冷热电三联产

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冷热电三联产插图北极星售电网讯:前言:当信息技术革命和能源转型携手一次次打破传统能源服务的壁垒时,综合能源服务进入大众视野,逐渐成为未来能源社会不可或缺的中坚力量。综合能源服务产业链涉及内容广泛,从前期能源系统的设计与规划,到能源传输与转换过程中的智能调控与存储,再到需求侧的数字化管理与能效优化等。,在能源领域深度融合各行各业,对经济、环保、就业等诸多方面都有好处。其中,供给侧能源装备和技术的选择,既是综合能源服务的底层环节,也是复杂综合能源系统的基石。本文将从综合能源服务的能源供应端入手,简要介绍该领域的一些关键设备和技术。在接下来的综合能源关键技术系列文章中,将详细介绍下面提到的9项关键技术,涉及技术原理介绍、技术发展与成熟、技术优势分析、技术经济、政策背景、具体项目案例、国内外发展对比等不同单元。

(来源:微信微信官方账号“传播网”作者:于今华晨)

一、冷热电联供的CCHP

CCHP作为传统热电联产的延伸,在空之间,不仅可以满足发电需求,还可以释放热量作为副产品循环利用,作为采暖、热水和制冷的热源。CCHP由燃气发动机、发电机、热交换器和吸收式制冷器组成。气体发生器负责产生热量和电能,余热将被输送到吸收式制冷机产生冷量。这种技术经常应用于建筑物中的空空调设备,可以改变吸收式制冷机产生的电能与废热的比例,以满足特定的要求。

与独立的供热和动力系统相比,CCHP系统不仅提高了能效,节约了能源,而且降低了燃料和能源成本,因此具有更大的经济效益。CCHP与沼气等可再生能源的结合,进一步促进了能源转型,同时通过二氧化碳减排促成了日益严重的温室效应,潜力不容忽视。

二。电池技术

近年来,电池技术的研究越来越受到重视。仅在2019年上半年,世界各国在电池技术上的投资就超过了14亿美元。目前在电池领域,不同类型的电池正在不同的应用场景下发挥优势。电池技术的快速发展也加快了全球能源转型的步伐。

电池技术有很多种,其中最常见的锂离子电池的效率为80%至85%。不需要复杂的安装条件,具有寿命长、输出功率大的特点,但安全性能稍差,对电池管理系统的要求更高,电池系统的成本也更高。目前主要应用于调频、调压、调峰、电动汽车和光伏储能系统,未来在汽车行业的市场需求非常可观。铅酸蓄电池总效率约为70% ~ 75%,通过控制过充反应可以提高安全性能,不需要复杂的电池管理,短期摊销和初期投资相对较低,但对通风要求高,循环寿命有限。目前主要应用于调频、调压、不间断电源、光伏储能系统和孤岛电网,未来若能建立完整的自动化生产线,应用规模将继续扩大。此外,熔盐电池的总效率约为68%至75%。这些电池能量密度高,使用寿命长,约15至20年,钠硫资源原料成本低,但其工作温度很高,在使用过程中可能带来潜在危险。目前主要应用于调频、调峰、电动汽车、孤岛电网和不间断电源。

三。电转气技术

天然气和天然气基础设施具有很高的脱碳潜力,因此它们是基于可再生能源的未来能源体系中的必要组成部分。电力基础设施与天然气基础设施的衔接发挥着重要作用,不仅可以更好地整合可再生能源,还具有经济效益,在满足能源可持续和供应安全的前提下,进一步优化能源供应体系。因此,电转气技术,即P2G,是未来能源供应的一大趋势。

P2G技术的核心原理是通过电解水反应产生氢气,与大量甲烷混合进入天然气管道,或者进一步转化为甲烷或其他合成气。与可再生能源和电力的结合不仅可以减少二氧化碳的排放,还可以实现长时间几乎无损耗的储存。“绿色”氢气几乎可以用于工业和交通运输的所有领域,如区域铁路运输电气化、降低公共交通中柴油车的使用率等,还可以为工业领域带来诸多脱碳潜力。目前,P2G面临的最大挑战仍然是能源转换效率低(约50%-70%)和成本高。然而,不可忽视的是,电解水制氢的成本降低已经取得了快速进展。根据过去几年的经验,如果电堆产量翻倍,成本降低20%左右是可行的。鉴于产量仍然很低,可以看出P2G经济仍有进一步改善的巨大潜力。

相变储能技术

在建筑领域,相变储能材料常被用于大容量蓄冷蓄热。一般与供暖系统或建筑材料相结合,可以成为建筑构件的一部分,如内墙、地板,也可以配置在冷热源处,如蓄冰设备。近年来,相变储能材料通过与采暖通风系统相结合,在炎热的“被动房”中得到了很好的应用。

相变储能的原理是利用相变材料(PCM)的蓄热特性,将热量储存或释放在其中,从而调控PCM周围环境的温度,改变能量使用的时间空分布,提高能量使用效率。在吸热和放热过程中,材料温度恒定,可以在很小的温度范围内带来大量的能量转换过程,这是相变储能的主要特点。典型的相变材料包括水、无机盐和石蜡,并具有以下主要特性:

化学性质:化学性质在反复相变过程中稳定,可多次循环使用,环保、无毒、安全。

物理性能:材料相变时,体积变化小,易于储存;在放热过程中,温度稳定变化。

经济方面:材料更便宜,更容易准备;常见的相变状态中,固-气相变和液-气相变由于体积变化较大,应用较少,固-固相变本身较少,固-液相变成为应用的主流。

动词 (verb的缩写)氢技术

氢气不仅是传统化工生产领域的生产原料,也是一种非常灵活的能源载体。它是除了电之外少有的零排放能源载体之一,燃烧后的唯一产物是水。氢气作为一种能源载体,在交通、工业、建筑等各个领域的能源供应中发挥着重要作用。结合燃料电池技术,可以大大提高未来低碳能源系统的运行灵活性。

目前,氢能产业正处于氢从工业原料向能源利用转化的初级阶段,引起了各国的关注。日本东京制定了一套专门发展氢能的计划。制氢设备、运输设备、加氢站等基础设施的建设是发展氢能的第一步,也是氢能发展即将面临的最大挑战。在其产业链的每一个环节,基础设备的成本都不容小觑。氢能作为一种灵活的二次能源,可以有效结合电网、供热管网和各种终端燃料的利用,促进供能端的一体化,实现多能互补,提高能源利用效率。例如:

通过大型燃料电池,可以将氢能再次转化为电能,实现电网的调峰调频。

按一定比例混入燃气管网,实现与热力管网的耦合。

用作家庭和汽车用户的终端燃料。

6.高效冷凝锅炉

在将天然气转化为热能的过程中,与常规锅炉相比,冷凝式锅炉在消耗相同气体的情况下,可以产生更多的能量。传统的锅炉烟气温度在110℃-200℃左右。冷凝式锅炉的冷凝燃烧技术可以将烟气温度降低到50℃,将部分烟气冷凝成液体,吸收烟气由气变液的热量,即回收原来被烟气带走的热量,从而充分利用热量,大大减少热量损失。所以热效率比普通锅炉高很多,达到98%。

此外,冷凝式锅炉还具有全预混燃烧功能,避免了空燃气与燃气不匹配造成的不完全燃烧和资源浪费。冷凝式锅炉的燃烧室往往采用不锈钢材料,比普通铜铝材料具有更高的耐酸性和耐腐蚀性,因此其寿命可达20年以上,从投资角度来看具有可观的经济价值。总的来说,冷凝锅炉不仅环保,而且更加经济节能,在欧洲已经得到了广泛的应用。随着技术的发展,不仅在传统工业领域,冷凝锅炉在家庭中的使用比例也在逐年增加。未来,随着能源转型和节能减排政策的实施,冷凝式锅炉将成为供热行业的一大趋势。

七。热泵技术

在新能源供热技术中,热泵是一个非常突出的代表。其原理是利用制冷系统的热循环过程,将室外空燃气、循环水或地热能等低温热源传递给高温物体,用于加热水或采暖。为了将能量从低温热源转移到高温热源,热泵需要从外部获得电能。流动温度越高,对电能的需求越大。因此,低温热源(如地下水、水或空气体)与供热能量(如供热的流动温度)的温差应尽可能小。热泵制冷管路中的特殊阀门可以使制冷循环反向,因此热泵既能制热又能制冷空。

常见的热泵类型有空燃气热泵或空气水热泵,可以将周围空燃气或废气中的热量传递到需要供暖的房屋中。由于巧妙运用了冷媒、压缩和加热技术,无论是夏季高温还是冬季零下温度都可以使用。水热泵(又称水-水热泵)需要从相对温暖的地下水中提取热量,然后将其导回。为了保护土壤和地下水,这种热泵往往需要审批后才能使用。此外,还有一种地热热泵,可以通过探头或地面集热器直接吸收地热能,非常方便,应用广泛。热泵不仅低碳环保,而且相对安静,可以在较小的建筑面积内使用,因此已经越来越多地应用于现代供暖系统和家庭领域。从经济角度来看,从长远来看,它比传统的供热和制冷系统更有优势,因为它不需要额外的燃料费用。

八。生物质能

随着近年来可再生能源的扩大,生物质在能源领域的应用不断发展。可以通过热处理过程,如焚烧、气化和热解,或通过细菌分解技术,以热能、气体或液体燃料的形式从生物质中提取能量。在这一过程中产生的热水或蒸汽也可作为发电机的动力源,因此常与热电联产设备配套使用。

生物质能有很多种,其来源包括:

伐木废料、残枝、残叶、锯末等林业资源,以及贝壳、石头等林业副产品;

玉米秸秆、甘蔗渣等农业资源。以及来自农业加工工业的废物,如稻壳等。

生活污水,如厨房排水、粪便污水、洗衣排水等。城市居民生活、商业和服务业;

工业有机废水,如酒精、糖、食品、制药、造纸、屠宰等生产过程中排放的废水,富含有机物;

城市固体废物,如居民生活、商业和服务垃圾以及少量建筑垃圾等。

生物质能在替代化石能源、产品多样性、可回收性和环保性方面的优势不言而喻。此外,生物质能还有利于创造就业市场,拉动内需。同时可以通过自主生产燃油在一定程度上打压油价,未来发展潜力巨大。

9.物联网虚拟电厂

物联网是指通过射频识别等信息传感设备将所有物品与互联网连接起来,实现智能识别和管理。虚拟电厂基于物联网,通过分布式电源管理系统将电网中的分布式电源、可控负荷和储能装置聚合成虚拟的可控集合体,参与电网的运行和调度,协调智能电网和分布式电源之间的矛盾,充分挖掘分布式能源给电网和用户带来的价值和效益。

虚拟电厂= DG)+储能设备+可控负载+通信系统。

虚拟电厂的提出是为了整合各种分布式能源,包括分布式电源、可控负载和储能装置。在虚拟电厂中,分散在配电网中的清洁电源、受控负荷和储能系统组合成一个专门的电厂参与电网运行,各部分与能量管理系统(EMS)相连。通过智能电网的双向信息传输,控制中心利用EMS系统统一调度协调机端潮流、受端负荷和储能系统,达到降低发电损耗、减少温室气体排放、优化资源利用、降低电网峰值负荷、提高供电可靠性的目的。未来,虚拟电厂将凭借其各种优越的特性,进一步“入侵能源市场”。

原标题:盘点综合能源九大关键技术

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