行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
钢铁企业熔盐储热调峰系统技术规范
建议项目名称
(英文)
Technical specification for molten salt heat storage of peak-regulation system in Iron and steel enterprises
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.080.01
中国标准分类号
H04
牵头单位
思安新能源股份有限公司
体系编号
YB 02.07.06
参与单位
冶金工业规划研究院、北京建龙重工集团有限公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

1、双碳目标要求,钢铁企业配置熔盐储热系统,构建调峰“资源池”势在必行

随着新能源装机快速增长,电网调峰矛盾日益突出,因此为促进清洁能源生产和消纳,对电力系统灵活调节能力将提出更高要求。然而在目前电网送出能力有限,常规电源调峰能力无法充分释放的情况下,单纯依靠传统的电源侧、电网侧已不能满足新能源消纳需要,因此需积极拓宽用户侧灵活调用能力,发挥负荷侧调节作用,激发电力用户主动参与电网平衡,实现源网荷协同优化、需求响应精准化,是降低削峰填谷的需求响应影响,应对未来新能源更大规模、更高质量发展的新举措。钢铁企业作为工业碳排放越来越多的企业开始聚焦需求响应精准化,深挖多元负荷资源,形成可精准匹配调控需求的“资源池”,在电网有需求时,通过自身柔性负荷的调节,释放网内新能源发电空间,或者把削峰需求响应影响降到最低。用户侧调峰可在自身增产,提升效率效益的同时,有效地促进新能源的高效利用,实现多方共赢。因此在以碳排放、能耗总量、污染物排放为依据的存量约束机制收紧的情况下,钢铁企业配置储能进行调峰成为生存重要手段。

2、目前钢铁企业应用熔盐储热进行调峰,还没有相关标准,是行业内急需统一规范的应用技术

由于具有使用温度较高、热稳定性好、比热容高、对流传热系数高、粘度低、饱和蒸汽压低、价格低等四高三低的优势,熔融盐被认为是一种性能优良的高温传热蓄热介质,目前应用比较多的是硝酸盐体系下的硝酸钠和硝酸钾二元盐的双罐熔盐储热系统,主要用于光热发电、电储热、储热供热、火电灵活性改造等领域。随着使用熔盐储热技术的太阳能光热电厂比例及储热装机容量不断增加,熔融盐储能也会随着光热电站的进一步建设而快速增长。

目前对于熔盐储热技术的研究,主要集中在材料、系统和应用几个方面,因此已有的熔盐储热技术的标准,如《GB/T 36376-2018 太阳能熔盐(硝基型)》、《IEC62862-2-1Thermal energy storage systemsGeneral characterization(太阳能热发电热储能系统通用特性)》、《GB/T 51307-2018 塔式太阳能光热发电站设计标准》等国际标准或国家标准,主要是在材料、关键设备,应用层面主要是在光热电站制定的相关标准。对于熔盐储热技术在钢铁企业中的应用并没有相关的标准,需要尽快制定相关标准,统一规范技术应用。

3、熔盐储热在钢铁企业中的应用处于起步阶段,需要制定标准,确保技术先进可靠性,保障钢铁企业安全稳定运行

与太阳能光热发电、火电机组灵活性改造等在发电侧的调峰应用不同,熔盐储热系统在钢铁企业中的调峰应用,熔盐储热系统深度参与了钢厂生产工艺的运行,因此与工艺系统接口、容量规划、设备运行参数等,如果设计不合理,将对生产工艺造成较大的影响。此外,由于在用户侧应用,存在多种应用场景,因此储热系统在不同的生产工况下,运行控制优化等也不同。而目前已有的标准,仍缺少在这些方面的约束,因此,急需在目前熔盐储热技术在钢铁企业中应用的起步阶段,制定相应的标准,确保熔盐储热技术的先进性、可靠性,使得对系统工艺和运行的影响最小,保障钢铁企业安全稳定的运行。

4、熔盐储热在钢铁企业中的应用,有巨大的市场前景,需要制定相应标准,引导市场有序健康发展

钢铁生产以长流程为主,从各个环节余热资源分布来看,每个环节均有余热产生,余热资源种类较为丰富,主要包含余压、烟气、煤气和显热等,主要集中在炼铁、炼钢等工艺环节。炼铁、炼钢工艺环节产生的余热资源占整个钢铁余热资源的60%;各工艺环节中产生的煤气资源占整个钢铁余热资源的50%。同时钢铁企业的自发电机组均为二次能源转换成电能的系统,其中95%为热电发电机组,因此储热技术比储电少一次转换,储能效率更高。2020年钢铁行业不完全统计余热余能发电装机4531.2万千瓦,平均自发电率达53%,主要的装机形式为煤气发电、CCPP、余热发电和蒸汽发电,其中煤气发电的装机占到自发电装机容量的76%,这些都将成为广阔的调峰市场。因此,储热技术在钢铁行业更具备推广适用性和经济性,在巨大的市场前景,需要制定相应标准,引导市场有序健康发展。


范围和主要
技术内容

本标准适用于钢铁行业煤气发电、电炉、转炉、烧结等具有余热余能发电等装置的新建、改建或扩建的熔盐储热系统工程设计,标准的主要内容有:

1、范围

2、规范性引用文件

3、术语和定义

4、余热余能资源评估

对储热装置建设区域的余热余能资源进行分析评估,需要结合企业生产情况以及发展规划布局进行分析。

5、系统工艺要求

熔盐储热系统在煤气发电装置中应用的工艺应满足的技术要求,需要满足生产的正常运行,接口保证安全可靠,并且可随时切换、关断。主要包括以下内容:储热系统、放热系统、热力系统、运行工况等。

6、辅助系统工艺要求

辅助系统主要满足熔盐低温防凝、启动、安全疏放等要求,主要包括电气系统、自动控制、电信系统、防凝系统、疏放系统、检修维护等。

7、场地布置

场地布置在工艺要求和环境条件许可的情况下,尽可能靠近汽机房,换热、储热、放热区域以及辅助设备在满足安装、运行、检修以及安全距离的需要下,宜紧凑布置。主要包括储热区域布置、放热区域布置、环保设备区域布置、其他辅助设备布置、维护检修设备布置等。

8、工艺及供热外管网

熔盐储热系统需要共用钢铁企业生产工艺及供热外管网,因此需要保证技术安全可靠,方便施工维修,主要包括工艺及供热外管道范围及介质、管架设计、管道设计、保温防腐等。

9、环保系统

熔盐储热系统会利用到钢铁企业的煤气、高温烟气等余热余能资源,因此排放需要满足钢铁企业环保的要求,主要包括除尘系统、脱硫、脱硝系统、污染源治理、环境管理及监测等。

10、系统安全

熔盐储热系统与钢铁生产工艺联合运行,既需要储热系统运行安全,还需要保证联合运行的安全,因此需要有可靠切断装置、安全距离设置、安全标识设置、危险环境区域划分、事故应急情况处理等内容。


国内外情况
简要说明

1. 国内外对该技术研究情况简要说明:

熔盐储热技术是目前国际上最为主流的高温储热技术之一,具有成本低、热容高、安全性好等优点,目前应用比较多的是硝酸盐体系下的硝酸钠和硝酸钾二元盐的双罐熔盐储热系统,主要用于光热发电、电储热、储热供热、火电灵活性改造等领域。尤其是在光热发电领域应用比较多,目前全球共建成105座太阳能光热电站,主要分布在美国、德国、以色列、西班牙、南非、印度、中东等很多国家,几乎全部采用熔融盐储热。我国2016年的首批二十个太阳能热发电示范项目中,也已经有7座实现并网发电,均采用熔盐储热技术。

目前国内外关于熔盐储热技术的研究主要集中在材料以及系统应用,德国宇航局(DLR)、美国国家能源部可再生能源实验室(NREL)、美国桑迪亚实验室(SNL)、中科院电工所、中科院物理所、西安交通大学、北京工业大学、浙江大学等科研院所都针对熔盐材料以及系统应用进行了长期深入的研究,solarReserve、谷歌、BrightSource、首航光热、兰州大成、西安热工院、西北电力设计院等企业有一些光热示范或商业化项目中应用的熔盐储热技术。所以目前在熔盐材料、设备以及光热电站中的有一些熔盐储热技术应用的相关标准,但是针对熔盐储热技术在钢厂用应用,目前还未见相关的标准。

2. 项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:

项目标准暂时没有有对应的国际标准或国外先进标准。

3. 与国内相关标准间的关系:

项目标准没有相关的国家或行业标准。

4. 指出是否发现有知识产权的问题:

标准项目没有发现知识产权的问题


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
行业标准申请书--钢铁企业熔盐储热调峰系统技术规范.docx (24.77KB)任务书(建议书)