伴隨著經濟的快速發展,能源的需求量不斷上升,在傳統能源緊張的當前,有效利用各種可再生能源進行發電是實現未來可持續發展的必經之路。我國幅員遼闊,有著十分豐富的光熱資源。據前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國光熱產業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示,中國太陽能熱利用的資源潛力高達16TW,美國有15TW,西班牙僅有0.72TW。但因為太陽能資源的特點是周期性波動和不穩定性,集熱效率高、總集熱量大并不等同于集熱量與末端需求相匹配。所以,集熱是光熱轉化的核心,儲熱是光熱利用的核心,研發高收益、高安全性、高效能的儲熱設備和系統,是規模化太陽能利用和推廣的關鍵,同時也解決太陽能利用系統產熱與用熱的不匹配問題。
建設在北京國家級食用菌農業標準化示范區內的國內首例大型固體儲熱系統,是光熱+儲熱的典型應用案例。該項目3000㎡槽式導熱油聚光集熱系統由成都禪德太陽能電力有限公司建設、5MWh固體儲熱系統由思安新能源股份有限公司(以下簡稱思安新能源)提供,結合換熱系統,配套智能自動控制系統,形成光熱+儲熱+智能控制的分布式智慧能源系統。
據了解:該項目業主為北京美佳興業貿易有限公司,這是一家專業從事食用菌技術開發、農產品種植的高新企業。在菌類整個養殖過程中,養殖棚消毒、菌絲播種、生產過程保溫、保濕等需要全程的蒸汽的需求。在建設光熱+儲熱系統前,業主使用的是電磁鍋爐產生蒸汽,其高額的用能成本不僅增加了企業的負擔,也制約了企業的發展。
本項目中,思安新能源通過對光熱集熱溫度與企業使用端用熱用汽需求,精細化設計建設一套5MWh固體儲熱系統,該系統由12個標準化儲熱模組構成。白天固體儲熱設備的平均儲熱功率為830kW,有效放熱量為5000kWh,儲放熱效率達到92%,夜間放熱過程中提供>10000kWh的高溫供暖熱量,供汽與供暖結合,可連續供汽6~10個小時,實現全天候供熱。
白天光照強度大、太陽能光熱系統產生的熱量充足時,太陽能集熱器收集熱量,一部分進入儲熱系統儲存;一部分進入末端通過蒸汽發生器產生蒸汽,用于滅菌;當光照條件不好,太陽能光熱系統產生的熱量較少時,利用光熱+固體儲熱設備產生的熱量直接供應蒸汽發生器用能;在光照(嚴重)不足或夜間時段,完全由固體儲熱設備釋放熱量,保證供汽。原有的電磁鍋爐做為備用能源,當長時間雨雪等惡劣天氣或者光熱供熱不足時,進行輔助熱能補充。
據測算,使用光熱+固體儲熱系統較原用能方式,年節省40%運行費用,年節省標煤440噸,年減少CO2排放299.2噸,年減少SO2排放33噸,年減少氮化物排放16.5噸。項目使用的高效能固體儲熱設備,由思安新能源與西安交通大學何雅玲院士團隊共同研發,產品及系統應用效率經西安熱工研究院檢測,平均儲熱效率93.61%。
該項目的實施,在降低農業生產過程中對傳統能源的依賴和消耗的同時,解決了農業生產中能源中消耗高、運行成本壓力大、污染大等問題;不僅促進了可再生清潔能源與現代農業的完美融合,優化了現有的能源格局,而且實現了零污染、零排放、零能源消耗。真正達到了低碳節能環保,為儲熱技術在現代農業領域開辟了新的應用場景,對于固體儲熱在現代農業園區的規模化建設及環境可持續發展具有積極意義。