摘要：在我國，棄風棄光電以及谷電得不到很好的利用，從而造成資源的浪費、環境的污染，合理利用丟棄的電量有益于效益最大化。本文列舉了電極熱水鍋爐蓄熱、固體磚蓄熱和熔鹽蓄熱這三種電加熱技術，并詳細闡述了適用于大規模建設的熔鹽蓄熱技術，最后結合現有案列說明熔鹽蓄熱技術的可行性并給出經濟性分析。

　　關鍵詞：棄風棄光電;谷電再利用;電加熱技術;熔鹽蓄熱

　　1背景

　　我國是能源生產和消費大國，據統計，2019年我國各類電能總裝機容量已達201066×104kW。隨著風電、光伏發電的增加，火電在總裝機容量中的占比已從2015年的約66%降低到2019年的 59%，其中風電和光伏分別達到21005×104kW(10.4%)和20468×104kW(10.2%)。但因為風能和電能存在不可預測性，導致風電和光伏發電分布不均以及不穩定，造成了并網的困難。雖然國家有計劃地降低風電和光伏的棄電率，但仍有一定比例的棄風棄光電量存在[1]。谷電一般指第一天晚上到第二天早晨時段電，此時段電價下浮約50%，高峰時段(峰電)電價上浮約50%，充分利用谷電可以平衡電網，降低電網負荷[2]。通過對棄風棄光電以及谷電的再利用，不僅節約能源，而且對節能減排、社會經濟具有重要作用。

　　2電蓄熱技術

　　棄風棄光電和谷電蓄熱技術有電極熱水鍋爐蓄熱技術、電阻熱水鍋爐蓄熱技術、固體磚蓄熱技術、熔鹽蓄熱技術、相變蓄熱技術。其中，可直接利用10kV以上高壓電的蓄熱技術有：電極熱水鍋爐蓄熱技術、固體磚蓄熱技術和熔鹽蓄熱技術。

　　電極熱水鍋爐蓄熱技術是通過電極鍋爐將熱能儲存在蓄熱裝置中，在用電高峰時段，將蓄熱介質中的熱能釋放出來供用戶使用。通過蓄熱水罐，可以在熱源和用戶之間建立一個緩沖時間，使得熱源利用更加靈活;固體磚蓄熱材料大都為MgO，棄風棄光電或者谷電通過電網輸送到蓄熱地點，將電能轉換為熱能，從而為材料進行充熱，而后蓄熱材料被輸送至用戶端，為用戶供熱;熔鹽蓄熱技術是一種基于熔鹽顯熱蓄熱的電加熱集中供熱技術，通過電加熱技術給熔鹽充熱，被加熱的中高溫熔鹽與水換熱，從而供給用戶端。

　　電極熱水鍋爐技術成本低、室內溫度可穩定調節，可滿足一般供暖、生活熱水和工業熱水的需求，但需要具備足夠的鍋爐房空間;固體磚蓄熱技術可模塊化組裝，占地面積小、蓄熱密度高，但初期投資較大，電加熱器用量大，供熱工況不太穩定，雖然只需很小的空間，但是不適宜大規模布置;熔鹽蓄熱技術投資成本低、占地面積小、蓄熱密度高、供熱工況可穩定調節、使用壽命長，但需要考慮防凝措施，可以滿足大規模供暖、供熱水、工業蒸汽等，相比于前兩種蓄熱方式，適用于建筑面積大于的小區、別墅區、商業地及旅游區。

　　3熔鹽蓄熱技術

　　根據工藝流程的不同，熔鹽蓄熱技術可以分為單罐蓄熱技術和雙罐蓄熱技術。蓄熱系統主要包括混合熔鹽、熔鹽罐、熔鹽泵、電加熱熔鹽-水換熱器等設備和材料。

　　其中單罐式熔鹽蓄熱罐通過控制高溫熔鹽的流入和流出來實現系統的蓄熱和放熱過程。在蓄熱罐中填充較大熱容的多孔介質顆粒，熔鹽在多孔介質固體填充顆粒之間形成了溫度分層，將低溫熔鹽和高溫熔鹽劃分了不同的區域，處于溫度最低區域和溫度最高區域的溫度分層被稱為斜溫層[3]。充熱過程，當斜溫層完全流出蓄熱罐，罐中溫度與入口高溫熔鹽溫度相同時，表示充熱完成;放熱過程，當斜溫層開始流出蓄熱罐，表示有效放熱過程結束。

　　圖1表示單罐熔鹽蓄熱供暖示意圖，從風機出來的風進入熔鹽罐被加熱，之后進入風-水換熱器，熱風將熱量傳遞給水，水被加熱到一定溫度后供用戶使用，換熱后的風重新進入風機，完成風循環。

　　圖2為電加熱的熔鹽蓄熱供熱示意圖。雙罐熔鹽蓄熱過程為：熔鹽電加熱器啟動，低溫熔鹽被泵抽出在電加熱器中被加熱，被加熱的熔鹽進入高溫熔鹽罐中被儲存起來;放熱過程為：高溫熔鹽進入換熱器給用戶側的冷水加熱，換熱后的熔鹽進入低溫罐，完成放熱過程。

　　單罐熔鹽蓄熱可以利用更廉價的固體代替一部分熔鹽并且只需一個蓄熱罐，建設成本降低并且占地面積小，可以大大減小成本支出，但需要嚴格控制斜溫層，并且高溫熔鹽和低溫熔鹽較難區分。與單罐熔鹽相比，雙罐熔鹽系統結構簡單，供熱負荷穩定，可靈活調節，控制相對簡單，但雙罐的存在，意味著建設成本的提高和占地面積的增大[5]。

　　4熔鹽供暖技術應用及經濟分析

　　相較傳統的煤氣或燃煤供熱方式，采用熔鹽儲熱與供熱模式具備安全、高效、操作簡便、無廢棄物的優勢，運行成本也比燃氣供暖減少了很多。

　　姚俊彬等[4]采用單罐熔鹽供暖模式為阜新市大樓提供供熱服務，供水平均溫度為79.9 ℃，回水平均溫度為63.9 ℃，室內平均溫度為18.4 ℃，供熱溫度基本滿足熱用戶的需求。由北京工業大學設計研發，中投億星紅日太陽能科技有限公司投資建設的全球首座熔鹽蓄熱低谷電綠色供暖示范工程在河北辛集建成。示范工程供暖建筑面積為7.5×104m2，利用夜間電網系統10h的低谷時段電力加熱熔鹽進行儲能。在冬季，熔鹽蓄熱系統可供建筑物全天 24h采暖。該工程于2016年11 月15日投入運行，居民用戶室內溫度能夠穩定維持在 19～24℃，受到了居民的好評[6]。

　　熔鹽蓄熱建設成本較低，系統簡單，整個投資成本大約150 元/m2，供暖季運營成本根據峰谷電價不同在13～18 元/m2，具有良好的經濟性能;該項目建設周期較短，只需3～5個月;對投資人來說，資金回收快，受益年限長，平均30年[7]。

　　5總結

　　本文針對棄風棄光電以及谷電得不到充分利用這種問題，列舉了電極熱水鍋爐蓄熱、固體磚蓄熱和熔鹽蓄熱這三種電加熱技術，通過對比分析，熔鹽蓄熱技術更適用于大規模建設并對此加以闡述，最后結合現有案列說明熔鹽蓄熱技術的可行性并給出經濟性分析。綜上所述，電加熱技術是一種可以有效利用棄風棄光電和低谷電的儲熱技術，對改善環境、促進電網削峰填谷具有重要意義，是一項值得大力推廣的儲能技術。

　　參考文獻

　　[1]王卓輝.我國棄風棄光電量再利用的分析與對策[J].中外能源.2021，26(05)：23-26.

　　[2]關書偉.谷電、太陽能設備加熱與熔鹽蓄熱的集中供暖技術應用[J].住宅與房地產.2017(05)：250.

　　[3]張晨.中低溫槽式太陽能熱發電儲熱系統關鍵技術研究[D].華北電力大學(北京)，2018.

　　[4]姚俊彬，趙崢崢.單罐熔鹽蓄熱供暖系統研究及其應用[J].西部皮革.2017，39(02)：18-20.

　　[5]劉暢.高溫熔鹽蓄熱風電系統設計及研究[D].中國科學院大學，2018.

　　[6]吳玉庭，張曉明，王慧富，等.基于棄風棄光或低谷電加熱的熔鹽蓄熱供熱技術及其評價[J].中外能源.2017，22(02)：93-99.

　　[7]王海軍，趙雅靜，楊玉江，等.熔鹽儲能技術的研究及熔鹽供暖技術的應用前景[J].廣州化工.2017，45(15)：33-34，47.