弃风弃光或谷电熔盐蓄热系统技术及应用分析

王斌 王谦

摘要：为响应国家可持续发展的政策号召，提高生产过程中的资源利用率益，诸多学者对弃风弃光、谷电的利用进行研究。本文对利用弃风弃光或低谷电加热熔盐供热的技术进行了介绍，结合槽式电站系统分析了两者耦合的可行性。结果表明该技术理论可行，是解决当前弃风弃光消纳和谷电利用问题的有效途径。

关键词：弃风弃光谷电;熔盐蓄热;槽式电站

1背景：

近些年来，我国风电和光伏发电产业发展迅速，新能源机组容量增长迅速。全国新能源消纳监测预警中心发布的《2021年一季度全国新能源电力消纳评估分析》显示，一季度，风电、光伏发电新增装机返回合理增长区间，风电新增装机677万千瓦、光伏新增装机533万千瓦，同比分别增长187%和34.9%。但由于去年四季度新能源新增装机规模较大，多地出现了弃风弃光现象。蒙西地区弃风情况最为严重，其次为青海，弃风率分别为13.3%和12.1%。截至2020年底，上述两个区域的弃风率分别为7%和4.7%，同比增长迅速。

针对目前我国弃风、弃光现象严重的情况，诸多专家学者对此展开相关研究。其中利用弃风、弃光电或低谷电进行电加热熔盐的供热系统能够解决当前弃用率高的问题，对弃风弃光进行就地消纳。同时，该技术有利于满足当地的供热供暖需求，实现经济效率和资源利用的双赢。

2 熔盐蓄热系统

熔盐蓄热供热系统主要通过利用弃风、弃光电或低谷电对低温熔盐进行加热并储存能量，在满足供暖供热要求时实现对废弃能源的再利用。该系统的主要设备包括：低温熔盐罐、高温熔盐罐、冷盐泵、热盐泵、熔盐电加热器、熔盐换热器等。具体工作原理如下图1所示。系统工作过程包括两个循环，即熔盐侧循环和水侧循环。

熔盐侧循环的工作原理为：储热过程，在弃风弃光电或低谷电时段，熔盐电加热器启动加热，将从低温熔盐罐内由熔盐泵抽出的低温熔盐加热升温至设计温度，携带有大量热能的高温熔盐流入高温熔盐罐，完成储能过程;放热过程，高温熔盐罐内的熔盐泵将高温熔盐泵出，进入熔盐换热器，与通过换热器的水进行热交换，熔盐温度降低并流入低温熔盐罐，完成放热过程。

水侧循环的工作原理为：通过换热器的水吸收高温熔盐释放的热能，产生一定参数的蒸汽，此蒸汽或直接供给用户侧，或通过汽-水换热器，与水换热产生高温热水，满足用户供暖需求，同时蒸汽冷凝为水，进入下一个循环。

弃风弃光电熔盐储热热电联产也是利用弃风弃光电加热熔盐并储存能量，再产生蒸汽推动汽轮机发电。不同的是汽轮机产生的乏汽进入城市管网进行供暖供热，可使电能利用率提高至 80%。把熔盐储热技术应用于弃风弃光电的调峰和热电联产，不仅促进了弃风弃光电的消纳，而且增加了风电和光伏发电上网电量，提高了可再生能源的利用率。

3 槽式电站与熔盐蓄热系统耦合

槽式太阳能热发电站通常包括太阳岛和常规岛两部分。集热系统是太阳岛的核心，其根本作用是通过集热镜场吸收太阳辐射能，再将热能传递给常规岛部分的做功工质，工作原理见下图2。槽式电站的工质通常采用低熔点熔盐，所以在夜间或者阴天等低温情况下，需要消耗电能，为系统提供电伴热，防止工质凝固。因此，在夜间将电网谷电用来加热槽式电站的低温熔盐可以实现就地消纳。同时，集热工质在系统中流动需要工质泵来提供动力，这也需要耗费电能。所以，槽式电站与熔盐蓄热系统进行耦合从理论上来讲是可行的，消纳谷电的同时维持了电站的正常运转。

4 结论

通过对于上述技术设备应用情况的分析，阐述了利用弃风弃光或低谷电加热熔盐供热的技术特点和应用。同时，讨论了将该技术与槽式电站系统进行耦合的可行性。基于弃风弃光电或低谷电的熔盐储能系统，是改善环境、促进电网削峰填谷、提高可再生能源利用率的有效途径之一，是一项值得大力推广的储能技术。

参考文献

[1]北极星风力发电网.2021年一季度全国新能源电力消纳评估分析[EB/OL].https：//news.bjx.com.cn/html/20210427/1149761.shtml，2021-04-27.

[2].吳玉庭等，基于弃风弃光或低谷电加热的熔盐蓄热供热技术及其评价. 中外能源，2017. 22（02）：第93-99页.

[3].吴玉庭，任楠，马重芳，等.独立熔盐蓄热电站技术及其评价

[J].储能科学与技术，2014，3（3）：191-196.

[4]王慧富等，熔盐槽式太阳能热发电站集热系统性能研究. 太阳能学报，2020. 41（06）：第317-325页.