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中国低温余热ORC发电现状与分析
来源:中国压缩机网    作者:华航盛世    发布时间:2014.10.10

【中国压缩机网】余热发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电不仅节能,还有利于环境保护。小编就国内低温余热ORC发电现状进行简要的解析。

  一、 整体观点

  1. 国内ORC市场刚刚起步,空间非常大;

  2. 现在的ORC主要应用于工业余热发电领域,未来的发展将是新能源领域,尤其看好在光热发电、地热领域的应用;

3. ORC由于工质的不同导致各家都具有技术“机密”,ORC企业未来的商业模式将类似于奥玛特,以发电项目经营为主,设备销售为辅。

  二、中国ORC发展现状

  国外ORC发电机组的动力机以透平为主,国内透平发展的不行,所以ORC一直没有发展起来。主要问题包括:

  1. 工质问题,现在世界上用在中低温的工质基本都是美国、德国生产的,日本都不行。

  2. 时间积累短,在积累了30-40年的后,1997年我国在轴流型大型汽轮机机组设计以及软件设计方面取得重大突破,最终做到世界第一;而以向心为主的中小型汽轮机到目前技术都非常薄弱,落后发达国家很多年。近几年ORC一直做不出来,主要在于向心透平一直做不出来。

  3. 材料一直没过关。

开山股份ORC走的是“捷径”,成功开发了技术难度相对较小的螺杆膨胀机。中国螺杆压缩机产能世界第一,但在开发ORC螺杆发电机组上就开山股份成功了,其他的都失败了,主要问题在于泄露一直不能解决。而ORC使用的工质氟利昂很昂贵,如果泄露,导致整个机组成本会上升很多,开山股份是把外泄露做成了内泄露,把内泄漏的工质返回去再循环使用,虽然损失了一定效率,但是彻底杜绝了泄漏。

  三、ORC透平和水汽轮机区别:

  1. 水汽轮机使用统一的熵焓表,各个厂家可根据熵焓表进行统一设计,商品基本标准化。

2. ORC发电机组各个厂家使用的工质基本都不一样,熵焓表也不统一,导致叶片设计、组装方式等都各不相同。

  四、ORC商业模式:

ORC企业比较成熟的商业模式是做运营,不向任何人出售设备。成功者是奥玛特,奥玛特除了向GECAT等大客户不得已出售产品之外,其他客户基本不考虑出售。比如国内很多公司都想与奥玛特合作开发中国市场,但都没有成功。奥玛特要求不提供技术细节、不卖设备,只负责投产后的回收效率。

  五、ORC未来的市场:

  ORC行业的未来市场不在工业余热,而是在新能源领域。

  1. 工业余热的合同能源管理电价不容易统一费用,但是新能源可以根据国家政策进行效益核算,比如光热发电上网电价就是1.2/度。

  2. 工业余热发电通常工况不稳定,要根据各个热源进行个性化的设计,不容易实现标准化、批量化生产。

3. 但是,中国目前ORC的市场仍然是以工业余热,新能源领域是未来时。

  六、美国、欧洲的ORC市场定位不同:

  1. 美国的ORC设备75%-80%是用于地热发电,15%是天然气尾气发电,主要原因是各个州都有地热支持政策,企业可以享受高额的补贴;

  2. 欧洲70%-80%ORC是用于生物质发电,补贴最高达到3欧元/度,现在也有0.7-0.8欧元/度,欧洲ORC企业订单一般都在2-3年以后了,型号也基本比较单一,主要是应用于生物质发电的。这与欧洲地热资源、太阳能资源一般有关。

市场环境决定了两个区域的ORC使用温度范围的不同,美国以150℃以下为主,欧洲以260℃以上为主。

  七、中国ORC未来最看好的市场是光热发电:

  1.光热发电相比风能发电、太阳能发电的优势

  中国ORC未来最看好的市场是光热发电。目前的太阳能光伏发电和风能发电都存在窝电现象,比如光伏发电时间是上午9点到下午4点,发电量很大,但受电网负荷影响,不能全部输送,如果进行蓄电,成本又会增加很多。而风能发电也存在不稳定问题,来风了,发电量就会突然很大,风没了也就没电了,电网稳定运行非常困难,也有中心机房爆炸的情况。正是这个问题存在导致我国超高压电网做得很好,已经世界第一。

  2.少水的地方不能应用水蒸汽光热发电

  光热是目前比较好的新能源应用领域,可实现线性的连续可调,杜绝了窝电现象。但是现在的水蒸汽光热发电是除盐水冲击透平叶片,而大部分光热发电地处沙漠地带,使用除盐水难度非常大,除盐水的成本占到了25%-30%,运营成本占40%-50%。发改委、电科院、水科院圈定了1000kw的水资源丰富的区域招标进行水蒸汽的光热发电,其余地域都是少水的地方,使用水蒸汽光热发电则比较困难。

  3.光热电价需要设备国产化为前提

  影响光热的核心原因在于电价没出来,国家没有定价,导致地方没法批,厂家无法核算成本。如果高于1.35/度,所有光热发电公司都会用水蒸气光热发电技术,并且会疯狂的上项目。但是高温收集的温度很高,对材料的要求非常高,白天300℃,晚上零度以下,基本需要按照月球车的标准来做,所有的系统的设置都得达到临界,技术只有通用和西门子掌握。所以如果电价1.35/度以上,80%以上的器件都得买西门子的。国家发改委一旦启动项目,就是2-3万亿的市场,并且都会被国外企业拿走。国家希望设备80%国产。比如一个阀门,国内阀门300-350℃都可以做,提高到400℃国内不到20家可以做,500-600℃只有西门子、GE能做,一套设备可能需要500010000个阀门,而且不是关键零部件,这如果都需要外购的话,经济性显然是不行的。

所以在温度的控制上,光热发电基本会在250℃,会使用ORC技术。中国未来的ORC都是做250℃以下,效率大于美国,但会小于欧洲。市场上万亿元。

  八、余热发电市场看法:

不是特别看好,实际回收周期比较长,但是在目前仍是我国ORC的主要下游。

  九、工业余热下游:

工业余热最大的下游是石化,如果都用ORC可能有上百亿的规模。但之前存在发电外售的问题。

  十、ORC企业基因:

ORC技术的开发一定是要按照制冷压缩机的思路来,没有对冷媒研究过很难进入这个领域,开山股份之所以能够开发成功ORC螺杆膨胀机就是因为技术研发人员有制冷压缩机技术基础。国内现在制冷企业经营整体较差,如果开始对ORC有行业认识,将会大举进入这个行业。但是中国制冷企业进入ORC领域也有一个问题,那就是国内制冷企业的压缩机都是进口的,以组装为主,都还缺乏做透平的经验。雪人和武冷没有做透平的经验,擅长的是换热器技术以及组装,没有相关技术积累,所以只能从外部引进人才,比如雪人股份和奥普康的合作。某股份挖了普惠的透平专家过去,也是希望把ORC的谱系做全。

  十一、ORC系统四大设备:

ORC的系统主要有四大设备:膨胀机,工质泵,冷凝器,蒸发器。

 
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