重磅！绿储科技发布特高温热泵技术
《2024中国长时储能产业发展蓝皮书》是目前国内唯一一本针对长时储能产业撰写的专业行业研报，展现了长时储能产业的快速发展和未来潜力，提出了长时储能技术商业化发展面临的问题和障碍并给出了一些建议，同时对未来的市场装机规模进行了预测。作为主流长时储能技术内的核心产品、细分领域内的长时储能技术路线，绿储科技中高压熔盐电加热器、特高温热泵技术收编入《2024中国长时储能产业发展蓝皮书》。
依据我国能源统计年鉴，2021年我国工业领域年消耗热量453.8亿GJ，其中用热温度大于100℃，用热形式主要为工业蒸汽，热需求为125亿GJ，折合4.27亿吨标煤；同年我国发电量8.1万亿kwh，折合9.84亿吨标准煤，工业用蒸汽是全国用电总量43%。预计未来随着经济的增长和产业的发展，至2035年工业蒸汽需求约为180亿GJ。目前，这部分工业蒸汽完全依靠燃煤等化石能源提供。高温热泵是一种可以实现电热高效转化的技术，电热效率可达140%，其结合熔盐储能技术可以通过消纳绿电替代传统的煤炭、天然气等化石燃料，实现工业领域的节能脱碳目标。
浙江绿储科技有限公司及其控股子公司态能动力和湖州工业控制技术研究院联合开展了特高温热泵储能关键技术研究，研制了工艺-设备-控制一体化的特高温热泵储能系统，其基本原理是：储热时利用风光等绿色电力带动高温压缩机将工质压缩至高温高压状态，工质被加热后经放热器换热将热量传递给熔盐储能介质储存起来，高压工质进入膨胀机回收压力能，工质的压力与温度都降低后，工质进入吸热器吸收低品位余热，重新回到高温压缩机入口，进入下一步循环；放热时由熔盐蒸汽发生器吸收高温熔盐热量产生蒸汽，该蒸汽可供给工业用蒸汽，或者经由汽轮发电机发电，随后进入冷凝器回收热量，冷凝后的水经由给水泵和回热系统继续回到熔盐蒸汽发生器进行循环。
图1 绿储科技高温热泵制蒸汽流程图
特高温热泵储能技术可应用风光电力的消纳，平抑电网的波动性，通过回收新能源的弃电并储存起来，用电时再利用汽轮发电机发电。其主要特点是储能规模大（GW级）、储能时间长（4-12小时）、系统效率高（55%-75%），且对地理条件没有限制，是未来理想的长时储能技术。
图2 绿储科技高温热泵应用于新能源场景流程图
高温热泵储能技术可应用火电灵活性改造，在机组深调时，利用高温热泵将火电机组的电能、蒸汽能和余热能等储存起来，并在机组顶峰时，释放热量产生高温蒸汽，与机组耦合发电。机组改造后的电电效率最高可达75%，并可将火电出力负荷降低至0，大大增加了火电的调峰能力。另外，采用此技术也可将其退役的火电机组改造为基于高温热泵的熔盐储能电站，实现退役机组的再利用。
图3 绿储科技特高温热泵应用于火电灵活性改造流程图
浙江绿储科技有限公司-特高温热泵
浙江绿储科技有限公司注册资本24880万元，由浙江大学金建祥团队控股设立，是全球首批以电能替代化石能源供应工业蒸汽、储热能领域关键设备制造商、技术服务商；核心产品为面向大规模储能的6/10kV智能熔盐电加热器、400℃、600℃特高温热泵等产品及系统，主要应用于风光大基地配储、火电超高灵活性改造、流程工业节能脱碳等领域。
图4 绿储科技及其控股子公司2MW特高温热泵关键技术验证平台
面向国家“双碳”战略下工业领域节能脱碳的需求，绿储科技及控股子公司态能动力、湖州工业控制技术研究院联合建设了全球首台2MW、600℃的特高温热泵储能关键技术验证平台，项目于2023年7月底建成，10月底实现满负荷运行，压缩机出口温度达595℃，熔盐储热温度达570℃，制蒸汽温度可达560℃，电热效率达到141%。
表1 特高温热泵系统关键参数
绿储科技特高温热泵技术先进性
（1）技术指标先进性：特高温热泵的制热温度可达595℃，商业化产品运行电压可达35kV，电热效率最高可达220%，单机规模最大可达75MWt，核心指标达到国际领先水平。
（2）设备先进性：创新研制出特高温热泵用高转速压缩膨胀机组样机，样机功率达1.5MW，最高制热温度≥595℃，技术指标达到全球领先水平。创新设计并研制出特高温紧凑级PCHE换热器，设计温度≥595℃，设计压力≥30MPa，比表面积大于1000m2/m3的技术指标，领先于行业平均水平。
（3）控制策略先进性：基于特高温热泵储能关键技术研发平台，对其进行额定工况/偏工况运行、快速频繁启停、快速变负荷等复杂工况的长周期测试，验证适用于百兆瓦级储能规模的特高温热泵系统的设计体系和运行策略，提出设计优化方法，形成适用于快速频繁启停、自动防喘振控制、快速变工况、优化运行的最佳运行控制策略。
