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(nèi) 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(nèi)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(diào)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(zhì)、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(nèi)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(diào)度中，以便充分發(fā)揮熱電機組的調(diào)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(cè)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(diào)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(diào)增的成本，同時 也應該促進業(yè)界加快技術調(diào)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。