大容量固体电制热储热系统提高清洁能源消纳技术应用解决方案
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背景介绍电制热储热消纳弃风的技术路线电制热储热技术参与热电机组灵活性改造风电清洁供暖01
02
03
04应用情况
05
章节01背景介绍P art
东北地区西北地区华北地区22.9%19%10.3% 4.4%6.8%1%5.2%1.4%2.3%2.2%1.6% 1.1%1.1%2011201320142015201620172018208162290
3394971232774192012弃风电量（单位：亿kWh）
项目背景和挑战：国家战略需求
我国风电装机容量位列世界第一，但面临严重弃风问题。
9省
限制装机规模年最大弃风电量497亿
17份发文力促解决弃风严重影响风电产业发展黑龙江吉林
辽宁河北山东福建江西安徽湖北湖南广东广西上海
河南
山西内蒙古陕西
宁夏甘肃青海四川贵州
云南西藏新疆江苏浙江北京天津海南
台湾
重庆
项目背景和挑战：储能与弃风消纳
消纳北方供暖期弃风是破解弃风难题的突破口
弃风与北方供暖在地域、时间上高度吻合储“电” 现状技术限制
大规模成本高投资成本
地理
条件
抽水蓄
能
电池储能建设周期长不匹配因素 不匹配 不匹配储能技术需求-------------------匹配弃风规模电压等级高-------------------
造价低产品寿命长
风电水电
主
要调峰亟需突破三项难题！
丹麦等新能源发展先进国家（风电电量占比>50%）
缺乏与弃风的协调运行技术
电制热储热辅助调峰
国外当前技术储能容量MWh
小
电压等级
10kV 低高66 kV 以上无法与大规模弃风相匹配未直接参与电网调度项目需求技术大GWh
1. 大容量电制热储热装置结
构设计、高电压接入难题
电制热
储热
热电联产
机组
2. 电力、热力系统整体
分析与调度优化难题
大规模
弃风
提升
消纳
高
效
、
充
分
消
纳
3. 电制热储热与热电机组、弃风间的自动协调控制难题
快
速
、
准
确
跟
随
电、热统一调度
P art 章 节02电制热储热消纳弃风的技术路线
研发背景及难点创新性
电制热储热整体容量规划
66kV
>500℃30℃
力场
磁场
热场
电场
流场
热电
大功率、大容量
储热装置结构设
计
1
大温差、高电
压绝缘套管
2
3
【 创新点 】电-热-磁-流-力”多物理场耦合
电制热储热整体容量规划
66kV
>500℃
30℃
力场
磁场
热场
电场
流场
热电
大功率、大容量储
热装置结构设计
1
大温差、高电
压绝缘套管
2
3
热场流场力场磁场电场
结构设计优化提高储热功率
【 问题解决
设计准则
设计参数
设计结果
设计目标
表面负荷
加热功率均匀分布
加热元件表面负荷
场强梯度均匀，耦合小
分压阻值
制备形参热变形最小磁应力最小
体孔隙率加热孔距
温度场、速度场协同
换热流道孔径比
高功率、高密度
蓄热体温度ΔT标准
偏差最小（<2o C/cm）
【 问题】
在大温差下普通套管问题与改进方案
整体电场和温度分布图
高温引起的套管端部电场强度发生击问题：大温差套管失效问题
方案：材料与结构改进方案
改进材料和结构后
石英绝缘 主动气体冷却
绝缘有效
“固体电蓄热装置”是新能源消纳清洁供暖的一种重要补充,产品适配多种电压等级
380V/900/6000V/ 10kV/35kV/66kV) ,高效、经济、节能安全可靠、减少环境污染的新型电加热设备。成为当前新能源消纳的最主要形式。
热水型
通过气水换热器与循环水系统中的水进行热交换，热水由循环水泵经供暖系统运送到供暖设备末端（比如暖气
片），达到供热、供暖的目的。
热风型
通过风温调控装置对热风温度进行调控，来达到生产需求的热风温
度。
根据用户的需求，装置通电后可为用户提供热水或热风或蒸汽。可分别用于不同场景。
蒸汽型
通过蒸汽发生器使热风和给水进行热交换，加热水沸腾生成蒸汽。由负载水泵将蒸汽提供至末端设备中，以达到为供暖、生产提供蒸汽的目的。
P art
章 节
03
电制热储热技术参与热电机组灵活性改造
电力辅助服务市场政策
已正式运行的市场运行规则
《东北电力辅助服务市场运营规则补充规定》
《福建省电力辅助服务（调峰）交易规则（试行）》《山西电力风火深度调峰市场操作细则》
《山西电力调频辅助服务市场运营细则》
《甘肃省电力辅助服务市场运营规则（试行）》
《宁夏电力辅助服务市场运营规则（试行）》
山东、新疆、宁夏、广东、山西、重庆、华北、华东、西北、江苏、蒙西等电力调峰、调频辅助服务市场也已经先后启动模拟运行或试运行，将结合实际情况陆续转为正式运行。