玩转“电”和“热”，他这6年的科技成果真“蒸汽”！

从能源利用上挖掘可能性，为企业最大程度降本增效，一直是电力科研工作者的使命。

(资料图片仅供参考)

近日，在江苏鸿瑞昌泰纺织有限公司，一座4兆瓦高压电极式蒸汽储热能源站送电投运成功，不仅能将风电、光伏发电变成稳定热能存储并消纳，还在国内首次实现了电网与热网的实时互动，在电网用电高峰主动降低企业负荷。

更重要的是，相比于企业之前购买热电厂蒸汽，每吨蒸汽使用成本降低了80元，每年能省下100多万元！

这背后，对于国网常州市金坛区供电公司综合能源服务中心袁俊球而言，是他带领团队耗时6年，精心布下“三步棋”，一步步实现告捷征途上的又一个成果。

一起走进袁俊球的科技创新故事，看他如何玩转“电”和“热”，助力企业高质量发展——

▍气电互补，利用峰谷差“接力”制汽

地点：金坛直溪镇，金冬毛纺有限公司

时间：2017年

目标：压降企业天然气锅炉使用成本

2016年底，江苏省打响治污攻坚战，要求企业关闭环保不达标的燃煤锅炉。金冬毛纺有限公司将燃煤锅炉换成了天然气锅炉，蒸汽生产成本从每吨220元增加到了300元以上，年蒸汽生产成本增加了约90万元。

2017年，在一次走访调研中，袁俊球得知了金冬毛纺的情况，“我来想想，或许可以帮你们找到降低成本的办法……”

一天晚上，当袁俊球在家苦思冥想时，电视里突然传来“团结就是力量”的歌声，他灵机一动：“电价存在峰谷时差，天然气价格处于峰谷之间，能不能取长补短，让气和电‘团结合作’一起供热呢？”

也就是说，在保证水不发生汽化的前提下，先用谷电加热至一定程度，再由天然气加热升温成为蒸汽。

说干就干，袁俊球分析金冬毛纺用电习惯后，发现其夜间不生产，谷电富余，适合开展气电混合型锅炉改造。

于是，在袁俊球的帮助下，企业在天然气锅炉进水口安装了蓄热水箱和电加热装置，在夜间由谷电对水进行预热，并储存在水箱中，白天生产时，再由天然气将水制汽，即制即用。

供电人员检查金冬毛纺厂锅炉设备

经过改造后，气电互补，每制取1吨蒸汽可省8立方天然气，成本降低了30元，为企业缓解了成本突然增加的负担。

▍解决蒸汽存储问题，让水汽身份“互换”

地点：金坛指前镇，卿卿针织厂

时间：2020年

目标：削峰填谷，降低直热式电蒸汽锅炉成本

同样缘于治污攻坚战，不同的是，位于金坛指前镇的卿卿针织厂选择的是用直热式电蒸汽锅炉替代燃煤锅炉。

“我们用13台直热式电蒸汽锅炉替代了原来10吨燃煤锅炉，但直热式就像‘热得快’，只能现烧现用，不能存储，我们生产基本在白天，制汽成本一度超过每吨600元。”卿卿针织厂用电负责人潘建新介绍。

袁俊球想建议企业用夜间谷电替代白天峰电制汽，但最大的问题在于：如何储存呢？

蒸汽的体积是水的50至60倍，正常情况下无法大量储存。改造遇到瓶颈，袁俊球陷入深思：蒸汽体积能压缩吗？压缩过的蒸汽还能还原吗？

监控卿卿针织厂设备用电数据

正当他为了这个问题辗转反侧时，突然想到在金冬毛纺改造做能效分析时曾发现，在高压下，蒸汽可液化成超过100℃的水。改变压力让水汽互换身份，或许这就是“压缩”蒸汽的好办法！

也就是说，在高压下，谷电时段制的蒸汽能以高温水的形式储存，需要时再释放出来，正常气压下重回“蒸汽”形态。

供电人员检查卿卿针织厂锅炉设备

蒸汽储存问题解决了，谷电峰用的路子也就走通了。2020年，全国首个谷电蒸汽蓄热锅炉应运而生。（往期链接→）

设备投运后，每吨蒸汽成本从超600元降至230元左右，卿卿针织厂年节约蒸汽成本近90万元。

蓄热器

▍采用新型蒸汽储存技术，实现电热互动

地点：金坛经济开发区，鸿瑞昌泰纺织有限公司

时间：2023年

目标：为用汽大户提升用能效率

谷电蒸汽蓄热锅炉投运后，袁俊球和团队并未止步，他们一边研究如何进一步提升电热转换技术，一边继续了解当地纺织厂用能痛点。

过程中，他们发现了鸿瑞昌泰的用汽效率困境。

“我们是从热电厂购买蒸汽，运输管路有5公里，送到时蒸汽压力常常达不到生产需求，而且管路末端含水量高，会影响固色、烘干和溶解污垢的效率。”鸿瑞昌泰负责人郑满香介绍。

“我记得你们屋顶有1兆瓦的光伏板，为何不自建一个能源站，白天消纳光伏发电，晚上利用谷电，自产自用蒸汽呢？”

当袁俊球把想法分析给郑满香听时，二人一拍即合。

鸿瑞昌泰屋顶光伏

在进一步了解中，袁俊球发现，鸿瑞昌泰每天需要160吨蒸汽，一吨蒸汽大概要消耗700度电，不仅是“用汽大户”，也是“用电大户”。

他进一步建议郑满香给能源站增加“电热协同”响应装置，这样供电人员可通过综合能源平台预判线路负荷情况，将数据发给能源站的自动计算系统，并下发指令使其主动柔性改变负荷。

也就是说，“电网”打个招呼，“热网”就能实现秒级增降负荷，打通了电网、热网的数据链路，在用电高峰期可参与电网用电需求响应。

供电人员检查鸿瑞昌泰锅炉设备

最终，一座可消纳绿电、电热互动的高压电极式蒸汽储热能源站正式问世，其4兆瓦的输出功率是之前卿卿针织厂谷电蒸汽蓄热系统的10倍。

据了解，该项目的技术思路还获得了中国电力科学技术进步一等奖、江苏省电力科技奖一等奖。

目前，工业蒸汽能耗占全社会终端能源消费的18%，但大量蒸汽的制取仍以燃煤、燃气为主，而燃煤锅炉能耗高、废气物污染严重，此外，国产天然气供应不足，进口又有“断气”风险，且管道铺设成本昂贵。

十年磨一剑，多年来，袁俊球在“电”和“热”的道路上不断探索，他在这一领域的研究，为谷电蒸汽蓄热锅炉系统技术向纺织、生物、医用材料等工业企业的推广打下了基础。未来，还有更多难题等待与袁俊球对弈，一起期待更多科技创新的诞生吧。

供稿：刘甜（国网常州供电公司）

夏冰（国网常州市金坛区供电公司）

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