上海國網(wǎng)電力自主研發(fā)變壓器余熱回收利用系統(tǒng)

“溫差發(fā)電裝置導熱系數(shù)較高，可以將冷源水預(yù)熱升溫5～10攝氏度，如果將冷源水先通過溫差發(fā)電裝置預(yù)熱，再通過油水熱交換器進行余熱回收，就可以大大提升系統(tǒng)的整體效能?！闭憬莨╇姽竞驼憬娏?jīng)研院員工圍繞變壓器余熱回收利用系統(tǒng)優(yōu)化方案開展研究，并為該套系統(tǒng)落地應(yīng)用做反復(fù)論證。目前該系統(tǒng)已具備工程應(yīng)用條件。

變壓器余熱回收利用系統(tǒng)是國網(wǎng)浙江省電力有限公司為了深度喚醒、高效回收余熱資源，助力全社會節(jié)能降碳而自主研發(fā)的系統(tǒng)。按計劃，該套系統(tǒng)將在湖州110千伏安吉城北輸變電工程落地應(yīng)用。

變壓器自身存在運行損耗，且運行損耗的99%主要以熱能形式散失。聚焦這一問題，湖州供電公司、浙江電力經(jīng)研院創(chuàng)新提出構(gòu)建變壓器余熱回收利用系統(tǒng)，綜合利用油水熱交換器、熱泵機組和溫差發(fā)電裝置等設(shè)備，通過“熱回收、熱發(fā)電、熱消納”3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)變壓器余熱資源高效回收利用。

“我們做了測算，這套系統(tǒng)若在全國35千伏及以上變壓器全面推廣應(yīng)用，每年可挽回電量損失448.9億千瓦時，減少碳排放約2600萬噸，在降低變壓器損耗的同時，還可以提高設(shè)備過負荷能力1.1倍，延長壽命3～5年。”湖州供電公司經(jīng)濟技術(shù)研究所項目組成員李丹樂介紹。

變壓器余熱回收利用系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)是“熱回收”。系統(tǒng)利用油水熱交換器充分吸收變壓器冷卻油攜帶的高溫余熱，將冷源水變?yōu)闊崴?，再運用激光式半釬焊技術(shù)，在交換器冷、熱側(cè)分別采用橡膠墊和釬焊方式密封，安全高效傳導“油熱入水”。同時，為充分利用變壓器余熱資源，系統(tǒng)合理選用熱泵機組加熱并自動控制出水溫度，使取能更高效、輸出更穩(wěn)定。

“熱發(fā)電”是系統(tǒng)的第二個環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)，系統(tǒng)利用溫差發(fā)電技術(shù)，所發(fā)電量供變電站內(nèi)自用?！盀榱烁咝У貙崃哭D(zhuǎn)化為電能，我們優(yōu)化了系統(tǒng)中溫差發(fā)電裝置模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時研發(fā)智能熱電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓、故障報警等功能，確保不同工況下發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運行?！焙莨╇姽窘ㄔO(shè)部負責人徐朝陽介紹。在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)還融合了溫差發(fā)電技術(shù)，運用電熱梯級用能模式，實現(xiàn)“先發(fā)電、后消納”的電熱二級聯(lián)供，最大限度實現(xiàn)能源梯級利用，提高系統(tǒng)能源回收利用效率。

除了發(fā)電，回收的余熱還可以二級利用，這也是該系統(tǒng)第三個環(huán)節(jié)——“熱消納”。系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱水不僅可用于變電站內(nèi)消納，還可送至周邊建筑，以消納補貼的形式服務(wù)農(nóng)村大棚種植、農(nóng)產(chǎn)品干燥、溫室養(yǎng)殖等場景。據(jù)測算，一座220千伏變電站經(jīng)回收利用后的熱水，可覆蓋站址周邊約1.5千米的范圍，滿足4.7萬平方米的農(nóng)村大棚用能需求，實現(xiàn)惠農(nóng)富民，助力鄉(xiāng)村振興。