國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
微型顆粒燃料熱電聯(lián)產(chǎn):未來智能電網(wǎng)分布式發(fā)電解決方案
微型顆粒燃料熱電聯(lián)產(chǎn):未來智能電網(wǎng)分布式發(fā)電解決方案木屑顆粒有兩個主要市場:工業(yè)木屑顆粒市場和優(yōu)質(zhì)供暖木屑顆粒市場。工業(yè)木屑顆粒是指發(fā)電站煤炭的替代品,而供暖木屑顆粒是用于顆粒爐子
木屑顆粒有兩個主要市場:工業(yè)木屑顆粒市場和優(yōu)質(zhì)供暖木屑顆粒市場。工業(yè)木屑顆粒是指發(fā)電站煤炭的替代品,而供暖木屑顆粒是用于顆粒爐子、顆粒鍋爐和顆粒燃燒機的燃料。
本白皮書是關(guān)于未來的供暖顆粒市場。目前,優(yōu)質(zhì)供暖顆粒僅用于爐子、鍋爐或燃燒機產(chǎn)生熱量。但是OkoFEN公司在上奧地利開發(fā)的一種新產(chǎn)品,將大大改變供暖顆粒,有助于木屑顆粒整體市場。在美國,這些系統(tǒng)將在緬因州組裝,并以緬因州能源系統(tǒng)“MESys”品牌銷售。
新產(chǎn)品是一種小型熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)系統(tǒng),使用優(yōu)質(zhì)木屑顆粒。下面更詳細描述這種新產(chǎn)品,如何跨越供暖顆粒和工業(yè)顆粒之間的界限。如下所述,利用可再生低碳的木屑顆粒在微觀層面發(fā)電可以成為分布式智能電網(wǎng)架構(gòu)的一部分,補充小規(guī)模太陽能、小型蓄電池以及電動車輛使用的增長。
工業(yè)及優(yōu)質(zhì)木屑顆粒市場
全球木屑顆粒市場每年約2800萬噸。如下圖所示,2016年全球需求平均分配在供暖市場和工業(yè)市場之間。最終用戶是大型粉煤發(fā)電站的工業(yè)市場,將在2017年超過供暖市場。從2017年起,根據(jù)目前的預(yù)測,工業(yè)顆粒行業(yè)將主導(dǎo)全球木屑顆粒需求。
2025年,優(yōu)質(zhì)供暖顆粒需求預(yù)計約為2450萬噸。但是,如果以下愿景成為現(xiàn)實,需求可能會更高。
新型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)
新的微型CHP系統(tǒng)是建立在可靠高效的OkoFEN顆粒鍋爐的基礎(chǔ)之上。在17個國家安裝了超過6萬臺OkoFEN顆粒鍋爐。在美國,MESys在緬因州生產(chǎn)的成千上萬個系統(tǒng),服務(wù)于供暖家庭、企業(yè)、市政建筑、學(xué)校和其他建筑物。這些全自動顆粒鍋爐已經(jīng)證明了它們的可靠性和效率。
現(xiàn)在,除了熱量,微型顆粒燃料CHP鍋爐也發(fā)電。經(jīng)過幾年的研發(fā)和現(xiàn)場測試,微型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)正在歐洲部署,并在美國全面批準(zhǔn)銷售。
CHP鍋爐產(chǎn)生高達60千瓦的熱量(約205,000BTU/時)和高達5千瓦的電力。所以,當(dāng)建筑物用顆粒供暖時,熱電聯(lián)產(chǎn)機組也在發(fā)電。
由于測試需要,拆除了一個部件。前臺是一個內(nèi)部顆粒儲存罐,通過氣動輸送系統(tǒng)自動填充,通過白色軟管連接到散裝顆粒燃料儲存箱。顆粒儲存罐后面是定制設(shè)計的斯特林發(fā)動機和發(fā)電機組。整個系統(tǒng)大約占40英寸乘36英寸(100厘米x90厘米)的空間。照片的左下方是自動收集和壓縮灰分的小型可移動垃圾箱。該箱每年需要排空4-8次,當(dāng)箱子快滿的時候,系統(tǒng)會通過電子郵件和文本通知所有者。下圖是斯特林發(fā)動機和發(fā)電機(Stirling engine and generator)。
整個微型CHP裝置的平均效率為85%。這意味著在最佳配置下完全輸出,CHP系統(tǒng)可以產(chǎn)生約205,000BTU/小時(60kW熱力)和5kW電力。該系統(tǒng)有效地從20kW(約68,000BTU/時)的熱量輸出到60kw的全輸出。系統(tǒng)根據(jù)熱量需求調(diào)節(jié)其輸出。電力輸出與熱量輸出成正比。
60kW的熱量輸出超過了大多數(shù)中小型家庭需求。在未來幾個月,將會提供更適合中小型家庭的。但是,對于大戶家庭、許多企業(yè)、公寓樓、小學(xué)校、診所、圖書館和市政大樓等,這個機組將能夠滿足熱力需求,同時產(chǎn)生5kW的電力。在具有足夠熱量需求的一些應(yīng)用中,可以將兩個或更多個機組放置在獨立的能量艙中。
小型顆粒燃料熱電聯(lián)產(chǎn)前景
為了說明產(chǎn)生熱能和電力的好處,F(xiàn)utureMetrics已經(jīng)生成了一個儀表板,顯示了使用顆粒燃料熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的電量對電動汽車(EV)充電的成本。
儀表板計算通過CHP系統(tǒng)生產(chǎn)的電力,為當(dāng)前可用的12臺電動汽車中的任何一輛充電的成本。用戶可以更改許多輸入。輸入和輸出可以在美版(使用英制單位和美元)和歐洲版本(使用公制單位和歐元)之間切換。儀表板將EV與汽油或柴油車的每英里或公里的“燃料”成本進行比較。用戶還可以將EV充電的每千瓦時的成本與微型熱電聯(lián)產(chǎn)對比,并與電力公司的電力進行比較。為了看到當(dāng)加熱需求小于最大輸出時,較小的機組或當(dāng)前機組的情況,用戶可以將“熱輸出”控制滑動到較低值。
使用儀表板的默認輸入,并將汽油車與BMW i3 EV進行對比,在美國,駕駛相同距離,燃油車比微型CHP充電的EV燃料成本高5.45倍。在歐洲,由于燃料成本較高,每公里使用柴油比使用顆粒CHP系統(tǒng)的電力要貴13倍。
小規(guī)模顆粒燃料CHP有可能成為未來分布式智能電網(wǎng)的主要部分。
此外,通過提供由可再生顆粒燃料生產(chǎn)的低碳熱能和電力,來彌補優(yōu)質(zhì)供暖顆粒行業(yè)和電力行業(yè)之間的差距,從而擴大優(yōu)質(zhì)顆粒市場。
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