低碳技术 光伏发电余热制蒸汽技术
yj蓝天
yj蓝天 Lv.16
2023年04月22日 07:03:57
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低碳技术 光伏发电余热制蒸汽技术作为一种重要的生产能源,工业蒸汽的成本较高,目前分散式工业蒸汽,只能采用燃气锅炉生产,给企业带来沉重的负担。工业蒸汽用在工艺生产中,热量不会消失,只是从高品位降到低品位,最终排放到环境中。这样就存在两个问题,一是需要高昂的成本制取蒸汽,工艺生产成本高;二是大量余热排放,能源浪费严重。这种情况下,回收余热制蒸汽是一种理想的节能降碳模式,特别是在生产环节较短、蒸汽使用和位置接近的场合,就近取余热,产生蒸汽后就近消纳,各环节损耗很小。余热制蒸汽有两种技术路线,一种是吸收式热泵,一种是压缩式热泵。

低碳技术 光伏发电余热制蒸汽技术

作为一种重要的生产能源,工业蒸汽的成本较高,目前分散式工业蒸汽,只能采用燃气锅炉生产,给企业带来沉重的负担。工业蒸汽用在工艺生产中,热量不会消失,只是从高品位降到低品位,最终排放到环境中。这样就存在两个问题,一是需要高昂的成本制取蒸汽,工艺生产成本高;二是大量余热排放,能源浪费严重。这种情况下,回收余热制蒸汽是一种理想的节能降碳模式,特别是在生产环节较短、蒸汽使用和位置接近的场合,就近取余热,产生蒸汽后就近消纳,各环节损耗很小。余热制蒸汽有两种技术路线,一种是吸收式热泵,一种是压缩式热泵。

吸收式热泵路线以升温型热泵为核心,利用中温余热驱动,将一部分热量提升为高温热,另外一部分转化为低温热排放到环境中。该转化过程基本不消耗额外能耗,与原来100%热量排放的方式相比,相当于零成本制取了部分蒸汽,经济效益较好,这是该路线的优点。该路线的缺点同样明显:首先,需要较高温度的余热才能产生更高温度的蒸汽,这大大限制了该技术的使用范围;其次,转化效率较低,在50%以下,也就是说超过一半的热量还是扔掉了,还需要高成本蒸汽补充。

压缩式热泵路线利用电能驱动,回收余热产生高温热量。与吸收式热泵路线相比,压缩式热泵的优点明显:首先,与吸收式热泵相同的高温余热条件下,压缩式热泵的余热回收量更大,产生的蒸汽完全满足工艺用热,实现自循环;其次,可以利用更低温度的余热,通过多级提温制取蒸汽,适用范围更广。该路线的最大问题在于,需要消耗较多的电能,余热温度越低,电能占比越高。这样一来,很多项目需要电力增容,难度较大、成本较高,甚至无法应用。

与此同时,双碳政策下,光伏发电技术蓬勃发展,很多厂房都安装了光伏发电系统。这与压缩式热泵制蒸汽技术形成极好的互补,结合为光伏发电余热制蒸汽技术

光伏发电余热制蒸汽技术利用光伏发电量(包括储能电池电量)驱动压缩式热泵回收余热产蒸汽,具有一举多得的效果:

首先,光伏系统解决了电力增容的难题,特别是加装储能装置进行电源管理的光伏系统,产生的电量完全可以满足余热制蒸汽的需求。

其次,压缩式热泵余热制蒸汽的电价可以按照光伏上网电价计算,这个价格比工厂用电价格低,蒸汽成本得到进一步降低。

第三,光伏系统的储能装置还可以实现峰谷电的调节,即使受天气影响光伏电量不足以驱动余热制蒸汽系统,储能装置也可以蓄存低谷电,相当于增加了生产时段的电力供应能力。

第四,余热制蒸汽系统将部分光伏电量就地消纳,减少了分布式光伏系统对电网的冲击,有助于电网的调度优化。

总之,光伏+储能+余热制蒸汽系统与工厂峰谷电价相配合,既降低了余热制蒸汽的用电成本,又通过余热利用降低了蒸汽成本,还解决了光伏无序上网问题,是“光伏+”技术的典型应用。

光伏发电余热制蒸汽技术是未来工业蒸汽制取的重要绿色低碳技术,具有很高的推广价值。

 

 


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