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      国家能源集团旗下研究院成功研发1000+℃超高温储热技术

      时间:?2021-07-09 11:08??来源:?投稿 ??编辑:?家宝 ??点击: ?

      为提高系统储热密度,提升储热品质,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院开发了一种创新型的超高温储热材料及储热技术。

       

      基于低碳院开发的这种炭基超高温储热材料,实现了储热温度超过900℃,并完成了1MW(8MWh)超高温储热系统的中试示范验证。

       

      低碳院研发的这种超高温储热材料具有优异的高温稳定性和热均匀性,材料使用温度超过3000℃,实验室储热系统储热温度已超过1200℃;热导率&gt;70W/mK,通过高温储热将储热密度提高至910kJ/kg以上,可以稳定供应320℃,1MPa高品质蒸汽,同时该技术可以供应超过900℃的热量。

       

      国家能源集团旗下研究院成功研发1000+℃超高温储热技术

      ▲ 常用储热材料热力学性能对比

       

      未来该系统将与光热、光伏、风电系统耦合,实现清洁能源在高温煅烧,煤化工高温热解等领域的应用。同时凭借超高温储热技术,该系统具有较高的再发电效率,可以将弃风弃光电量通过热存储实现再发电。目前团队正在电厂进行高温储热再发电的示范验证。

       

      低碳院高温固体储热装置升降温曲线与镁砖材料的固体储热装置进行了对比,升降温速率均高于镁砖材料的固体储热装置,分别高出52.39%和67.95%,对比如下图所示。

       

      国家能源集团旗下研究院成功研发1000+℃超高温储热技术

       

      示范运行效果显著

       

      2021年1月30日,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院MW级高温储热中试项目在河北省张家口市完成900℃的升温运行工作,装置最高储热温度达912℃,效率达到了97%以上,设备运行稳定,截止4月15日,该装置已为当地居民供暖近3个月。

       

      国家能源集团旗下研究院成功研发1000+℃超高温储热技术

       

      该项目是由国家能源集团北京低碳清洁能源研究院投资建设的第一个超900℃高温储热项目,储热功率1MW,储热量8MWh,可为当地提供1万余平米的居民供暖,该项目的储热材料具有导热系数高,储热温度高,强度大,储热密度大,热均匀性好等特点,其储热释热性能超过现有储热系统。该项目验证了低碳院超高温储热技术的可行性,为超高温储热技术在高品质工业蒸汽、光热发电、高温储热发电等应用奠定了基础。

       

      本装置是国内外首套超900℃高温储热装置,与镁砖体系相比,其储热密度提升70%。同时系统具备高温蒸汽供应能力及高储热再发电效率,可广泛应用于电力调峰、清洁供暖、工业蒸汽生产等领域。

       

      该系统与火电系统耦合,可以提高火电灵活调峰能力,系统效率超过90%,增加储热装置后,300MW火电机组每年可以减少4.1万吨CO2排放,投资回报周期3~5年。

       

      同时,该储热技术可以将再发电效率提升至52%,有效提升光热发电效率,通过建设光热发电站,300MW光热电站与火电站相比,每年可以减少69万吨CO2排放。通过创新的超高温储热技术应用于火电厂调峰,提高光热、风电等可再生能源上网比例,实现光热、风电资源的高效利用,对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。

       

      北京低碳清洁能源研究院隶属于国家能源集团,成立于2009年12月,是国家级海外高层次人才创新创业基地。目前设有北京、美国、德国3个全球研发基地,近700名员工,其中国外员工占比30%以上,50%科研人员具有博士学位。拥有国家能源煤炭清洁转换利用技术研发中心(国家能源局)、煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室、北京市纳米结构薄膜太阳能电池工程技术研究中心等重点科研平台。

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