低碳技术 光伏发电余热制蒸汽技术

作为一种重要的生产能源，工业蒸汽的成本较高，目前分散式工业蒸汽，只能采用燃气锅炉生产，给企业带来沉重的负担。工业蒸汽用在工艺生产中，热量不会消失，只是从高品位降到低品位，最终排放到环境中。这样就存在两个问题，一是需要高昂的成本制取蒸汽，工艺生产成本高；二是大量余热排放，能源浪费严重。这种情况下，回收余热制蒸汽是一种理想的节能降碳模式，特别是在生产环节较短、蒸汽使用和位置接近的场合，就近取余热，产生蒸汽后就近消纳，各环节损耗很小。余热制蒸汽有两种技术路线，一种是吸收式热泵，一种是压缩式热泵。

吸收式热泵路线以升温型热泵为核心，利用中温余热驱动，将一部分热量提升为高温热，另外一部分转化为低温热排放到环境中。该转化过程基本不消耗额外能耗，与原来100%热量排放的方式相比，相当于零成本制取了部分蒸汽，经济效益较好，这是该路线的优点。该路线的缺点同样明显：首先，需要较高温度的余热才能产生更高温度的蒸汽，这大大限制了该技术的使用范围；其次，转化效率较低，在50%以下，也就是说超过一半的热量还是扔掉了，还需要高成本蒸汽补充。

压缩式热泵路线利用电能驱动，回收余热产生高温热量。与吸收式热泵路线相比，压缩式热泵的优点明显：首先，与吸收式热泵相同的高温余热条件下，压缩式热泵的余热回收量更大，产生的蒸汽完全满足工艺用热，实现自循环；其次，可以利用更低温度的余热，通过多级提温制取蒸汽，适用范围更广。该路线的最大问题在于，需要消耗较多的电能，余热温度越低，电能占比越高。这样一来，很多项目需要电力增容，难度较大、成本较高，甚至无法应用。

与此同时，双碳政策下，光伏发电技术蓬勃发展，很多厂房都安装了光伏发电系统。这与压缩式热泵制蒸汽技术形成极好的互补，结合为光伏发电余热制蒸汽技术。

光伏发电余热制蒸汽技术利用光伏发电量（包括储能电池电量）驱动压缩式热泵回收余热产蒸汽，具有一举多得的效果：

首先，光伏系统解决了电力增容的难题，特别是加装储能装置进行电源管理的光伏系统，产生的电量完全可以满足余热制蒸汽的需求。

其次，压缩式热泵余热制蒸汽的电价可以按照光伏上网电价计算，这个价格比工厂用电价格低，蒸汽成本得到进一步降低。

第三，光伏系统的储能装置还可以实现峰谷电的调节，即使受天气影响光伏电量不足以驱动余热制蒸汽系统，储能装置也可以蓄存低谷电，相当于增加了生产时段的电力供应能力。

第四，余热制蒸汽系统将部分光伏电量就地消纳，减少了分布式光伏系统对电网的冲击，有助于电网的调度优化。

总之，光伏+储能+余热制蒸汽系统与工厂峰谷电价相配合，既降低了余热制蒸汽的用电成本，又通过余热利用降低了蒸汽成本，还解决了光伏无序上网问题，是“光伏+”技术的典型应用。

光伏发电余热制蒸汽技术是未来工业蒸汽制取的重要绿色低碳技术，具有很高的推广价值。