大容量相變儲能：打通風電供暖任督二脈

　　據(jù)《中國電力報》報道，在國家能源局發(fā)布《關于做好風電清潔供暖工作的通知》后，如何用大容量、低成本、可擴容的儲能方式銜接風電清潔供暖成為業(yè)內 探討的熱門話題。當前，可供風電供暖采用的儲能方式有物理儲能、電化學儲能、電磁儲能和相變儲能四大類。其中，前三類目前在國內都有廣泛的應用，但大容量相變儲能的應用尚在起步期。
　　就儲能與風電供暖的關系問題，《中國電力報》記者近日采訪了今日集團總裁張文亮。他認為，“大容量相變儲能技術是打通棄風供暖脈絡的關鍵所在，也代表了儲能技術發(fā)展的新方向。”
　　記者：為什么說增加儲能對可再生能源消納起著關鍵性作用？
　　張文亮：當前，中國可再生能源迅速發(fā)展，但是消納問題也日益突出。棄風、棄光、棄水現(xiàn)象嚴重，造成了極大的能源浪費和經(jīng)濟損失。其中風電的浪費損失非常明顯。中國的風電裝機容量位列世界第一，但上網(wǎng)電量卻不足總發(fā)電量的2%。據(jù)統(tǒng)計，僅在2013年，棄風量高達162億千瓦時，占全部風電上 網(wǎng)電量的11%。
　　風電消納問題的核心是電網(wǎng)在安全、供需平衡等多種約束下的系統(tǒng)靈活性不足。這主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是“大機小荷”的模式?jīng)Q定了就地風 電消納空間不足；二是火電機組為主的調節(jié)手段使系統(tǒng)靈活性不足；三是在供熱季熱電機組“以熱定電”的運行模式，進一步鉗制了有限的風電消納空間。而智能電 網(wǎng)技術、大容量儲能技術、分布式能源供給是解決上述問題的三個主要途徑。
　　這三個途徑應是互為補充的有機整體。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)生產(chǎn)模式的基礎上，增加儲能環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)智能電網(wǎng)和分布式電網(wǎng)自愈、優(yōu)質、清潔、安全 以及靈活互動經(jīng)濟的目標；在分布式能源供給上引入各種蓄能環(huán)節(jié)，可以有效降低風電、光伏、火電、熱電的網(wǎng)絡約束，打破以熱定電模式，提升消納能力，減少浪 費，提高電網(wǎng)安全。根據(jù)測算，通過增加儲能環(huán)節(jié)，可以直接有效的實現(xiàn)能源的梯級利用，使能源綜合利用效率提高到85%以上。這將節(jié)約大量一次能源，減輕環(huán) 保壓力。
　　記者：相對于其他儲能方式來說，相變儲能有哪些優(yōu)勢？
　　張文亮：當前，相變儲能材料分為顯熱儲能材料和相變儲能材料。同顯熱蓄能相比，相變蓄能有著更大的優(yōu)勢。一般而言，相變蓄能材料有以石蠟、 脂肪酸、醇類等在內的固液有機物相變材料，以水合鹽、融熔鹽等為代表的固液無機物相變材料，以及高分子固固相變材料。這些相變蓄能材料比水的儲能密度高、 輸出溫度恒定、體積小、控制管理靈活。
　　相變儲能技術還有其他優(yōu)勢。一是可根據(jù)客戶對熱量的需求或使用工況，配置不同溫度的蓄熱單元。二是多個儲能單元可靈活的串聯(lián)、并聯(lián)，這種級 聯(lián)方式儲熱量可達100兆瓦時以上，滿足客戶所需要的各種熱容量。三是整體裝置模塊化設計，兼容性強，支持未來擴容，避免業(yè)主重復投資。四是采用的相變材 料本身環(huán)保、無衰變、無泄漏、無揮發(fā)、無毒害腐蝕，核心設備使用十年之后可以完全回收利用，無環(huán)境污染。
　　目前，我們已經(jīng)在位于江蘇鎮(zhèn)江的中國—瑞士生態(tài)產(chǎn)業(yè)園，建設了采用22臺(分兩組)麥克維爾MAC450DR5模塊化空氣源熱泵分別為商超 和辦公區(qū)供冷和供熱，其供冷、供暖面積達到22萬平方米。該系統(tǒng)采用相變儲能技術利用峰谷電價價差來蓄熱蓄冷，達到節(jié)省小機組初期投資，節(jié)約運營期電力開 支，削峰填谷的目的。
　　記者：相變儲能如何具體應用到風電供暖中？
　　張文亮：相變儲能應用到風電供暖有兩種方式。一種是在電源端將風電同熱電聯(lián)產(chǎn)機組形成互補。通過應用電加熱設備和大容量儲熱技術，實現(xiàn)風電 與熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱－電控制解耦，讓供熱出力積極響應風電出力的波動。這不僅將利用熱網(wǎng)消納風電，也改變了熱電機組“以熱定電”的剛性約束，讓熱電機組直 接參與到電力系統(tǒng)的優(yōu)化調度中，以便充分發(fā)揮熱電機組的調峰潛力，增強電力系統(tǒng)運行的靈活性，有效解決風電消納問題。
　　第二種方式是在負荷端設置棄風供暖系統(tǒng)，即在負荷側增加大容量儲熱裝置，白天風力發(fā)電上網(wǎng)，夜間富裕風能發(fā)電蓄熱，提升風電的消納能力。根 據(jù)我們的測算，每個供暖季如果在北方城鎮(zhèn)地區(qū)實施“以電代煤”供熱工程，把燃煤小鍋爐供熱改造為風電蓄熱鍋爐供熱，每增加100萬平方米的供熱面積，就可 以增加有效電力負荷10萬千瓦，節(jié)約燃煤4萬噸標煤。
　　記者：在現(xiàn)有的風電供暖試點中，如何分攤供暖成本是制約風電供暖發(fā)展的主要問題，您對此有何建議？
　　張文亮：從消納風電的現(xiàn)實意義來說，發(fā)展風電供暖是國家能源部門在促進中國能源結構調整的高度上實施的戰(zhàn)略性，對全社會而言具有節(jié)能環(huán)保的 重大社會價值。但考慮到風電供暖的成本要高于火電供暖，一方面需要政府提供支持引導政策，在風電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和供暖企業(yè)之間合理分配被調增的成本，同時 也應該促進業(yè)界加快技術調整，降低設備初期投資費用。在這方面，采用相變蓄能也可以為節(jié)約投資成本貢獻力量。