用户侧熔盐储热产蒸汽系统实际运行情况分享

    应用我们单位研制的新技术，在用户侧使用谷电储能，白天产出蒸汽的一套单罐熔盐储热系统，这两天终于验收了。这篇文章呢，我主要想和

应用我们单位研制的新技术，在用户侧使用谷电储能，白天产出蒸汽的一套单罐熔盐储热系统，这两天终于验收了。这篇文章呢，我主要想和大家分享一下我们这套系统的运行情况，和在用户侧做谷电储能产蒸汽的推广为什么那么困难的原因。

1）背景介绍

熔盐储热系统是光热电站的重要模块，整体热度也随着光热发电起起伏伏。光热发电中应用的是双罐熔盐储热系统，这套系统已经很成熟了，但要将这套系统应用到用户侧谷电储能产蒸汽时，会碰到一些困难。

首先简单的介绍一下双罐熔盐储热系统的基本原理，双罐熔盐储热系统有两个熔盐储罐，一个低温罐，一个高温罐，在储能时，低温罐中熔盐使用熔盐泵打出，吸收热量（可以在吸热器上吸收太阳光的能量，也可以是电加热提供的热能），熔盐温度升高，流入高温罐中，热能就储存起来了，在放能时，高温罐中熔盐使用熔盐泵打出，与水换热，产生蒸汽供外界使用，熔盐温度降低，流回低温罐，完成一个循环。系统中的熔盐是一种传储热介质，在常温下它是固体，所以为了防止熔盐在管道储罐中凝结，所有熔盐流经的管道都需要使用电伴热，保持温度在熔盐的熔点之上。

双罐熔盐储热系统中有非常多的自耗电设施，包括熔盐泵和电伴热等，使得这种系统在小规模时，如果考虑自耗电整体的效率将会非常低，同时当熔盐流量小，熔盐管道口径小时，熔盐是非常容易堵塞管道的，这也导致系统的操作比较复杂，一般用户侧很难有条件雇佣到合适的操作工人。

这些因素使得，小规模的双罐熔盐储热系统更多只能是作为一个展示，而不是实用的系统。

针对这些问题，我们单位研发了单罐熔盐储热系统，主要针对的就是中小规模蒸汽量的应用场合。单罐熔盐储热系统只有一个熔盐储罐，没有熔盐泵，不需要电伴热，熔盐储存在熔盐罐中不流动，电加热直接插在熔盐罐中。充能时储罐中的电加热直接加热熔盐，放能时水通入系统中与熔盐换热，产生蒸汽供用户使用。

除了功率非常小的水泵，系统几乎没有自耗电，效率在小规模时大大高于双罐系统，同时整个系统操作也非常简便，不需要额外的操作工人，另外系统的投资也只有双罐系统的几分之一。可以说在中小规模时，单罐熔盐储热系统是碾压双罐熔盐储热系统的。

但我还是要说明一下我们系统的局限性，我们的单罐系统是模块化的，单个模块无法做到非常大，所以当规模变大时，单罐的占地反而有可能比双罐大，同时也因为模块化，我们系统的投资成本几乎和规模是成线性关系的，而双罐随着规模增大，单位容量的投资会降低。

2）我们系统示范项目情况介绍

我们示范项目的地点位于辽宁朝阳，当地天然气价格较高，达到4.1元/m3，谷电价格较低在0.32元/kwh左右（代理购电后每个月谷电价格都有变化，但平均在这个价格左右），谷电时长是7个小时，用户本身已经有了一台4t/h的天然气锅炉。

用户谷电时配电房富裕容量有限，大概在600kW左右，我们也就充分利用这600kW做储能。

项目中选用了两台单罐熔盐储热模块，在谷电时段大约能将3.7MWh的能量储存在系统之中，在白天的时候大约能产出4.2吨的蒸汽，实际检测得到的效率在87%左右（含水泵自耗电），未来如果有新项目的话，应该能做到90%以上。

项目从2022年9月份开始运行，中间受疫情影响，整个厂区停产了2个月，单罐熔盐储热系统也停机了两个月，到目前为止系统共充能约600MWh（化盐和停机的2个月消耗掉一些电），产生蒸汽共600多吨。

因为在实际情况中，厂里付的0.32元/kwh的电价中13%的增值税是可以抵扣的，所以系统产出每吨蒸汽的运行成本在249.5元左右（未考虑设备折旧）。

简单的介绍一下我们系统的操作，我们系统操作非常简单，在需要产蒸汽的时候，点击产蒸汽启动按钮，系统便会自动产汽，在系统用完储存的能量产汽便会自动结束，或者操作人员手动点击产汽停止按钮也能停止产汽流程。

在充能控制中，两个储罐是分别控制的，点击定时充能按钮后，系统会在晚上谷电时段自动启动电加热充能，充满或者谷电时段结束时电加热会自动关闭。在白天需要额外补充能量时，可以点击强制充能按钮打开电加热为系统充能。

3）用户侧谷电储热产蒸汽系统为什么会推广困难

只看我们系统的能量成本，249.5元/吨蒸汽，很多人会觉得还是挺便宜的，很多地方用天然气产生蒸汽的成本都要到350元/吨左右了，用这套系统不是几年就能收回成本。但在实际推广的时候，会碰到以下的问题：

①，配电房谷电容量的问题

平均一吨蒸汽大约需要850度电（考虑效率），那么假设一天需要以1吨/h产8小时蒸汽，总共产8吨蒸汽，晚上谷电时间假设为8小时，那么谷电时加热的功率大概就是850KW，需要一个1000kVA的变压器。对很多厂来说根本没有这么大的变压器容量富裕。

如果要考虑增容，首先有一笔增容费，同时每个月还需要支出容量电费。如果考虑这个容量电费，系统产蒸汽的运行成本将飙升至没有经济性的地步。

所以建设这个系统的前提条件是这个厂在谷电的时候，配电房有足够的容量供系统使用。

②，占地

熔盐储热的能量密度不是特别高，我们一个标准模块占地是12m2左右，同时为了方便维修，室内高度要达到6m，能有这个空地的锅炉房也不是非常多。

③，投资成本

单罐熔盐储热系统的投资成本虽然比双罐熔盐储热系统的投资成本低很多，但比普通的天然气锅炉还是要高非常多。在这里我可以说，在目前条件下，如果没有合适的政策补助，比如“气改电”之类的，或者当地的谷电价格比天然气价格的1/15还要低，如当地的天然气价格为4.1元/m3，谷电价格就要小于0.28元/kwh。这样系统的投资才能在较少的年限回收。

看着这些对我们单位单罐熔盐储热产蒸汽系统的介绍，如果还对这个系统感兴趣的，可以私信联系我，至少我目前觉得，我们这套系统是国内在谷电储能产蒸汽方向最好的解决方案。