薛建成: 风能制热在油田用热及民用取暖方面的应用

能见App 2023年10月19日 3461

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。

10月17日下午,在“2023中小型风能设备行业发展交流会”论坛上,山东华业电气有限公司销售部长薛建成发表了题目为《风能制热在油田用热及民用取暖方面的应用》的主旨演讲。

 以下为演讲原文:

各位在新能源领域奋斗的朋友们,在风能行业一直奋战的朋友,大家下午好。关于风力发电的话题,大家已经讲了很多,我今天讲一下风能综合利用。

    我今天讲的几个内容:企业简介、风力磁涡流热泵机组原理介绍、机组油田应用、民用市场应用、储热介绍。

    华业从事百千瓦级别的风力发电机研发和生产,50-750千瓦是主流机型。在发电的基础上,我们研发风能综合利用,今天我着重介绍的是风能制热机组、风能冷热电机组的应用。

    我今天所谈的风力磁涡流泵机组,分为风机制热、国内外制热的现状、风力磁涡流泵机组。

    风机制热大概的原理,一是风机发电,电加热;二是风机空气能风能制热;三是风能机械能磁涡流。磁涡流制热到底是怎么来的?这一项技术是我公司和中科院热物理所联合开发的一款新技术,目前国内制热和国外制热,像丹麦、美国、日本、荷兰,在制热技术上类似于风力发电加热管、加热丝给水加热,搅拌液体类似于电加热。

    国内研究对于风力制热也是风能发电再利用加热管进行加热,或者压缩空气能进行制热。这是所谓的搅拌制热,原理是风能发电机风能转为机械能,机械能转为电能,电能再加热。

    这是磁涡流热泵,外面蓝色是壳体,里面是磁芯。它旋转产生磁涡流和磁力线,类似于大家在家里烧水的电磁炉,把锅放在一个平板上没有火苗的直接接触,但却能把水烧开,它是靠线圈充电产生磁涡流,这就是简单磁涡流热泵的工作原理。

    这个图片是风力制热外形,前面是风力磁涡流泵,这个要进行增速。定律也不谈了,这是磁涡流热泵的剖面图,转子是永磁体,定子是线圈。它产生的涡流,加速定子里面的水,正常来说里面循环加热的是防冻液,乙二醇通过泵循环起来,再在底下加水槽储热。

    有进水管和出水管循环,里面有一个储热水箱,把热量交换到水箱当中,通过放热管进行放热,把热量带给需要的负载。这一套风电的监控系统差不太多,风电可以监控远程操控与风机的功能,如果我给你足够多的悬线,可以在远程进行大数据的更改,包括风电都有原数据,可以在手机端、电脑端完成操控。

    目前风机制热应用环境挺多,所主要研究的应用场景在油田。在油田上,目前国内出产的原油含水率很高,油抽上来之后要进行油水分离,它所需要的热量大约是抽油机的6-7倍,采油厂抽油机功率大概是30-40千瓦,每天的消耗电只有200电,但是油水分离罐是1200度。油田对热的需求和电的需求差额很大,对于油田这个市场来说,目前大部分是烧自己的伴生气,会做集中的供热水站,对一些天然的烧柴油。我们这个风热机组出来的直接是热,不再产生电。免机械能转电能的效能增多,这个是油田上的应用。一般来说,对于一个单顶采油厂,可以满足供热。这个是我们胜利油田50千瓦风热机组的运行数据。

    远程监控系统可以对风机进行监控,在远程不仅通过电脑看到它的运行数据,还可以加上视频摄像头看它的外观。

    民用市场,风能制热的应用可以说有两个类型:一是基本户用,这是10千瓦小风机制热系统,基本上能够满足四五十平方米的家庭取暖应用。线代表输入和输出,通过乙二醇的防冻液,在这里进行去热材料的交换,直接给用户定暖气片就可以。

    二是满足单个家庭的,5-20千瓦,满足200平之下房间的供暖,工业级别100千瓦到几百千瓦风机制热的应用,图上是100千瓦的风能制热机组,这是为一家酒店提供热量。这个风电机在3000小时左右,相当于制热来说能到3600小时左右,本身发电的机组,100千瓦的机组最大输出不会超过110,要不然会把电机烧了,但是对于风热机组的热泵,我可以实现小马拉大车,100千瓦的系统可以配150千瓦的热泵,在风资源好的时候,可以实现比风力发电要超发多的风热应用。

    它的转换效率有几个,机械效率是100%,电流效率是97%。

    提问:风机坏了怎么办?

    回答:修,如果有刚需这一套系统都有电的伴热系统,因为风的资源是不可控的,风小不能有足够的能量,所以会用上。我们做孤岛的电网系统风光、柴、储,必须要配柴油。

    提问:风转换效率额定30%转换成电。

    回答:制热和发热的比值,您说的是发电,把风光利用系数都用上了,1平方米有300W的能量,而我这个要比电高1.2倍。机械能直接转化为热能,少一个电转化的环节。

    提问:通过防冻液传导热。

    回答:是的,它是传导介质,叫磁波流制热器。

    提问:最后电还要生出热?

    回答:我说的伴热是作为辅助能源,如果说你对热是刚需,这个时候停风,我的热还要有需求,只能借助这个。风光、柴、储,你储能我储热,风大的时候我热用不了怎么办?电用不了可以储存?那么热怎么存?我这里谈熔盐储热,它是相变材料出热,有低温相变材料和高温相变材料,根据场景的不同选择低温和高温,我这里是低温,因为产生的热量是80度左右,客户对于热的需求大概是60多度就可以,相变材料是储热的固体变成液体,相变之前可以吸收大量的热量。

    提问:风机主要是发电,热之后用时怎么保证?人用电的更多,用热的相对较少,变成供热用的时间不是减少了吗?

    回答:这个是单纯制热,根据客户的需求可以进行调节。

    提问:经济性怎么样?

    回答:首先是制热的效率是发电的1.2倍,但是它的成本只有电的70%。它少了复杂电控系统逻辑。

    提问:多了一套系统。

    回答:这个是很便宜的,熔盐储热成本是电成本的十分之一。

    提问:这一套储热系统和传统的制热系统,成本相比大概是高还是低?

    回答:风热的效率是电的1.2倍,价格是风电的70%,这就是风热系统的优点。风电加熔盐储热,储热和储电做对比,我说的十分之一是大批量的,正常油田单电采油厂的应用,现在电按照1300一度电的储能,我储热只有200块钱。

    提问:储水好,还是盐好?

    回答:当然是盐好,盐热比值是水的三四倍,你要用水,同样1000瓦时的热,1方熔盐需要6方水的体积。

    提问:时间有限,让他把这个讲完大家再有问题,私下下面可以加微信留下联系方式继续深入的交流。

    回答:我把熔盐储热大约讲讲就行了,熔盐储热相变材料储热,熔盐储热只是一个方向,实际上百度上熔盐储热可以查得到的,只是我们把它做成产业了。

    这是油田的储热水箱,这是热交换的盘管,在箱子里达到油水分离,如果水冷做不了,必须要加热,谢谢大家。不要以为熔盐储热是新话题。

   

 (以上根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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