大容量相变储能：打通风电供暖“任督二脉”
添加时间：2014-07-10 11:30:25
来源：新华网
在国家能源局发布《关于做好风电清洁供暖工作的通知》后，如何用大容量、低成本、可扩容的储能方式衔接风电清洁供暖成为业内探讨的热门话题。当前，可供风电供暖采用的储能方式有物理储能、电化学储能、电磁储能和相变储能四大类。其中，前三类目前在国内都有广泛的应用，但大容量相变储能的应用尚在起步期。
就储能与风电供暖的关系问题，《中国电力报》记者近日采访了8日集团总裁张文亮。他认为，“大容量相变储能技术是打通弃风供暖脉络的关键所在，也代表了储能技术发展的新方向。”
记者：为什么说增加储能对可再生能源消纳起着关键性作用？
张文亮：当前，中国可再生能源迅速发展，但是消纳问题也日益突出。弃风、弃光、弃水现象严重，造成了极大的能源浪费和经济损失。其中风电的浪费损失非常明显。中国的风电装机容量位列世界第一，但上网电量却不足总发电量的２％。据统计，仅在２０１３年，弃风量高达１６２亿千瓦时，占全部风电上网电量的１１％。
风电消纳问题的核心是电网在安全、供需平衡等多种约束下的系统灵活性不足。这主要表现在以下三个方面：一是“大机小荷”的模式决定了就地风电消纳空间不足；二是火电机组为主的调节手段使系统灵活性不足；三是在供热季热电机组“以热定电”的运行模式，进一步钳制了有限的风电消纳空间。而智能电网技术、大容量储能技术、分布式能源供给是解决上述问题的三个主要途径。
这三个途径应是互为补充的有机整体。在传统电力系统生产模式的基础上，增加储能环节，可以实现智能电网和分布式电网自愈、优质、清洁、安全以及灵活互动经济的目标；在分布式能源供给上引入各种蓄能环节，可以有效降低风电、光伏、火电、热电的网络约束，打破以热定电模式，提升消纳能力，减少浪费，提高电网安全。根据测算，通过增加储能环节，可以直接有效的实现能源的梯级利用，使能源综合利用效率提高到８５％以上。这将节约大量一次能源，减轻环保压力。
记者：相对于其他储能方式来说，相变储能有哪些优势？
张文亮：当前，相变储能材料分为显热储能材料和相变储能材料。同显热蓄能相比，相变蓄能有着更大的优势。一般而言，相变蓄能材料有以石蜡、脂肪酸、醇类等在内的固液有机物相变材料，以水合盐、融熔盐等为代表的固液无机物相变材料，以及高分子固固相变材料。这些相变蓄能材料比水的储能密度高、输出温度恒定、体积小、控制管理灵活。
相变储能技术还有其他优势。一是可根据客户对热量的需求或使用工况，配置不同温度的蓄热单元。二是多个储能单元可灵活的串联、并联，这种级联方式储热量可达１００兆瓦时以上，满足客户所需要的各种热容量。三是整体装置模块化设计，兼容性强，支持未来扩容，避免业主重复投资。四是采用的相变材料本身环保、无衰变、无泄漏、无挥发、无毒害腐蚀，核心设备使用十年之后可以完全回收利用，无环境污染。
目前，我们已经在位于江苏镇江的中国—瑞士生态产业园，建设了采用２２台（分两组）麦克维尔ＭＡＣ４５０ＤＲ５模块化空气源热泵分别为商超和办公区供冷和供热，其供冷、供暖面积达到２２万平方米。该系统采用相变储能技术利用峰谷电价价差来蓄热蓄冷，达到节省小机组初期投资，节约运营期电力开支，削峰填谷的目的。
记者：相变储能如何具体应用到风电供暖中？
张文亮：相变储能应用到风电供暖有两种方式。一种是在电源端将风电同热电联产机组形成互补。通过应用电加热设备和大容量储热技术，实现风电与热电联产机组的热－电控制解耦，让供热出力积极响应风电出力的波动。这不仅将利用热网消纳风电，也改变了热电机组“以热定电”的刚性约束，让热电机组直接参与到电力系统的优化调度中，以便充分发挥热电机组的调峰潜力，增强电力系统运行的灵活性，有效解决风电消纳问题。
第二种方式是在负荷端设置弃风供暖系统，即在负荷侧增加大容量储热装置，白天风力发电上网，夜间富裕风能发电蓄热，提升风电的消纳能力。根据我们的测算，每个供暖季如果在北方城镇地区实施“以电代煤”供热工程，把燃煤小锅炉供热改造为风电蓄热锅炉供热，每增加１００万平方米的供热面积，就可以增加有效电力负荷１０万千瓦，节约燃煤４万吨标煤。
记者：在现有的风电供暖试点中，如何分摊供暖成本是制约风电供暖发展的主要问题，您对此有何建议？
张文亮：从消纳风电的现实意义来说，发展风电供暖是国家能源部门在促进中国能源结构调整的高度上实施的战略性，对全社会而言具有节能环保的重大社会价值。但考虑到风电供暖的成本要高于火电供暖，一方面需要政府提供支持引导政策，在风电企业、电网企业和供暖企业之间合理分配被调增的成本，同时也应该促进业界加快技术调整，降低设备初期投资费用。在这方面，采用相变蓄能也可以为节约投资成本贡献力量。