中國儲能網訊：《2024中國長時儲能產業(yè)發(fā)展藍皮書》是目前國內唯一一本針對長時儲能產業(yè)撰寫的專業(yè)行業(yè)研報，展現了長時儲能產業(yè)的快速發(fā)展和未來潛力，提出了長時儲能技術商業(yè)化發(fā)展面臨的問題和障礙并給出了一些建議，同時對未來的市場裝機規(guī)模進行了預測。作為主流長時儲能技術內的核心產品、細分領域內的長時儲能技術路線，綠儲科技中高壓熔鹽電加熱器、特高溫熱泵技術收編入《2024中國長時儲能產業(yè)發(fā)展藍皮書》。
依據我國能源統(tǒng)計年鑒，2021年我國工業(yè)領域年消耗熱量453.8億GJ，其中用熱溫度大于100℃，用熱形式主要為工業(yè)蒸汽，熱需求為125億GJ，折合4.27億噸標煤；同年我國發(fā)電量8.1萬億kwh，折合9.84億噸標準煤，工業(yè)用蒸汽是全國用電總量43%。預計未來隨著經濟的增長和產業(yè)的發(fā)展，至2035年工業(yè)蒸汽需求約為180億GJ。目前，這部分工業(yè)蒸汽完全依靠燃煤等化石能源提供。高溫熱泵是一種可以實現電熱高效轉化的技術，電熱效率可達140%，其結合熔鹽儲能技術可以通過消納綠電替代傳統(tǒng)的煤炭、天然氣等化石燃料，實現工業(yè)領域的節(jié)能脫碳目標。
浙江綠儲科技有限公司及其控股子公司態(tài)能動力和湖州工業(yè)控制技術研究院聯合開展了特高溫熱泵儲能關鍵技術研究，研制了工藝-設備-控制一體化的特高溫熱泵儲能系統(tǒng)，其基本原理是：儲熱時利用風光等綠色電力帶動高溫壓縮機將工質壓縮至高溫高壓狀態(tài)，工質被加熱后經放熱器換熱將熱量傳遞給熔鹽儲能介質儲存起來，高壓工質進入膨脹機回收壓力能，工質的壓力與溫度都降低后，工質進入吸熱器吸收低品位余熱，重新回到高溫壓縮機入口，進入下一步循環(huán)；放熱時由熔鹽蒸汽發(fā)生器吸收高溫熔鹽熱量產生蒸汽，該蒸汽可供給工業(yè)用蒸汽，或者經由汽輪發(fā)電機發(fā)電，隨后進入冷凝器回收熱量，冷凝后的水經由給水泵和回熱系統(tǒng)繼續(xù)回到熔鹽蒸汽發(fā)生器進行循環(huán)。
圖1 綠儲科技高溫熱泵制蒸汽流程圖
特高溫熱泵儲能技術可應用風光電力的消納，平抑電網的波動性，通過回收新能源的棄電并儲存起來，用電時再利用汽輪發(fā)電機發(fā)電。其主要特點是儲能規(guī)模大（GW級）、儲能時間長（4-12小時）、系統(tǒng)效率高（55%-75%），且對地理條件沒有限制，是未來理想的長時儲能技術。
圖2 綠儲科技高溫熱泵應用于新能源場景流程圖
高溫熱泵儲能技術可應用火電靈活性改造，在機組深調時，利用高溫熱泵將火電機組的電能、蒸汽能和余熱能等儲存起來，并在機組頂峰時，釋放熱量產生高溫蒸汽，與機組耦合發(fā)電。機組改造后的電電效率最高可達75%，并可將火電出力負荷降低至0，大大增加了火電的調峰能力。另外，采用此技術也可將其退役的火電機組改造為基于高溫熱泵的熔鹽儲能電站，實現退役機組的再利用。
圖3 綠儲科技特高溫熱泵應用于火電靈活性改造流程圖
浙江綠儲科技有限公司-特高溫熱泵
浙江綠儲科技有限公司注冊資本24880萬元，由浙江大學金建祥團隊控股設立，是全球首批以電能替代化石能源供應工業(yè)蒸汽、儲熱能領域關鍵設備制造商、技術服務商；核心產品為面向大規(guī)模儲能的6/10kV智能熔鹽電加熱器、400℃、600℃特高溫熱泵等產品及系統(tǒng)，主要應用于風光大基地配儲、火電超高靈活性改造、流程工業(yè)節(jié)能脫碳等領域。
圖4 綠儲科技及其控股子公司2MW特高溫熱泵關鍵技術驗證平臺
面向國家“雙碳”戰(zhàn)略下工業(yè)領域節(jié)能脫碳的需求，綠儲科技及控股子公司態(tài)能動力、湖州工業(yè)控制技術研究院聯合建設了全球首臺2MW、600℃的特高溫熱泵儲能關鍵技術驗證平臺，項目于2023年7月底建成，10月底實現滿負荷運行，壓縮機出口溫度達595℃，熔鹽儲熱溫度達570℃，制蒸汽溫度可達560℃，電熱效率達到141%。
表1 特高溫熱泵系統(tǒng)關鍵參數
綠儲科技特高溫熱泵技術先進性
（1）技術指標先進性：特高溫熱泵的制熱溫度可達595℃，商業(yè)化產品運行電壓可達35kV，電熱效率最高可達220%，單機規(guī)模最大可達75MWt，核心指標達到國際領先水平。
（2）設備先進性：創(chuàng)新研制出特高溫熱泵用高轉速壓縮膨脹機組樣機，樣機功率達1.5MW，最高制熱溫度≥595℃，技術指標達到全球領先水平。創(chuàng)新設計并研制出特高溫緊湊級PCHE換熱器，設計溫度≥595℃，設計壓力≥30MPa，比表面積大于1000m2/m3的技術指標，領先于行業(yè)平均水平。
（3）控制策略先進性：基于特高溫熱泵儲能關鍵技術研發(fā)平臺，對其進行額定工況/偏工況運行、快速頻繁啟停、快速變負荷等復雜工況的長周期測試，驗證適用于百兆瓦級儲能規(guī)模的特高溫熱泵系統(tǒng)的設計體系和運行策略，提出設計優(yōu)化方法，形成適用于快速頻繁啟停、自動防喘振控制、快速變工況、優(yōu)化運行的最佳運行控制策略。
