格更低,可以達到0.15元/kWh左右,利用谷電更具競爭力,蒸汽價格甚至低于燃煤供汽。
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