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电伴(加)热——光热电站能量管理的“贴身保镖”

2020.01.16 来自:芜湖科华

目前,熔盐是光热电站应用最广泛的储热介质,其作为传热介质也正在成为一大趋势。但熔盐较高的凝固点为光热电站运行带来了一些难题。一旦温度低于熔盐凝固点,极易造成管路冻堵,甚至导致整个系统陷入瘫痪。为保证光热电站的安全稳定运行,储罐、管道、阀门、换热器等熔盐介质流通的设备一般都需加装电伴热、电加热装置。而不同技术路线、储热介质的光热电站,对电伴热、电加热的需求也不尽相同。


电伴热与电加热分别适用光热系统哪些环节?  


从定义上来讲,电伴热与电加热分属于不同的产品。电伴热是指用电能来补偿介质、设备的热量损失,维持介质、设备的所需温度,其目的在于“保温”。与电伴热不同,电加热是指用电能来提升介质的温度,其作用在于“加热”。


总的来说,二者的主要功能均是保证光热发电系统在热传导过程中,装置/设备等维持一定的温度,使导热介质顺利的将携带的能量进行转换。但不同的热量补偿方式决定了两者拥有不同的产品特性,以下表格比较了两者的优缺点:



鉴于不同的工作原理和优劣势,电加热与电伴热往往应用于同一光热发电系统中,但又因各自的产品特点,分别适用于不同的部位。



电伴/加热产品的选择与技术路线有无关系?  

针对不同技术路线的光热电站,对电伴热及电加热的需求有何不同?


二者的选择使用与技术路线并没有太大关系,而是与最低环境温度、介质的维持温度、介质最高温度、管道/设备尺寸等因素相关。与其说受到塔式或槽式电站技术路线的影响,不如说水工质、熔盐、导热油等介质对电伴热的影响更大。尤其是导热油,需要考虑到整个系统的防爆要求。


如何实现设计方案的“最佳配置”?  


目前,中国光热发电行业尚处于示范建设阶段,技术路线百花齐放,仅首批示范项目采用的细分技术路线就有8种之多。因此,在电伴/加热产品需求方面不同项目也呈现出了不同的个性化需求,相关产品的规格种类也随之增多,很多应用领域还需进行针对性设计。


与其他领域相比,光热发电领域应用的伴热产品加工工艺相对复杂,其难点主要表现在:伴热电缆在生产过程中的拉拔工艺、合格率等方面的控制;接头(预制回路)的加工过程中绝缘、耐压指标的控制等。


如何针对不同项目设计并提供最佳的电伴/加热方案及产品?


首先在进行方案设计时,应详细了解工艺流程,并密切配合流程的操作需求。不仅要考虑电伴热对象的特质(即材质、外形、介质流速、保温状况等),还要根据根据对象的温度需求,合理计算电功率,结合电伴热的特点,实现最优化匹配。


具体需要注意:


1、合适的维持温度值。

维持温度值以确保介质不凝固并预留合适余量值即可,不宜过分调高维持温度值。虽然调高维持温度值本身并不一定会给电伴热的设计带来很大的难度,但是会给整个电站的运行费用增加成本。如电能的浪费、电伴热的寿命等。


2、最好能提供电站的ISO图,以便于能准确地设计电伴热回路,评估电伴热成本。


3、对于阀门、仪表、设备等,最好能提供准确的外形尺寸、保温等相关参数,以便于在伴热设计过程中充分考虑余量。


4、对于有预热需求的工况,要合理评估预热时间。

由于导热介质、技术路线的不同,难以直接量化电伴热、电加热的初始投资成本。一般来说,其在整个光热电站中的投资占比约为1%—5%,影响因素主要有厂房建设、生产制造设备、环保设施、资金来源、生产线建成后的产出规模等。


优化设计方案,降低使用数量,控制回路数量均可实现降低成本的目的。

提升产品质量,降低故障率,从而降低备用的数量,也可达到降低成本的目的。


值得一提的是,电伴/加热的耗电量非常大。据了解,一个光热电站厂用电的比例约在10%左右,电伴/加热就占2%~3%。那么,可采取哪些措施降低其耗电量?


光热系统需要大量的预热、储热环节,从而衍生了“热能管理”需求。合理的预热和储热方案,再加上合理的温度控制系统,可以达到控制能耗的要求。


在光热电站的设计和建造的过程中,还可以通过以下三方面对电加/伴热的能耗进行控制:

1.根据对示范电站实际运行数据的统计分析结果,合理调整加热需求量和升温时间;

2.合理选择性能优良的保温材料和保温施工方案,减少不必要的热量损失;

3.研发并采用更加优良的导热工质,尽量减少因预防工质凝固所投入的加热能量。




相关线下活动:


第十届光热发电中国聚焦大会2020(3月25-26日,北京)

第五届光热发电中东北非大会2020(6月23-24日,阿联酋迪拜)


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