2021年10月24日，國(guó)務(wù)院印發(fā)關(guān)于《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》的通知，通知明確以鋼鐵為主的高載能行業(yè)將率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，這對(duì)全國(guó)整體實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰具有重要影響，同時(shí)對(duì)鋼鐵企業(yè)加快綠色低碳轉(zhuǎn)型提出了更高的要求。

一、儲(chǔ)熱在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的資源、能源瓶頸制約，開(kāi)展余熱余能的回收利用是降低鋼鐵生產(chǎn)能源消耗的有效方式。目前，鋼鐵廠的余熱回收利用主要是通過(guò)汽化余熱鍋爐回收熱能，采用蒸汽儲(chǔ)熱器存儲(chǔ)熱能，利用低品質(zhì)飽和蒸汽發(fā)電實(shí)現(xiàn)余熱的回收和利用，而高溫?zé)崮芾寐什桓撸嬖谳^大的能源浪費(fèi)。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，鋼鐵行業(yè)存在較大的節(jié)能潛力，尤其在煤氣及蒸汽耦合利用等方面存在較大的提升潛力；同時(shí)鋼鐵行業(yè)擁有豐富的二次能源，但該能源具有間歇性、波動(dòng)性及品質(zhì)參差不齊的特征。在新的發(fā)展形勢(shì)下，將成熟的儲(chǔ)熱系統(tǒng)在鋼鐵生產(chǎn)中創(chuàng)新應(yīng)用前景非常廣闊。

思安新能源股份有限公司研發(fā)的儲(chǔ)熱技術(shù)回收高溫余熱，可以保持高溫余熱的高品質(zhì)熱能優(yōu)勢(shì)，降低高溫?zé)煹罁Q熱器設(shè)計(jì)難度和成本，采用高參數(shù)蒸汽發(fā)電，可以大幅提高發(fā)電量，有利于鋼鐵企業(yè)降本增效，具有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

另外，思安新能源儲(chǔ)熱發(fā)電方案，可以快速調(diào)節(jié)蒸汽輸出、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率，具有很強(qiáng)的發(fā)電靈活性，適合跟蹤用電負(fù)荷波動(dòng)，也可用于電網(wǎng)調(diào)峰。

二、儲(chǔ)熱調(diào)峰解決方案

1、總體思路

基于鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電和余熱發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀，依托思安新能源具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的固體儲(chǔ)熱、熔鹽儲(chǔ)熱等儲(chǔ)熱技術(shù)以及能源數(shù)字化平臺(tái)，結(jié)合分時(shí)電價(jià)、電力交易等多能協(xié)同控制技術(shù)，強(qiáng)化鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)可調(diào)節(jié)能力，使其具備承擔(dān)削峰填谷，促進(jìn)新能源消納等重要調(diào)峰功能，解決大規(guī)模可再生能源引入導(dǎo)致的區(qū)域源荷不匹配等問(wèn)題，增強(qiáng)源網(wǎng)荷互動(dòng)能力，平衡區(qū)域用能，全面優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)并提升能源利用價(jià)值。

該公司將儲(chǔ)熱裝置與目前現(xiàn)有的煤氣發(fā)電、余熱發(fā)電進(jìn)行耦合，利用儲(chǔ)能技術(shù)將高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、熱煙氣的熱量進(jìn)行存儲(chǔ)，減少余熱余能資源的浪費(fèi)，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)組工況，可大幅提高自發(fā)電率；與分時(shí)電價(jià)的峰谷平實(shí)行錯(cuò)峰發(fā)電，通過(guò)科學(xué)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)用能成本的優(yōu)化，獲得穩(wěn)定可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、儲(chǔ)熱調(diào)峰解決方案

基于負(fù)荷分析和機(jī)組調(diào)峰能力，依托該公司儲(chǔ)熱調(diào)峰系統(tǒng)，耦合原有煤氣發(fā)電機(jī)組和余熱機(jī)組，除原機(jī)組外，新增部分主要配套煤氣燃燒系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)存系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、煙氣余熱回收系統(tǒng)、煙氣固體儲(chǔ)熱系統(tǒng)，配套電氣、熱控、儀表、土建工程等。

2.1煤氣機(jī)組儲(chǔ)熱技術(shù)路線

（1）基本原理。儲(chǔ)熱系統(tǒng)與原煤氣發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，通過(guò)存儲(chǔ)煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量，控制向汽輪機(jī)輸送的主蒸汽參數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰目的。儲(chǔ)熱采用燃燒煤氣加熱熔鹽進(jìn)行儲(chǔ)存熱量，高溫?zé)煔饨?jīng)余熱回收后送入煤氣發(fā)電脫硫。放熱采用儲(chǔ)存的高溫熔鹽與給水換熱，產(chǎn)生主蒸汽和再熱蒸汽，并入汽輪機(jī)發(fā)電。

（2）運(yùn)行原則。儲(chǔ)熱系統(tǒng)與原煤氣發(fā)電系統(tǒng)協(xié)作運(yùn)行，工藝系統(tǒng)設(shè)備主要包括：熔鹽加熱及余熱回收系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)存系統(tǒng)、熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)、配套的公輔設(shè)施等。其中儲(chǔ)熱系統(tǒng)給水由原煤氣發(fā)電系統(tǒng)供應(yīng)；儲(chǔ)熱系統(tǒng)煙氣并入原煤氣發(fā)電系統(tǒng)；儲(chǔ)熱系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽并入原煤氣發(fā)電系統(tǒng)。

（3）熔鹽儲(chǔ)熱優(yōu)勢(shì)。一是調(diào)峰能力大。利用熔鹽能量密度高、高溫下穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，可進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)熱調(diào)峰發(fā)電，可發(fā)電約100兆瓦的儲(chǔ)熱發(fā)電規(guī)模。二是安全穩(wěn)定性高。產(chǎn)生不同參數(shù)的蒸汽，有效解決了高、中壓缸進(jìn)氣不均造成汽機(jī)推力不平衡問(wèn)題，避免再熱器進(jìn)氣量不足過(guò)熱的問(wèn)題。

（4）儲(chǔ)熱介質(zhì)：熔鹽（二元鹽）

2.2 煙氣儲(chǔ)熱技術(shù)路線

（1）基本原理。儲(chǔ)熱調(diào)峰系統(tǒng)與原余熱發(fā)電系統(tǒng)協(xié)作運(yùn)行，通過(guò)存儲(chǔ)高溫?zé)煔獾臒崃浚刂七M(jìn)入余熱鍋爐的煙氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的目的。對(duì)于燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐等波動(dòng)較大的熱源，設(shè)置儲(chǔ)熱裝置在煙氣量大或煙氣溫度偏高時(shí)，將鍋爐入口煙氣通過(guò)接出的分支管道，分流給煙氣儲(chǔ)能裝置進(jìn)行熱量?jī)?chǔ)存；當(dāng)煙氣不足時(shí)，儲(chǔ)熱裝置切換到放熱模式，將儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)的熱量以煙氣的形式放熱進(jìn)入鍋爐，維持鍋爐進(jìn)口煙氣量和煙氣溫度的穩(wěn)定，從而維持汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)汽量和進(jìn)汽溫度的穩(wěn)定，增加機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)用戶用電有峰谷價(jià)差時(shí)，將谷電時(shí)段進(jìn)入燒結(jié)余熱鍋爐的部分煙氣分流進(jìn)入煙氣儲(chǔ)能裝置進(jìn)行熱量存儲(chǔ)，在峰電時(shí)將熱量放出；通過(guò)煙氣儲(chǔ)熱裝置將部分谷電發(fā)電量轉(zhuǎn)移至峰電時(shí)間段，獲取峰谷電價(jià)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）運(yùn)行原則。該公司研發(fā)的新型固體儲(chǔ)熱產(chǎn)品，煙氣儲(chǔ)熱裝置基于顯熱儲(chǔ)熱的原理，采用余熱鍋爐高溫?zé)煔庾鳛闊嵩矗M(jìn)行加熱儲(chǔ)熱體。加熱過(guò)程中，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)儲(chǔ)熱體放熱，儲(chǔ)熱材料逐漸升溫，加熱出口煙溫逐漸上升；放熱過(guò)程，低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)儲(chǔ)熱體后被加熱，材料逐漸降溫，放熱出口煙溫逐漸下降。

（3）儲(chǔ)熱裝置。儲(chǔ)放熱過(guò)程氣體流向相反，隨著流動(dòng)，氣體中的煙塵沉降至底部灰斗，通過(guò)輸灰器連通沿流程方向的排灰口，將裝置底部灰輸送至端部，從而排出設(shè)備。如果煙氣含塵量較小，可不設(shè)灰斗及排灰結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

（4）儲(chǔ)熱材料。該公司在耐熱混凝土體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化配合比、添加改性物質(zhì)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝等手段，通過(guò)數(shù)年研發(fā)與大量實(shí)驗(yàn)，提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)和體積熱容的同時(shí)，顯著提升了材料的力學(xué)性能（＞80兆帕），保證材料使用壽命。儲(chǔ)熱材料主要原材料為玄武巖、安山巖、輝綠巖、花崗巖、石英巖，輔助以改性礦物添加劑、高性能外加劑。

2.3 源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化技術(shù)路線

源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化是電力行業(yè)堅(jiān)持系統(tǒng)觀念的內(nèi)在要求，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的客觀需要，是提升可再生能源開(kāi)發(fā)消納水平和非化石能源消費(fèi)比重的必然選擇，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

（1）基本概念

源（余熱利用、土地及資源利用）——太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源、企業(yè)土地資源，配置光伏發(fā)電、風(fēng)電。

網(wǎng)——供電線路、新建配電網(wǎng)、變電站。

荷（生產(chǎn)用負(fù)荷）——連續(xù)性生產(chǎn)用電，如風(fēng)機(jī)；可間斷生產(chǎn)用電，如磨機(jī)。

儲(chǔ)（儲(chǔ)熱調(diào)峰、柔性調(diào)節(jié)）——實(shí)現(xiàn)源側(cè)余熱機(jī)組、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電柔性調(diào)節(jié)，保證負(fù)荷側(cè)供電。

余熱利用——充分挖掘企業(yè)自身資源優(yōu)勢(shì)，提高自身供能比例。

土地利用——充分挖掘生產(chǎn)線周邊恢復(fù)礦山資源優(yōu)勢(shì)，提高自然資源利用率。

柔性調(diào)節(jié)——利用儲(chǔ)熱調(diào)峰、能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新能源就地消納。

（2）實(shí)施路徑

依托高耗能企業(yè)變電站、配電網(wǎng)等存量資產(chǎn)，建設(shè)“光伏+儲(chǔ)能+電動(dòng)汽車(chē)充換電+電力負(fù)荷聚合優(yōu)化調(diào)度平臺(tái)”為核心的“光儲(chǔ)充云一體化”項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)園區(qū)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化管控與調(diào)度，最大程度上消納新能源，打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)“發(fā)－配－售一體化”綜合能源服務(wù)模式。

3、實(shí)現(xiàn)綜合價(jià)值

儲(chǔ)能調(diào)峰解決方案在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用：首先該公司可以解決熱能供求在時(shí)間和空間上的不匹配，提高能源利用效率的有效手段，給鋼鐵企業(yè)帶來(lái)三種直接收益：一是穩(wěn)定煤氣、蒸汽的參數(shù)提高余熱發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率；二是利用電網(wǎng)的谷價(jià)電生產(chǎn)，由儲(chǔ)熱系統(tǒng)將余熱儲(chǔ)存，在電價(jià)高峰時(shí)段用儲(chǔ)存的余熱發(fā)電，企業(yè)少用電網(wǎng)的峰價(jià)電，通過(guò)峰谷套利的形式獲得穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益；三是儲(chǔ)熱裝置還能解決爐側(cè)短時(shí)故障帶來(lái)的緊急停機(jī)、系統(tǒng)防凍等問(wèn)題。

其次，該公司的儲(chǔ)熱調(diào)峰解決方案使得鋼鐵企業(yè)具備穩(wěn)定的調(diào)峰能力，使得鋼鐵企業(yè)大規(guī)模引入新能源成為可能，從根本上優(yōu)化鋼鐵企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)，并獲得額外的調(diào)峰服務(wù)增值收益。

三、政策導(dǎo)向及應(yīng)用前景

1月26日，國(guó)務(wù)院新聞發(fā)布會(huì)披露，工信部與國(guó)家發(fā)改委等相關(guān)部門(mén)正在研究制訂新的產(chǎn)能置換辦法和項(xiàng)目備案的指導(dǎo)意見(jiàn)，逐步建立以碳排放、 污染物排放、能耗總量為依據(jù)的存量約束機(jī)制。同時(shí)對(duì)工業(yè)行業(yè)實(shí)施差別電價(jià)、電力交易方面的政策也在逐步出臺(tái)，以此來(lái)收緊碳排放、能耗總量等約束機(jī)制。因此，鋼鐵企業(yè)壓減產(chǎn)能的壓力愈加強(qiáng)烈且長(zhǎng)期存在。

2月份，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出提升可再生能源消納水平，推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展。鋼鐵企業(yè)通過(guò)建設(shè)以光伏和風(fēng)電為主的新能源，配備適當(dāng)規(guī)模的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，將形成企業(yè)用戶側(cè)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)”系統(tǒng)，大幅提升鋼鐵企業(yè)新能源綠應(yīng)用占比，同時(shí)發(fā)揮負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷協(xié)同優(yōu)化、需求響應(yīng)精準(zhǔn)化，減少削峰填谷的需求響應(yīng)影響。

在供給側(cè)和需求側(cè)改革雙重壓力下，對(duì)高耗能企業(yè)配置儲(chǔ)熱進(jìn)行調(diào)峰，是未來(lái)高耗能企業(yè)生存的重要手段。通過(guò)配置儲(chǔ)熱調(diào)峰的作用：一是在差別電價(jià)約束下，利用峰谷價(jià)差生產(chǎn)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。二是在減產(chǎn)、減排降耗約束下，通過(guò)調(diào)峰服務(wù)，促進(jìn)可再生能源消納，降低單位產(chǎn)能的碳排放，避免大量壓縮產(chǎn)能，減少企業(yè)損失。

鋼鐵企業(yè)擁有豐富的余熱資源，調(diào)峰潛力依然較大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，我國(guó)鋼鐵企業(yè)自發(fā)電裝機(jī)已超過(guò)40吉瓦，可調(diào)峰潛力較大。基于儲(chǔ)熱系統(tǒng)的鋼鐵源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目，可有效優(yōu)化鋼鐵企業(yè)能源結(jié)構(gòu)，并獲得較高的經(jīng)濟(jì)收益。據(jù)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，儲(chǔ)熱調(diào)峰解決方案在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用，會(huì)產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)收益，并得到大規(guī)模的應(yīng)用。

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