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“零碳”供热 温暖千家万户

发布时间:2022/12/7 11:16:26 来源:中国知识产权报

  “取暖效果稳定,家里穿个单衣就够了”“供暖费省了100余元”……又是一年供暖季,得益于投运的“暖核一号”二期202.5兆瓦核能供热工程,山东省海阳市的居民们在寒冬里过得温暖而舒适,海阳市成为了全国首个“零碳”供暖城市。


  日前,“暖核一号”三期900兆瓦远距离跨区域核能供热工程已在海阳市正式开工,预计于2023年投运,届时,核能供热面积可达烟台、威海等地,满足近100万人口的取暖需求。在创新技术的支持下,核能供暖真正走进了千家万户。


  减排供暖,打造“暖核一号”


  “我们要为老百姓带来温暖,带来蓝天,带来实惠。” 国家电投核能发展总工程师、山东核电有限公司(下称山东核电)董事长吴放表示。


  2021年4月1日,“暖核一号”二期202.5兆瓦核能供热工程超额完成首个供暖季任务,持续安全稳定供热143天,供热面积近500万平方米。供暖期间,该工程节约原煤消耗18万吨,减排二氧化碳33万吨、氮氧化物2021吨、二氧化硫2138吨、烟尘1243吨,空气中PM2.5指数下降16%,区域供暖季空气质量明显提升。此外,海阳居民住宅取暖费每平米较往年下调一元钱,惠及海阳城区20万居民。


  核能供热的背后,是山东核电创新技术的支持。吴放介绍,核反应会产生大量的热量,对于单纯发电的核电机组,有一部分热量被用来发电,剩余热量将排放。如何提高核电机组的热效率,减少热量排放,是核能行业从业者共同的课题。2018年,吴放提出了核能商用供热的构想,随之在他的带领下,山东核电制定了“三步走”的战略:第一步是园区级供暖,第二步是县域级供暖,第三步是区域级供暖。这一套核能供暖技术,正是“暖核一号”。


  创新技术,保障供暖安全


  这项技术实现的根本是保障核能供暖的安全性。“举个例子,核能供热就像‘自热火锅’,其中的发热材料仅仅用来加热,不与食物直接接触。”吴放介绍,所谓核能供热,就是从核电机组抽取部分发过电的蒸汽作为热源,经过换热器进行多级换热,最终经市政供热管网将热量传递给终端用户。此过程仅有热量的传递,没有水等其他介质的交换。


  为了确保安全,公司联合国家电投智慧能源(国核电力院)、上海核工程研究设计院有限公司、哈尔滨汽轮机厂等多个单位,组建了一支跨界多元的核能供热团队,不停地对技术方案、设备配套等进行深入细致的研究与探讨。


  抽汽管道调阀控压、汽轮机再热调阀控压……在各方的不懈努力下,“暖核一号”二期202.5兆瓦核能供热工程突破了“核电机组常规岛汽轮机中间级抽汽”等关键技术,拥有适用于饱和蒸汽的大口径抽汽止回阀、快关调节阀等新型阀门,开发了反应堆热功率与汽轮发电机电功率+对外供热功率匹配的运行控制策略,形成了一套完整的基于核电热电联产的安全和瞬态评估体系。


  “我们将运用拥有自主知识产权的核能‘零碳’供热技术,新建约120公里的长距离输热骨干管网,实现核能与风光储能联合运行、多能互补。”吴放介绍,今年7月14日,“暖核一号”三期900兆瓦远距离跨区域核能供热工程开工,该工程建成后,每年在发电95亿度的同时,供暖面积可达3000万平方米,满足大约100万人口的供暖需求。一个供暖季可替代原煤消耗90万吨,减排二氧化碳165万吨,环保效益显著。


  如今,“暖核一号”已拥有“园区级”(供热能力30兆瓦)辅汽供热模块、“县域级”(供热能力200兆瓦)抽汽供热模块、“区域级”(供热能力900兆瓦)大规模抽汽供热模块等多个技术标准化方案,可满足不同供热应用需求。事实证明,以海阳市核能供暖为样板,“暖核一号”可向全国核电机组的热电联产进行复制推广。


  “水热同传”,实现跨界融合


  “暖核一号”走入百姓家,让人民群众用得经济、用得环保、用得放心。那么,对于核能综合利用,山东核电又进行了哪些有益的探索呢?


  据悉,2020年1月,山东核电启动“水热同传”示范项目研发,并于当年11月15日正式投产运行,实现了自核电厂向10公里之外的员工宿舍园区稳定供热,同时提供高品质淡水。在“水热同传”示范项目研发并成功投运的基础上,山东核电联合清华大学等高校及科研院所,进一步启动了“水热同产同传”科技创新项目。


  “2021年5月,该项目成功投运,实现核能先发电、后制水、再供暖的三级高效利用。”吴放介绍,公司运用“一种用于水热同传系统的热量利用及消纳系统”等专利,突破了多级闪蒸和多效蒸馏两种“热法”海水淡化技术难点,研发了水热同产机组。利用核电厂的清洁蒸汽热源,在实现核能供热的同时,提供高温高品质淡水。未来,山东核电规划储热储水一体化搭配风电光伏,联合多个核电基地,在胶东半岛地区建设以核电余热供热为主体、工业余热为补充,对新能源开放的产储输一体化管网,采用长距离大温差输热技术,打造胶东半岛“零碳”的清洁水热供给体系,为我国区域经济圈一体化建设提供新方案。


  核能发电、区域供暖、海水淡化……凭借核能持续性强、供能形式多样等优势,山东核电正在一点点扩大核能综合利用范围,探索发掘核能的无限潜力。作为清洁能源,核能也将迎来更加多元化的应用场景,成为清洁供暖、“双碳”目标实现的重要解决方案,为我国经济社会高质量发展创造更多的绿色奇迹。(刘弘一)


  (编辑:侯岭)


  (中国知识产权报独家稿件,未经授权不得转载。)


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