蓄热技术
蓄能方式对比
蓄能类型 |
持续时间 |
额定功率 |
应用途径 |
优点 |
缺点 |
抽水蓄能 |
4-10h |
100-2000MW |
辅助移峰填谷,黑启动和备用电源 |
容量大、功率大 |
受地理条件限制、成本高 |
压缩空气蓄能 |
1-20h |
10-300MW |
黑启动和备用电源 |
容量大、功率大 |
受地理条件限制、成本高 |
飞轮蓄能 |
1s-3min |
5kW-10MW |
提高电力系统稳定性,电能质量调节 |
寿命长,功率密度高 |
能量密度低 |
锂离子电池蓄能 |
数小时 |
100kW-100MW |
平滑功率输出波动,辅助移峰填谷 |
能量密度高,容量大,能量转换效率高,功率密度高 |
制造成本高,寿命短 |
全钒液流电池蓄能 |
1-20h |
5kW-100MW |
平滑功率输出波动,辅助移峰填谷 |
容量大,寿命长 |
能量密度低,效率低 |
钠硫电池蓄能 |
数小时 |
100kW-100MW |
平滑功率输出波动,辅助移峰填谷 |
容量大,功率密度高,能量密度高,能量转换效率高 |
安全性能低 |
超导蓄能 |
2s-5min |
10kW-50MW |
提高系统可靠性,电能质量调节 |
响应速度快 |
制造成本高,能量密度低 |
超级电容器蓄能 |
1-30s |
10kW-1MW |
短时电能质量调节,平滑功率输出波动 |
寿命长,能量转换效率高,功率密度高 |
能量密度低 |
显热蓄能 |
数小时 |
1kW-30MW |
提高系统可靠性,辅助移峰填谷 |
制造成本低、安全可靠、应用广泛 |
能量密度低 |
相变蓄能 |
数小时 |
100kW-30MW |
提高系统可靠性,辅助移峰填谷 |
制造成本低 |
不适合大容量蓄热 |
热化学蓄能 |
数小时 |
1kW-20MW |
提高系统可靠性,辅助移峰填谷 |
蓄能密度高,可长期储存 |
成本高 |
固体电蓄热(显热蓄热)优势
运行原理
固体电蓄热机组运行原理
固体电蓄热系统由蓄热体加热系统、换热系统、风循环控制系统、热传导介质循环系统、定压补传导介质系统、控制系统、热量计量装置及温度测量装置等附属系统设备构成。
在自动化控制程序的操作指令下,设备在夜间用电低谷廉价用电时段开启,采用电阻发热产生热量,再通过辐射换热、对流换热方式将热量传递并存储于蓄热材料中,蓄热体温度达到750-800℃,从而将电能转化为热能存储在蓄热体中。
谷电时间段结束,设备自动切断加热电源,蓄热结束。需要用热时,设备内置高温循环风机开始运转,蓄热体中的热量以高温热空气形式输出,通过对流换热、辐射换热等方式将热传导介质加热,将热量以热水、蒸汽、热导热油、热风等形式供给到需热系统。
所有操作均在预设参数的要求下全自动执行,自动报警、自动停机、数据远程传输监控,实现无人值守全自动运行。
经济性比较
加热1吨20℃的水生产1吨0.8MPa(170.42℃)的饱和蒸汽能源成本估算见下表
对比:
1、谷电蓄热装置的热效率较高,仅低于直热式电锅炉。
2、谷电蓄热装置消耗的燃料费用较低,仅高于燃煤锅炉和生物质锅炉。
3、生物质锅炉及燃煤锅炉烟气排放需要增加环保措施,且需要匹配工人添加燃料。
4、谷电蓄热装置无污染排放,可自动化运行,无需人工值守。
注:单纯计算燃料消耗费用,其它运行费用不计入在列。
鉴于谷电固体蓄热装置安全环保、热效率高,能源成本低,前期投资少,宜作为首选供热方式。
项目 |
燃料种类 |
燃料热值 |
锅炉效率 |
能源价格 |
每吨蒸汽能耗 |
每吨蒸汽能源成本 |
谷电蓄热装置 |
谷电 |
3600kJ/kW*h |
95% |
0.350元/kW*h |
785kW*h |
274.8元 |
直热式电锅炉 |
电 |
3600kJ/kW*h |
98% |
0.969元/kW*h |
761kW*h |
737.4元 |
燃煤锅炉 |
煤 |
23045kJ/kg |
70% |
0.550元/kg |
166.4kg |
91.5元 |
燃气锅炉 |
天然气 |
34358kJ/m3 |
92% |
3.500元/Nm3 |
86.8Nm3 |
303.9元 |
燃油锅炉 |
柴油 |
41900kJ/kg |
90% |
8.000元/kg |
71.2kg |
569.6元 |
生物质锅炉 |
生物质颗粒 |
14665kJ/kg |
80% |
1.000元/kg |
228.9kg |
228.9元 |
加热1吨15℃的水至55℃所需的能源成本估算见下表
对比:
1、谷电蓄热装置消耗的能源价格最低,能源成本仅低于地源热泵。
2、谷电蓄热装置无污染排放,可自动化运行,无需人工值守。
3、谷电蓄热装置可连续24小时运行,不受气候影响。
鉴于谷电固体蓄热装置安全环保、热效率高,能源成本低,前期投资少,宜作为首选供热方式。
项目 |
燃料种类 |
燃料热值 |
锅炉效率 |
能源价格 |
每吨水能耗 |
每吨水能源成本 |
谷电蓄热装置 |
谷电 |
3600kJ/kW*h |
95% |
0.350元/kW*h |
46.51kW*h |
16.28元 |
地源热泵 |
峰平电 |
3600kJ/kW*h |
300% |
0.969元/kW*h |
15.50kW*h |
15.00元 |
空气热泵 |
峰平电 |
3600kJ/kW*h |
250% |
0.969元/kW*h |
18.60kW*h |
18.02元 |
天燃气锅炉 |
天然气 |
33486.8kJ/m3 |
92% |
3.500元/Nm3 |
5.00m3 |
17.50元 |
机组特点