中國儲能網(wǎng)訊：11月24-26日，由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務(wù)廳、長沙市人民政府、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合主辦，100余家機構(gòu)共同支持的湖南（長沙）電池博覽會暨第二屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會在長沙圣爵菲斯大酒店召開。此次大會主題是“新能源、新機遇、新高度”。
會議期間，組委會邀請了東方電氣集團東方汽輪機有限公司總設(shè)計師分享主題報告《東方汽輪機儲能產(chǎn)品介紹》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
范小平：各位來賓，各位專家，大家好。我是東方汽輪機總設(shè)計師范小平，很抱歉因為疫情原因，我不能到現(xiàn)場為大家分享交流，也很榮幸能通過視頻方式在本屆儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會為大家介紹我們東汽的儲能產(chǎn)品。我的匯報主要包括以下四個部分，分別是目前儲能技術(shù)發(fā)展概況，東汽的主要儲能產(chǎn)品，以及東汽與儲能相關(guān)的關(guān)鍵核心技術(shù)和部分新型儲能的應(yīng)用場景分析。
2020年9月中國明確提出3060碳達峰碳中和目標(biāo)，以及2021年3月中央財經(jīng)工作委員會第九次會議提出，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，電力行業(yè)的電源結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)形態(tài)、運營方式都將發(fā)生巨大變化，儲能的地位日益重要，尤其大規(guī)模儲能將成為我國新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐。隨著電能的逐步應(yīng)用，從1799年意大利物理學(xué)家研發(fā)出化學(xué)電池組開始，多種不同的儲能技術(shù)逐漸涌現(xiàn)，并取得商業(yè)應(yīng)用，包括抽水蓄能、飛輪儲能，壓縮空氣儲能、鋰電池儲能以及新型二氧化碳儲能等儲能方式。目前各種儲能都因為各自的特點，服務(wù)于儲能市場的各個賽道中，并未形成完全的技術(shù)替代。
目前中國的儲能產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展期間，儲能產(chǎn)品正在向著規(guī)?；?、大型化、智慧化方向發(fā)展，同時對所有儲能形式的安全可靠性提出了更高的要求。在所有儲能產(chǎn)品中，抽水蓄能目前還占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，除它之外的新型儲能正飛速發(fā)展，它們共同構(gòu)成支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備。國家發(fā)改委和新能源局提出到2025年，新型儲能裝機規(guī)模將達3000萬千瓦以上，到2030年將實現(xiàn)全面市場化發(fā)展，同時“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案，針對部分重點儲能產(chǎn)品提出了具體的要求。
下面為大家介紹東汽儲能產(chǎn)品，首先對東汽進行一個簡單介紹。東方電氣集團是國資委直屬的重要骨干企業(yè)，是全球業(yè)務(wù)門類和品種最完整的發(fā)電設(shè)備制造集團，擁有水電、火電、核電、氣電、風(fēng)電、太陽能，六電并舉的研制能力，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)量累計超過6億千瓦。東方汽輪機有限公司是東方電氣集團下屬二級企業(yè)，長期致力于透平設(shè)備研制，累計交付發(fā)電設(shè)備總?cè)萘砍^5億千瓦，出口30多個國家，擁有國家重點實驗室、院士工作站、博士后工作站，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。東汽目前主要業(yè)務(wù)涉及八大產(chǎn)業(yè)，包括傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的重型燃機、火電和核電汽輪機、工業(yè)汽輪機以及配套的電站服務(wù)，同時還包括特種裝備研制，新能源工程總包，還有諸如SCO2發(fā)電，ORC發(fā)電，壓差發(fā)電等新產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，以及我們目前正快速發(fā)展的儲能產(chǎn)業(yè)。
儲能是東汽積極落實國家政策，推動科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型而重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。東汽一直以來致力于旋轉(zhuǎn)機械的研發(fā)制造，在此領(lǐng)域積累了豐富的工程經(jīng)驗和良好業(yè)績。因此，東汽儲能主要以物理儲能中的壓縮空氣儲能和二氧化碳儲能為主，致力于為用戶提供儲能系統(tǒng)、設(shè)備集成和系統(tǒng)解決方案。設(shè)備集成方面，我們可以為用戶提供壓縮機、膨脹機、換熱器等核心關(guān)鍵設(shè)備。系統(tǒng)集成方面，我們可以根據(jù)用戶需求提供單一的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，二氧化碳儲能系統(tǒng)，以及結(jié)合電化學(xué)儲能、飛輪儲能等多種儲能方式的系統(tǒng)集成，得益于我們豐富的能源綜合利用經(jīng)驗，我們可以根據(jù)用戶需求，為用戶提供城市綜合能源站、現(xiàn)代綜合儲能園區(qū)等儲能系統(tǒng)的綜合解決方案。
下面為大家介紹東汽的壓縮空氣儲能產(chǎn)品。壓縮空氣儲能是利用低谷電對空氣進行壓縮，并將高壓空氣密封在地下巖穴等儲氣室中，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣，推動透平發(fā)電的一種儲能方式。它可以有效解決大規(guī)模風(fēng)電光伏等新能源發(fā)電并網(wǎng)問題，同時通過大規(guī)模儲能技術(shù)，可以實現(xiàn)電網(wǎng)的“削峰填谷”，增強電網(wǎng)的經(jīng)濟性。一個典型的壓縮空氣儲能系統(tǒng)主要包含以下五個大系統(tǒng)，一是壓縮系統(tǒng)，它主要包含壓縮機和驅(qū)動電機，用來將電能轉(zhuǎn)換為壓縮勢能。二是膨脹系統(tǒng)，包含透平及發(fā)電機組，它主要將壓縮勢能轉(zhuǎn)化為電能。三是儲熱系統(tǒng)，主要是高低溫儲熱罐，用來儲存壓縮過程中產(chǎn)生的熱量。四是換熱系統(tǒng)，主要是一些換熱器設(shè)備，負(fù)責(zé)將儲能和釋能過程中的工質(zhì)熱量進行交換。五是儲氣系統(tǒng)，主要是地下巖穴或者是高壓儲罐，用來儲存高壓空氣。
目前壓縮空氣儲能電電效率可達60%-75%，在規(guī)模容量上它是僅次于抽水蓄能，適合建設(shè)大規(guī)模電站，它的儲能時間長，可持續(xù)工作幾小時乃至數(shù)天時間。它是一種物理儲能方式，主要核心設(shè)備是旋轉(zhuǎn)機械，因此它的使用壽命長，循環(huán)次數(shù)多，一般使用壽命可達30年以上，同時他的介質(zhì)是空氣，不燃爆，不產(chǎn)生任何有毒有害氣體，全生命周期無碳排放，因此它是一種綠色環(huán)保的儲能方式。壓縮空氣儲能技術(shù)路線有補燃式和非補燃式。國外最早投入商業(yè)運行的壓縮空氣儲能電站是德國的Huntorf電站，以及美國的Mclntosh電站，他們都是利用天然氣進行補燃，儲能效率大概在40%-55%左右。國內(nèi)的壓縮空氣儲能起步較晚，目前主要以非補燃式為主。最具有代表性的工程是江蘇金壇巖穴60兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目，今年5月份正式投入商業(yè)運行，系統(tǒng)設(shè)計效率60%。正在建設(shè)中的湖北應(yīng)城300兆瓦壓縮空氣儲能電站，是目前世界單機功率最大，儲能規(guī)模最大的壓縮空氣儲能項目，于今年7月開始正式建設(shè)。
東汽根據(jù)用戶儲能需求，在壓縮空氣儲能領(lǐng)域可以為用戶提供動力設(shè)備模塊、儲熱模塊、儲換熱模塊以及系統(tǒng)集成方案。在膨脹系統(tǒng)方面，我們可以提供成熟的10兆瓦到300兆瓦等級的空氣透平發(fā)電設(shè)備。壓縮系統(tǒng)方面，我們可以為用戶提供采用系列化方式設(shè)計的離心式或者軸流式壓縮機。在儲換熱系統(tǒng)中，我們可以根據(jù)不同工程需求提供各種等級的換熱器、儲熱罐等設(shè)備。同時我們也可以為用戶提供從10兆瓦時到1500兆瓦時等級的系統(tǒng)集成方案。在壓縮機設(shè)備方面，我們具有軸流式和離心式壓縮機的設(shè)計制造經(jīng)驗。
上面這張圖展示的是東汽具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的5萬重型燃機，它的壓縮機有17級葉片。下面這張圖展示的是東汽自主研發(fā)制造的，已經(jīng)通過行業(yè)鑒定達到國內(nèi)領(lǐng)先水平的18兆瓦天然氣管線壓縮機，它有3級離心葉輪。因此，東汽能夠為用戶提供大流量高壓比的各種形式的壓縮機設(shè)備。
空氣透平方面，東汽的傳統(tǒng)強項就是設(shè)計制造各種功率等級的高性能透平設(shè)備。同時我們各種高效通流技術(shù)的實驗驗證主要是通過空氣透平實驗來進行。因此在空氣透平研發(fā)制造方面，東汽具有國內(nèi)乃至國際領(lǐng)先水平。我們根據(jù)不同的系統(tǒng)方案和功率等級，已經(jīng)完成從小功率等級到300兆瓦等級空氣透平概念機組研發(fā)，可以快速為用戶提供性能最優(yōu)，安全可靠的透平產(chǎn)品。換熱器方面，東汽具備GB和ASME設(shè)計制造資質(zhì)，已經(jīng)為各大電廠提供了數(shù)百臺換熱器設(shè)備。在壓縮空氣產(chǎn)品業(yè)績方面，我們?yōu)槿蚴讉€非補燃式壓縮空氣儲能項目，江蘇金壇項目提供了透平發(fā)電機組，機組功率為60兆瓦，在整個機組安裝調(diào)試階段直到投運階段，設(shè)備各項性能指標(biāo)優(yōu)良，機組運行平穩(wěn)，實現(xiàn)了從啟動沖轉(zhuǎn)到滿負(fù)荷運行。溫態(tài)8分鐘，熱態(tài)7分鐘，5.5分鐘的快速啟停功能。今年7月湖北應(yīng)城300兆瓦級壓縮空氣儲能電站示范工程正式開工，東汽將為該項目提供一套壓縮空氣透平設(shè)備，項目建成后將在非補燃式壓縮空氣儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)單機功率世界第一，儲能規(guī)模世界第一，轉(zhuǎn)換效率世界第一等諸多目標(biāo)。
下面為大家介紹東汽二氧化碳儲能產(chǎn)品，二氧化碳儲能是壓縮氣體儲能的一種，它的原理與壓縮空氣儲能相似，利用的工質(zhì)是CO2，在儲能階段壓縮氣態(tài)二氧化碳存儲壓縮熱量，并將高壓二氧化碳在常溫下進行液化存儲。發(fā)電階段利用存儲的熱量加熱高壓液態(tài)二氧化碳，至高溫氣態(tài)驅(qū)動透平發(fā)電，最后又以常溫常壓的狀態(tài)返回到儲氣倉中，整個系統(tǒng)是一個閉式循環(huán)系統(tǒng)，儲熱介質(zhì)可以是水或?qū)嵊?，功率及容量等級可以根?jù)業(yè)主需求定制。目前我們配合的最大項目已經(jīng)做到1000兆瓦時。二氧化碳儲能的特點方面，它的效率跟壓縮空氣儲能相當(dāng)，為60%-75%，與抽水蓄能和壓縮空氣儲能相比，它主要有三方面優(yōu)勢：一是不受地理條件限制，建設(shè)選址對地理條件沒有特殊要求，適合廣泛建設(shè)。
二是運行過程中氣體的壓力保持不變，主輔機工況穩(wěn)定，效率高。三是儲存成本低，二氧化碳能量密度大，所需高壓儲罐體積小，造價便宜。在二氧化碳儲能產(chǎn)品方面，東汽可以根據(jù)用戶儲能需求，提供項目總包系統(tǒng)集成方案，標(biāo)準(zhǔn)化的儲能模塊動力設(shè)備模塊，在項目規(guī)模上目前可以做到1000兆瓦時以上，在氣液儲存設(shè)備中，我們可以根據(jù)不同容量需求，提供各個系列的氣艙和儲罐設(shè)備，這種氣艙目前廣泛應(yīng)用于諸如氣膜體育館，氣膜方艙試驗室，還有一些電廠的儲煤倉等方面，技術(shù)成熟可靠，設(shè)計壽命使用30年以上。壓縮機、膨脹機、換熱器等關(guān)鍵核心設(shè)備方面，與壓縮空氣儲能產(chǎn)品一樣，東汽具備各個等級的高性能產(chǎn)品提供能力。
今年8月在四川省德陽市舉辦的2022年世界清潔能源裝備大會上，東方汽輪機全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目順利竣工，各大發(fā)電集團及儲能相關(guān)企業(yè)紛紛對二氧化碳儲能表示出濃厚的興趣，目前已收到多家電力集團公司的合作意向，并正在對10余個應(yīng)用場景展開研究。這個二氧化碳示范項目容量規(guī)模為10兆瓦，20兆瓦時，同時配備50千瓦時的飛輪儲能，主要用來展示東汽的長時儲能和快速響應(yīng)方面的協(xié)調(diào)配儲能力。目前這個項目已經(jīng)建成，歡迎大家隨時來東汽參觀考察。
第三部分簡要介紹東汽與儲能相關(guān)的關(guān)鍵核心技術(shù)。系統(tǒng)集成方面東汽可以針對不同的應(yīng)用需求，提供從系統(tǒng)構(gòu)建、優(yōu)化、耦合到能源綜合利用的系統(tǒng)解決方案。東汽具有從單一的儲能系統(tǒng)構(gòu)建到設(shè)備級的系統(tǒng)優(yōu)化能力，可以根據(jù)能量型儲存介質(zhì)的持久性和功率型儲能介質(zhì)的快速性來設(shè)計不同場景需求的多系統(tǒng)耦合方案，最終為用戶提供能源綜合利用解決方案。
在設(shè)備研發(fā)制造方面，東汽歷經(jīng)10余年研發(fā)的TIOD智能優(yōu)化設(shè)計平臺，集成了熱力性能計算與大數(shù)據(jù)驗證了通流智能優(yōu)化設(shè)計手段，在大幅提升設(shè)計效率的同時可以確保東汽針對不同應(yīng)用場景快速設(shè)計高效通流方案。近五年來，東汽采用此通流設(shè)計平臺研發(fā)的近100臺投運機組，經(jīng)濟性指標(biāo)100%合格。東汽擁有行業(yè)唯一的多級空氣透平試驗臺，該試驗臺2009年建成，我們已經(jīng)擁有10余年空氣透平裝備開發(fā)經(jīng)驗，全面掌握空氣流動換熱等物理特性，完成了超過80余套葉珊及多級透平性能測試，積累了大量實驗數(shù)據(jù)。這一系列試驗成果可直接用于東汽高效空氣透平研發(fā)，也在完成空氣和水蒸氣物性轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，大量應(yīng)用于公司的火電機組。在火電機組應(yīng)用上，依托空氣透平實驗臺研發(fā)的自主通流技術(shù)，已在大功率汽輪機中大量投運，缸效率顯著提升，汽輪機熱耗均滿足合同要求。其中高壓缸效率領(lǐng)先行業(yè)平均水平2%，中壓缸效率領(lǐng)先行業(yè)平均水平1%以上，為用戶節(jié)能降耗作出較大貢獻。
東汽擁有國內(nèi)唯一的長壽命高溫材料重點實驗室，行業(yè)內(nèi)唯一的材料研發(fā)數(shù)字模擬工作站，我們不僅對各種高溫材料性能的掌握行業(yè)領(lǐng)先，而且可針對儲能產(chǎn)業(yè)相關(guān)材料進行進一步研究。在壓縮機技術(shù)方面，東汽在重型燃?xì)廨啓C研制過程中掌握了軸流壓氣機的設(shè)計制造技術(shù)，目前已經(jīng)完成多種型號的軸流壓縮機研制工作。離心式壓縮機技術(shù)方面，東汽擁有單機功率630千瓦的汽輪機實驗臺，單機功率25兆瓦的整機試驗臺，通過試驗臺試驗，已全面掌握離心式壓縮機核心技術(shù)，并在多個項目中成功應(yīng)用。東汽自主設(shè)計開發(fā)的獨立氣源站壓縮機，天然氣管線壓縮機，超臨界二氧化碳壓縮機等產(chǎn)品已完成多項性能試驗和專家評審，安全可靠性和經(jīng)濟性均達到設(shè)計要求。智慧產(chǎn)品方面，東汽開發(fā)了智慧產(chǎn)品運行平臺，根據(jù)用戶的需求，平臺既可以就地布置，也可以遠(yuǎn)程布置，平臺可以實現(xiàn)設(shè)備的運行及故障診斷，性能評估優(yōu)化，智能運行以及三維可視化等交互功能。在遠(yuǎn)程布置方面，有神華萬州，榆能橫山等電廠已經(jīng)接入東汽園區(qū)內(nèi)的智慧運行系統(tǒng)平臺，還有部分電廠正在實施。
第四部分與大家一起分享東汽針對新型儲能構(gòu)建的一些典型應(yīng)用場景。東汽圍繞新型電力系統(tǒng)對儲能大規(guī)模、多場景、高可靠性等需求，研發(fā)儲能系統(tǒng)的構(gòu)建優(yōu)化及多系統(tǒng)耦合的復(fù)合儲能系統(tǒng)集成技術(shù)，實現(xiàn)儲能能源梯級利用，為不同用戶提供綜合系統(tǒng)解決方案。
場景一：儲能+風(fēng)光等新能源，儲能可解決其消納能力差，不穩(wěn)定不可控等問題。我們推薦使用壓縮空氣或者二氧化碳儲能+飛輪儲能或電化學(xué)儲能的配儲方式，可實現(xiàn)平滑電網(wǎng)波動，跟蹤調(diào)度輸出，調(diào)峰調(diào)頻等功能，實現(xiàn)可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)。
場景二：火儲聯(lián)合調(diào)頻，目前很多電廠調(diào)頻響應(yīng)延時長，功率爬坡速度慢，調(diào)頻性能差，我們推薦用戶配備3%-5%發(fā)電機額定功率的電化學(xué)儲能和飛輪儲能，不僅能降低運行成本，同時可獲得相應(yīng)的調(diào)頻收益。
場景三：火儲聯(lián)合調(diào)峰，目前很多電廠調(diào)峰響應(yīng)較慢，爬坡速度低，調(diào)峰深度不夠，而且長期低負(fù)荷運行，發(fā)電設(shè)備磨損加劇，成本增加，我們推薦用戶配備10%-30%額定功率的二氧化碳儲能或者壓縮空氣儲能，不僅能有效緩解火電廠的調(diào)峰壓力，同時提高燃煤機組深度調(diào)峰的安全運行與節(jié)能減排性能，還能通過峰谷價差和調(diào)峰補貼的模式獲得相應(yīng)收益。
場景四：儲能+火電+ccus，隨著國家碳交易市場的日益成熟，各地政府都在大力推動煤電+ccus示范項目建設(shè)，我們的二氧化碳儲能與碳捕集和火電相結(jié)合，不僅能夠利用電廠余熱提高儲能系統(tǒng)的效率，同時能提高火電機組的經(jīng)濟性，而且二氧化碳捕集系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)完全可以耦合，使得整個系統(tǒng)變得十分簡單，建設(shè)運行維護成本低廉。
場景五：共享運營獨立的儲能電站。2021年7月，國家能源局印發(fā)關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見，明確新型儲能獨立的市場主體地位，鼓勵儲能作為獨立的市場主體參與輔助服務(wù)市場，鼓勵探索建設(shè)共享儲能。各地都開始為新型儲能的發(fā)展提供系列支持政策。獨立的儲能電站運營可在現(xiàn)貨市場、儲能租賃、容量補償?shù)确矫娅@得多種收益。
場景六：工業(yè)園區(qū)儲能。目前很多工業(yè)園區(qū)的用電費用峰谷價差大，且尖峰負(fù)荷高，持續(xù)時間短，對電網(wǎng)的負(fù)荷功率造成很大壓力，儲能技術(shù)的介入可以協(xié)調(diào)這種不匹配性，而且很多園區(qū)有壓縮空氣需求，單獨配有壓縮空氣供氣系統(tǒng)。因此，我們推薦配比壓縮空氣或二氧化碳儲能，將飛輪儲能或者電化學(xué)儲能，不僅能降低高峰期用電成本，實現(xiàn)峰谷套利，降低電費，還可為園區(qū)提供備用電源及壓縮空氣，這是依靠外部電量輸入為主的能源消費地區(qū)，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
場景七：儲能+綠色建筑。目前很多大型商場或交通樞紐如地鐵站等主要用電負(fù)荷集中在高峰期，單獨配備空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)耗電量大，投資成本高，我們可以為其配備小型的壓縮空氣儲能裝置，不僅能實現(xiàn)其自主供電，賺取峰谷價差，還可實現(xiàn)自主供暖供熱，取消空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)約系統(tǒng)常年耗電成本。
最后，我的匯報就到這里，感謝各位專家領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)真聆聽， 歡迎大家與東汽進行深入的交流與合作，謝謝大家。
