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生物质新能源装备能否解决分布式难题?

2020-08-01
人们熟知分布式光伏发电。其实,分布式生物质发电,经济和环境效益显著。以一个人口1000人的村庄估算,利用该村的生物质能源作为燃料,可保证200千瓦生物质发电系统的运行,年发电量73万千瓦时,满足该村日常生产生活用电,每年节约标准煤750吨,减少co2排放510吨。同时,可以与太阳能等其它可再生能源结合,构建分布式综合能源供应站……
  
  绿蓝白色相间,整套装置清清爽爽……7月22日,我市在衢州学院召开生物质新能源装备现场发布会,由开山集团和衢州学院联手推出的几台生物质发电装备,受到了百余名省内外与会者的关注。
  
  “这就是生物质有机朗肯发电系统的试验版。”来自清华大学的博士应振根,现供职于衢州学院教授、博士研发团队,他自豪地相告,这一名为“生物质新能源装备关键技术联合攻关”的项目,已获得“浙江省自然科学基金项目”“省科技厅公益技术应用研究计划项目”的资助支持。
  
  新装备优点多多
  
  生物质发电可分直接燃烧发电、气化发电、混合燃烧发电、沼气发电等。生物质直接燃烧发电利用锅炉燃烧生物质加热产生水蒸气,过热蒸汽推动汽轮机组发电。该技术在我国发展较快,在大规模生产条件下(10-50mw)具有较高的效率,要求生物质资源集中,且数量巨大,但生物质原料收集、运输、存储的成本较高。虽然我国拥有巨大的生物质原料总量,因分布*分散,特别是在边远地区、海岛等交通不方便的地方,并不适合大规模利用,因此要采取就近吸收原料、规模较小的分布式发电系统。
  
  生物质新能源装备关键技术联合攻关项目采用有机朗肯循环,即以低沸点的有机工质代替水蒸气推动膨胀机做功,在吸收显热方面具有更高的效率,受负荷变化的影响较小,且结构紧凑、启停方便、维护周期长,特别适用于中低温余热、生物质能、太阳能等能源的开发利用。
  
  分布式大势所趋
  
  分布式发电直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,可实现能源梯级高效利用,是一大发展趋势。能不能解决生物质发电分布式难题?就近吸收、利用生物质原料,实现小规模、维护简单、运行成本低的生物质发电站,为农村、厂区、海岛等提高生产和生活用电,是一大新兴课题;
  
  衢州学院研发团队认为,开山集团的蒸汽型螺杆膨胀发电机、orc螺杆膨胀发电机,不仅在我市元立集团,已应用在徐州、天津以至国外等多个项目中,具有独特的优势:
  
  orc螺杆膨胀发电机主机等熵效率85%,机组效率8%-20%;变工况能力*优越,适应热源10%-120%范围的波动;规模灵活、结构简单,占地面积小,设备紧凑,安装调试方便,运行维护简单。蒸汽型螺杆膨胀发电机主机等熵效率70%以上;低流量、低压的饱和蒸汽就可高效利用;可靠性高,变工况能力强。
  
  *介绍,生物质有机朗肯发电系统就是将生物质直燃与有机朗肯循环相结合,主要包括生物质导热油锅炉、循环泵、有机朗肯循环(蒸发器、膨胀机、冷凝器、储液罐、工质泵)、发电机等部分组成。
  该发电系统含有导热油循环和有机朗肯循环两个热力循环。为方便实验操作和控制,另配置一套导热油循环温度控制机模拟生物质导热油锅炉,导热油的加热功率、出口温度、流量等量均可调节,既加快实验进程,又提高实验安全性。
  
  目前,该发电系统已经完成联调联试,进入试运行阶段。
  
  六大攻关重点
  
  有机朗肯循环发电是一项针对中低温热源进行有效利用的技术。由于中低温热源具有温度低、能量密度小、不易收集等特点,通过有机朗肯循环将其转变为电能,相比于内燃机、斯特林发动机等小型化热力发电系统,具有更大的吸引力。特别是针对生物质能、太阳能、地热能、工业余热等能源,具有较大优势。
  
  有机朗肯循环发电系统是目前国内外能源领域研究的一个重要方面。对于将有机朗肯循环应用于工业余热等中低温热源的研究已经比较广泛,但将有机朗肯循环应用于生物质发电的研究还比较少,英国诺丁汉大学、中国清华大学等对这项技术有所研究,但并没有开发成套的发电装备,因此,生物质有机朗肯发电系统值得深入研究。
  
  应振根介绍,学院和企业的攻关项目,已经明确六个研发重点:即生物质有机朗肯发电用有机工质(制冷剂)的优选技术;有机朗肯循环构件之间的优化匹配技术;生物质燃料燃烧技术;生物质直燃与有机朗肯循环发电集成、匹配技术;系统发电效率的优化技术;生物质能与太阳能等其它可再生能源联合分布式发电技术。
  
  据悉,目前该项目除了开发成套生物质有机朗肯发电装备之外,已经申请国家发明专利1项,发表相关学术论文4篇,并正在积极争取国家自然科学基金的资助支持。
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