中國儲能網訊：11月24-26日，由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務廳、長沙市人民政府、中國化學與物理電源行業(yè)協會儲能應用分會聯合主辦，100余家機構共同支持的湖南（長沙）電池博覽會暨第二屆中國國際新型儲能技術及工程應用大會在長沙圣爵菲斯大酒店召開。此次大會主題是“新能源、新機遇、新高度”。
會議期間，組委會邀請了東方電氣集團東方汽輪機有限公司總設計師分享主題報告《東方汽輪機儲能產品介紹》。以下是發(fā)言主要內容：
范小平：各位來賓，各位專家，大家好。我是東方汽輪機總設計師范小平，很抱歉因為疫情原因，我不能到現場為大家分享交流，也很榮幸能通過視頻方式在本屆儲能技術及工程應用大會為大家介紹我們東汽的儲能產品。我的匯報主要包括以下四個部分，分別是目前儲能技術發(fā)展概況，東汽的主要儲能產品，以及東汽與儲能相關的關鍵核心技術和部分新型儲能的應用場景分析。
2020年9月中國明確提出3060碳達峰碳中和目標，以及2021年3月中央財經工作委員會第九次會議提出，構建以新能源為主體的新型電力系統的發(fā)展方向，電力行業(yè)的電源結構、業(yè)務形態(tài)、運營方式都將發(fā)生巨大變化，儲能的地位日益重要，尤其大規(guī)模儲能將成為我國新型電力系統的關鍵支撐。隨著電能的逐步應用，從1799年意大利物理學家研發(fā)出化學電池組開始，多種不同的儲能技術逐漸涌現，并取得商業(yè)應用，包括抽水蓄能、飛輪儲能，壓縮空氣儲能、鋰電池儲能以及新型二氧化碳儲能等儲能方式。目前各種儲能都因為各自的特點，服務于儲能市場的各個賽道中，并未形成完全的技術替代。
目前中國的儲能產業(yè)正處于高速發(fā)展期間，儲能產品正在向著規(guī)模化、大型化、智慧化方向發(fā)展，同時對所有儲能形式的安全可靠性提出了更高的要求。在所有儲能產品中，抽水蓄能目前還占據絕對主導地位，除它之外的新型儲能正飛速發(fā)展，它們共同構成支撐新型電力系統的重要技術和基礎裝備。國家發(fā)改委和新能源局提出到2025年，新型儲能裝機規(guī)模將達3000萬千瓦以上，到2030年將實現全面市場化發(fā)展，同時“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案，針對部分重點儲能產品提出了具體的要求。
下面為大家介紹東汽儲能產品，首先對東汽進行一個簡單介紹。東方電氣集團是國資委直屬的重要骨干企業(yè)，是全球業(yè)務門類和品種最完整的發(fā)電設備制造集團，擁有水電、火電、核電、氣電、風電、太陽能，六電并舉的研制能力，發(fā)電設備產量累計超過6億千瓦。東方汽輪機有限公司是東方電氣集團下屬二級企業(yè)，長期致力于透平設備研制，累計交付發(fā)電設備總容量超過5億千瓦，出口30多個國家，擁有國家重點實驗室、院士工作站、博士后工作站，是國家級高新技術企業(yè)。東汽目前主要業(yè)務涉及八大產業(yè)，包括傳統產業(yè)當中的重型燃機、火電和核電汽輪機、工業(yè)汽輪機以及配套的電站服務，同時還包括特種裝備研制，新能源工程總包，還有諸如SCO2發(fā)電，ORC發(fā)電，壓差發(fā)電等新產業(yè)產品，以及我們目前正快速發(fā)展的儲能產業(yè)。
儲能是東汽積極落實國家政策，推動科技創(chuàng)新產業(yè)轉型而重點發(fā)展的產業(yè)。東汽一直以來致力于旋轉機械的研發(fā)制造，在此領域積累了豐富的工程經驗和良好業(yè)績。因此，東汽儲能主要以物理儲能中的壓縮空氣儲能和二氧化碳儲能為主，致力于為用戶提供儲能系統、設備集成和系統解決方案。設備集成方面，我們可以為用戶提供壓縮機、膨脹機、換熱器等核心關鍵設備。系統集成方面，我們可以根據用戶需求提供單一的壓縮空氣儲能系統，二氧化碳儲能系統，以及結合電化學儲能、飛輪儲能等多種儲能方式的系統集成，得益于我們豐富的能源綜合利用經驗，我們可以根據用戶需求，為用戶提供城市綜合能源站、現代綜合儲能園區(qū)等儲能系統的綜合解決方案。
下面為大家介紹東汽的壓縮空氣儲能產品。壓縮空氣儲能是利用低谷電對空氣進行壓縮，并將高壓空氣密封在地下巖穴等儲氣室中，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣，推動透平發(fā)電的一種儲能方式。它可以有效解決大規(guī)模風電光伏等新能源發(fā)電并網問題，同時通過大規(guī)模儲能技術，可以實現電網的“削峰填谷”，增強電網的經濟性。一個典型的壓縮空氣儲能系統主要包含以下五個大系統，一是壓縮系統，它主要包含壓縮機和驅動電機，用來將電能轉換為壓縮勢能。二是膨脹系統，包含透平及發(fā)電機組，它主要將壓縮勢能轉化為電能。三是儲熱系統，主要是高低溫儲熱罐，用來儲存壓縮過程中產生的熱量。四是換熱系統，主要是一些換熱器設備，負責將儲能和釋能過程中的工質熱量進行交換。五是儲氣系統，主要是地下巖穴或者是高壓儲罐，用來儲存高壓空氣。
目前壓縮空氣儲能電電效率可達60%-75%，在規(guī)模容量上它是僅次于抽水蓄能，適合建設大規(guī)模電站，它的儲能時間長，可持續(xù)工作幾小時乃至數天時間。它是一種物理儲能方式，主要核心設備是旋轉機械，因此它的使用壽命長，循環(huán)次數多，一般使用壽命可達30年以上，同時他的介質是空氣，不燃爆，不產生任何有毒有害氣體，全生命周期無碳排放，因此它是一種綠色環(huán)保的儲能方式。壓縮空氣儲能技術路線有補燃式和非補燃式。國外最早投入商業(yè)運行的壓縮空氣儲能電站是德國的Huntorf電站，以及美國的Mclntosh電站，他們都是利用天然氣進行補燃，儲能效率大概在40%-55%左右。國內的壓縮空氣儲能起步較晚，目前主要以非補燃式為主。最具有代表性的工程是江蘇金壇巖穴60兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目，今年5月份正式投入商業(yè)運行，系統設計效率60%。正在建設中的湖北應城300兆瓦壓縮空氣儲能電站，是目前世界單機功率最大，儲能規(guī)模最大的壓縮空氣儲能項目，于今年7月開始正式建設。
東汽根據用戶儲能需求，在壓縮空氣儲能領域可以為用戶提供動力設備模塊、儲熱模塊、儲換熱模塊以及系統集成方案。在膨脹系統方面，我們可以提供成熟的10兆瓦到300兆瓦等級的空氣透平發(fā)電設備。壓縮系統方面，我們可以為用戶提供采用系列化方式設計的離心式或者軸流式壓縮機。在儲換熱系統中，我們可以根據不同工程需求提供各種等級的換熱器、儲熱罐等設備。同時我們也可以為用戶提供從10兆瓦時到1500兆瓦時等級的系統集成方案。在壓縮機設備方面，我們具有軸流式和離心式壓縮機的設計制造經驗。
上面這張圖展示的是東汽具有完全自主知識產權的5萬重型燃機，它的壓縮機有17級葉片。下面這張圖展示的是東汽自主研發(fā)制造的，已經通過行業(yè)鑒定達到國內領先水平的18兆瓦天然氣管線壓縮機，它有3級離心葉輪。因此，東汽能夠為用戶提供大流量高壓比的各種形式的壓縮機設備。
空氣透平方面，東汽的傳統強項就是設計制造各種功率等級的高性能透平設備。同時我們各種高效通流技術的實驗驗證主要是通過空氣透平實驗來進行。因此在空氣透平研發(fā)制造方面，東汽具有國內乃至國際領先水平。我們根據不同的系統方案和功率等級，已經完成從小功率等級到300兆瓦等級空氣透平概念機組研發(fā)，可以快速為用戶提供性能最優(yōu)，安全可靠的透平產品。換熱器方面，東汽具備GB和ASME設計制造資質，已經為各大電廠提供了數百臺換熱器設備。在壓縮空氣產品業(yè)績方面，我們?yōu)槿蚴讉€非補燃式壓縮空氣儲能項目，江蘇金壇項目提供了透平發(fā)電機組，機組功率為60兆瓦，在整個機組安裝調試階段直到投運階段，設備各項性能指標優(yōu)良，機組運行平穩(wěn)，實現了從啟動沖轉到滿負荷運行。溫態(tài)8分鐘，熱態(tài)7分鐘，5.5分鐘的快速啟停功能。今年7月湖北應城300兆瓦級壓縮空氣儲能電站示范工程正式開工，東汽將為該項目提供一套壓縮空氣透平設備，項目建成后將在非補燃式壓縮空氣儲能領域實現單機功率世界第一，儲能規(guī)模世界第一，轉換效率世界第一等諸多目標。
下面為大家介紹東汽二氧化碳儲能產品，二氧化碳儲能是壓縮氣體儲能的一種，它的原理與壓縮空氣儲能相似，利用的工質是CO2，在儲能階段壓縮氣態(tài)二氧化碳存儲壓縮熱量，并將高壓二氧化碳在常溫下進行液化存儲。發(fā)電階段利用存儲的熱量加熱高壓液態(tài)二氧化碳，至高溫氣態(tài)驅動透平發(fā)電，最后又以常溫常壓的狀態(tài)返回到儲氣倉中，整個系統是一個閉式循環(huán)系統，儲熱介質可以是水或導熱油，功率及容量等級可以根據業(yè)主需求定制。目前我們配合的最大項目已經做到1000兆瓦時。二氧化碳儲能的特點方面，它的效率跟壓縮空氣儲能相當，為60%-75%，與抽水蓄能和壓縮空氣儲能相比，它主要有三方面優(yōu)勢：一是不受地理條件限制，建設選址對地理條件沒有特殊要求，適合廣泛建設。
二是運行過程中氣體的壓力保持不變，主輔機工況穩(wěn)定，效率高。三是儲存成本低，二氧化碳能量密度大，所需高壓儲罐體積小，造價便宜。在二氧化碳儲能產品方面，東汽可以根據用戶儲能需求，提供項目總包系統集成方案，標準化的儲能模塊動力設備模塊，在項目規(guī)模上目前可以做到1000兆瓦時以上，在氣液儲存設備中，我們可以根據不同容量需求，提供各個系列的氣艙和儲罐設備，這種氣艙目前廣泛應用于諸如氣膜體育館，氣膜方艙試驗室，還有一些電廠的儲煤倉等方面，技術成熟可靠，設計壽命使用30年以上。壓縮機、膨脹機、換熱器等關鍵核心設備方面，與壓縮空氣儲能產品一樣，東汽具備各個等級的高性能產品提供能力。
今年8月在四川省德陽市舉辦的2022年世界清潔能源裝備大會上，東方汽輪機全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目順利竣工，各大發(fā)電集團及儲能相關企業(yè)紛紛對二氧化碳儲能表示出濃厚的興趣，目前已收到多家電力集團公司的合作意向，并正在對10余個應用場景展開研究。這個二氧化碳示范項目容量規(guī)模為10兆瓦，20兆瓦時，同時配備50千瓦時的飛輪儲能，主要用來展示東汽的長時儲能和快速響應方面的協調配儲能力。目前這個項目已經建成，歡迎大家隨時來東汽參觀考察。
第三部分簡要介紹東汽與儲能相關的關鍵核心技術。系統集成方面東汽可以針對不同的應用需求，提供從系統構建、優(yōu)化、耦合到能源綜合利用的系統解決方案。東汽具有從單一的儲能系統構建到設備級的系統優(yōu)化能力，可以根據能量型儲存介質的持久性和功率型儲能介質的快速性來設計不同場景需求的多系統耦合方案，最終為用戶提供能源綜合利用解決方案。
在設備研發(fā)制造方面，東汽歷經10余年研發(fā)的TIOD智能優(yōu)化設計平臺，集成了熱力性能計算與大數據驗證了通流智能優(yōu)化設計手段，在大幅提升設計效率的同時可以確保東汽針對不同應用場景快速設計高效通流方案。近五年來，東汽采用此通流設計平臺研發(fā)的近100臺投運機組，經濟性指標100%合格。東汽擁有行業(yè)唯一的多級空氣透平試驗臺，該試驗臺2009年建成，我們已經擁有10余年空氣透平裝備開發(fā)經驗，全面掌握空氣流動換熱等物理特性，完成了超過80余套葉珊及多級透平性能測試，積累了大量實驗數據。這一系列試驗成果可直接用于東汽高效空氣透平研發(fā)，也在完成空氣和水蒸氣物性轉化的基礎上，大量應用于公司的火電機組。在火電機組應用上，依托空氣透平實驗臺研發(fā)的自主通流技術，已在大功率汽輪機中大量投運，缸效率顯著提升，汽輪機熱耗均滿足合同要求。其中高壓缸效率領先行業(yè)平均水平2%，中壓缸效率領先行業(yè)平均水平1%以上，為用戶節(jié)能降耗作出較大貢獻。
東汽擁有國內唯一的長壽命高溫材料重點實驗室，行業(yè)內唯一的材料研發(fā)數字模擬工作站，我們不僅對各種高溫材料性能的掌握行業(yè)領先，而且可針對儲能產業(yè)相關材料進行進一步研究。在壓縮機技術方面，東汽在重型燃氣輪機研制過程中掌握了軸流壓氣機的設計制造技術，目前已經完成多種型號的軸流壓縮機研制工作。離心式壓縮機技術方面，東汽擁有單機功率630千瓦的汽輪機實驗臺，單機功率25兆瓦的整機試驗臺，通過試驗臺試驗，已全面掌握離心式壓縮機核心技術，并在多個項目中成功應用。東汽自主設計開發(fā)的獨立氣源站壓縮機，天然氣管線壓縮機，超臨界二氧化碳壓縮機等產品已完成多項性能試驗和專家評審，安全可靠性和經濟性均達到設計要求。智慧產品方面，東汽開發(fā)了智慧產品運行平臺，根據用戶的需求，平臺既可以就地布置，也可以遠程布置，平臺可以實現設備的運行及故障診斷，性能評估優(yōu)化，智能運行以及三維可視化等交互功能。在遠程布置方面，有神華萬州，榆能橫山等電廠已經接入東汽園區(qū)內的智慧運行系統平臺，還有部分電廠正在實施。
第四部分與大家一起分享東汽針對新型儲能構建的一些典型應用場景。東汽圍繞新型電力系統對儲能大規(guī)模、多場景、高可靠性等需求，研發(fā)儲能系統的構建優(yōu)化及多系統耦合的復合儲能系統集成技術，實現儲能能源梯級利用，為不同用戶提供綜合系統解決方案。
場景一：儲能+風光等新能源，儲能可解決其消納能力差，不穩(wěn)定不可控等問題。我們推薦使用壓縮空氣或者二氧化碳儲能+飛輪儲能或電化學儲能的配儲方式，可實現平滑電網波動，跟蹤調度輸出，調峰調頻等功能，實現可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網。
場景二：火儲聯合調頻，目前很多電廠調頻響應延時長，功率爬坡速度慢，調頻性能差，我們推薦用戶配備3%-5%發(fā)電機額定功率的電化學儲能和飛輪儲能，不僅能降低運行成本，同時可獲得相應的調頻收益。
場景三：火儲聯合調峰，目前很多電廠調峰響應較慢，爬坡速度低，調峰深度不夠，而且長期低負荷運行，發(fā)電設備磨損加劇，成本增加，我們推薦用戶配備10%-30%額定功率的二氧化碳儲能或者壓縮空氣儲能，不僅能有效緩解火電廠的調峰壓力，同時提高燃煤機組深度調峰的安全運行與節(jié)能減排性能，還能通過峰谷價差和調峰補貼的模式獲得相應收益。
場景四：儲能+火電+ccus，隨著國家碳交易市場的日益成熟，各地政府都在大力推動煤電+ccus示范項目建設，我們的二氧化碳儲能與碳捕集和火電相結合，不僅能夠利用電廠余熱提高儲能系統的效率，同時能提高火電機組的經濟性，而且二氧化碳捕集系統與儲能系統完全可以耦合，使得整個系統變得十分簡單，建設運行維護成本低廉。
場景五：共享運營獨立的儲能電站。2021年7月，國家能源局印發(fā)關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見，明確新型儲能獨立的市場主體地位，鼓勵儲能作為獨立的市場主體參與輔助服務市場，鼓勵探索建設共享儲能。各地都開始為新型儲能的發(fā)展提供系列支持政策。獨立的儲能電站運營可在現貨市場、儲能租賃、容量補償等方面獲得多種收益。
場景六：工業(yè)園區(qū)儲能。目前很多工業(yè)園區(qū)的用電費用峰谷價差大，且尖峰負荷高，持續(xù)時間短，對電網的負荷功率造成很大壓力，儲能技術的介入可以協調這種不匹配性，而且很多園區(qū)有壓縮空氣需求，單獨配有壓縮空氣供氣系統。因此，我們推薦配比壓縮空氣或二氧化碳儲能，將飛輪儲能或者電化學儲能，不僅能降低高峰期用電成本，實現峰谷套利，降低電費，還可為園區(qū)提供備用電源及壓縮空氣，這是依靠外部電量輸入為主的能源消費地區(qū)，具有較大的推廣應用價值。
場景七：儲能+綠色建筑。目前很多大型商場或交通樞紐如地鐵站等主要用電負荷集中在高峰期，單獨配備空調和新風系統耗電量大，投資成本高，我們可以為其配備小型的壓縮空氣儲能裝置，不僅能實現其自主供電，賺取峰谷價差，還可實現自主供暖供熱，取消空調和新風系統，節(jié)約系統常年耗電成本。
最后，我的匯報就到這里，感謝各位專家領導的認真聆聽， 歡迎大家與東汽進行深入的交流與合作，謝謝大家。
