高温储热材料RX-H800问世

来源:《中国改革报》 本报记者 陈学谦

步入位于江苏常州武进高新开发区的瑞旭新能源科技有限公司(以下简称瑞旭新能源),映入眼帘的是以蓝色、橘黄及白色组成的公司LOGO上写着几个大字:新时代、新能源、新发展。而这家能源公司秉持的创新理念和探索愿景是:瑞旭新能源,就在您身边。

瑞旭新能源是一家从事太阳能光热综合利用和储热技术开发的创新性高科技企业,由多位早年从事太阳能光热发电领域的专业人士合伙创立。研发团队汇聚了博士、硕士高技术人才,年逾七旬、满头白发的万荣南本已退休,在能源领域深耕、开拓30多年,此番出山担任总经理,他希望带领这支有情怀、有闯劲儿的创新团队能圆中国新能源发展及助力经济转型升级的梦想。

瑞旭新能源厚积薄发,已逐步完成由初期的产品研发到中试设备成功运行及谋求市场化推进过程,在知识产权方面申请了多项发明专利,完成了对设备产品的商标注册。如今,更是拿出一项令业界刮目相看的新材料创新研发成果:高温储热材料RX-H800。据瑞旭新能源肖丰博士介绍,其最大亮点是单位质量储热量是当前市场产品的10倍以上,使用温度高达800℃。同时具有成本低、腐蚀性小、导热性好的特点。

这项处于前沿核心技术成果的研制,使瑞旭新能源带动储热能量技术迈上一个新台阶,为新能源转型发展及应用提供了诸多可能性。有业界专家称,热存储技术密码的破译和突破创新,意味着找到了太阳能这一取之不尽、用之不竭的可再生绿色能源发展的新方向,有望重塑面向21世纪的世界能源新格局。

新能源发展呼唤热储能技术突围

回望我国新能源发展的路径,可以看到储能新材料技术突破的紧要与迫切。

近10年来,国家在能源转型上给予了大量政策倾斜和资金支持,期望能够摆脱以往以高污染低效能的煤炭为主的能源结构。以风能发电和光伏发电为代表的新能源得到了快速发展,装机容量再创新高。以2017年为例,我国发电装机总量累计达到17.7亿千瓦,其中非化石能源发电装机占比达到38.1%,比2012年提高9.6个百分点。可再生能源发电新增装机规模占全球增量的40%左右,风电、太阳能发电装机在建规模稳居世界第一。

提到当前我国能源发展面临的挑战,万荣南感慨良多。随着可再生能源发电装机容量整体规模迅速扩大,风电和光伏的发展遇到了瓶颈,那就是现在大家所熟知的弃风和弃光问题十分突出。他说,“发电设备长时间内只能做无效功,不能够正常接入国家电网,造成资源的大量浪费。尤其以风光资源丰富而用电负荷相对较小的西部地区省份尤为严重,像甘肃、新疆、内蒙古等省份弃风率达到30%,弃光率也在20%以上。”为了缓解这种情况,争取更多的新能源正常上网,国家出台了相关政策,鼓励用户多使用夜间的谷电而减少使用白天的峰电,现在全国已有18个省市地区出台了峰谷阶梯电价。

肖丰博士更为关注的是,如何从技术上解决弃水、弃风、弃光典型的“三弃”难题,对此各国科研工作者进行了长期系统的研究,达成的共识是,储能是解决此类问题最有前景的技术。按照储能技术路线的不同,既包含抽水蓄能、压缩空气储能,也可采用锂电池、铅酸电池、钠硫电池、液钒电池等电化学方法。当前储能仍旧以抽水蓄能为主,虽然效率低,但具有装机容量大的优势。电池类可以对电能直接进行存储,但致命缺陷是当前成本过高限制其快速发展。

肖丰说,储能的另一大类别就是热储能,这里既包含储热也包括储冷,既可以利用物质的显热,也可以利用它的潜热。同电化学存储相比较,热存储价格低廉,有量级的优势,同时可适用于大规模的储能项目。瑞旭新能源正是瞄准热储能领域发力攻关这一核心技术。

摘取高温储热技术上的“皇冠”

三个普通的样品瓶里装着白色、黑色粉末状物品,分别标注着RX-L110、RX-M310、RX-H800,这些充满奥妙的字母实则演绎着光热能存储转换的能量密码,其中RX-H800被视为高温储热技术上的“皇冠”。

80后的肖丰毕业于大连理工大学,学化工专业的他之前来到上海本想当一个高校老师,对于新能源技术的执着让他加入到瑞旭新能源创业团队,因为家人在上海,他过上了上海、常州两地跑的“双城生活”。他介绍说,这是瑞旭新能源针对100℃以下的低温系统、300℃以下的中温系统、800℃的高温系统不同的使用场景自主研发的3款经济性好具有强劲市场竞争力的新型储能材料。

其中低温储热材料RX-L110适合于产生高温热水、取暖、海水淡化以及移动蓄能等行业的储热需求。中温储热材料RX-M310使用温度范围为200℃~350℃,适合于制冷、中低压蒸汽等行业的储热需求,可作为中低压锅炉、溴化锂制冷、导热油炉等设备的配套设备。企业可利用谷电或废热进行热能存储,然后再根据工艺要求随时进行释放满足生产需求。大部分企业工艺用能温度在这一区域,因此可将60%以上中小企业能源成本缩减到原来的1/3。

“如果说RX-L110、RX-M310是门槛较低的技术红海,那么高温储热材料RX-H800则是热储能新材料技术的‘皇冠’。”肖丰说,其最大亮点是单位质量储热量是当前市场产品的10倍以上,同时具有成本低、腐蚀性小、导热性好的特点。值得期待的是,这套高温储热设备可市场化应用于热电站调峰蓄能、解决弃风弃光问题,还可为需要高温高压蒸汽的化工企业、印染行业以及市政公用工程等作为配套设备。

肖丰说,瑞旭新能源储热设备的优越性在于,通用性强,仅需少量改造成本就能与现有设备进行配套使用。以溴化锂制冷机组为例,当前主流的技术是通过电或燃气作为热源结合溴化锂机组进行制冷。当接入瑞旭储热设备技术工艺调整后变为谷电储热结合换热设备再通过溴化锂机组制冷,那么运营成本大幅度缩减,同时采用谷电错峰加热可以为企业节省相当可观的电力增容费用。另外,以10t/h的电锅炉为例,结合瑞旭的技术,运营成本可由每年的5000万元缩减到1800万元,一年半的时间就可以收回投资。

让移动储能成为可能

在瑞旭新能源公司办公大厅,一套看似普通的空调设备背后隐藏着大机关。70岁高龄的万荣南敏捷地攀着梯子上到楼顶,上面装置着一套以RX-M310储热材料为密钥的储热设备。目前瑞旭新能源研制的这套设备已安装应用,在夜间利用谷电储热,将电能转换为热能进行高温存储,白天用来制冷、制热,还可转化为水蒸气和热水。

打开电脑操控台,选择制冷键,空调立即启动,只需十几分钟,室内温度即可下降到十几摄氏度。冷、热风可随意切换,夏天送清凉、冬天传暖风,这一高温新储热能源技术的应用已成为可能。

万荣南对高温储热设备未来的应用空间十分有信心。他认为,这对于当前解决弃风弃光问题是一个极佳的方法,“利用这套高温储热设备将原本上不了电网的弃风弃光电正常上网,设备作为终端用户进行电能下载,电能转换为热能进行高温存储,再利用各地区国家已砍掉或计划砍掉的小机组改造为以瑞旭储热为技术核心的无煤燃烧新型发电站。”

进入11月份,天气转冷。为了解决空气污染严重问题,国家环保政策趋紧,禁止冬季取暖采用直接燃煤,加快实施煤改气。肖丰博士解释说,燃气供应不足需要靠电力来维持,因此夜间谷电储热成为当前的关键技术。瑞旭新能源以移动储能柜的方式可解决民众的冬季采暖夏季制冷问题。

肖丰举例说,瑞旭标准40英尺的集装箱式储能柜能够存储蓄热材料95吨,这些材料可满足15万平方米的采暖面积、可满足24万平方米的制冷面积,可以概括地说,一个集装箱式储能柜就可以解决一个中型小区的24小时不间断采暖制冷,真正让民众感受到新能源就在您身边。

说起RX-H800高温储热材料的研制,肖丰博士说,不同于硝酸熔盐类为易制燃易制爆类国家管制类化学品,这款高温储热材料是常规的化学品,可正常运输和存储,其储热材料蓄热量大,储热设备经济优势明显,与现有的多元硝酸熔盐类采暖技术相比成本缩减50%以上。

“至于原料配比则是核心技术,如同调制鸡尾酒,不同手法、技术会调制出口味不同的鸡尾酒。”肖丰深知,这背后是成百上千次的试验与探索,而且这并不是终极目标,还需要不断地创新、跨越。


2018年11月6日 10:19