當前，鋼鐵行業處於向“多能互補”用能新格局轉型的時期，多數鋼鐵企業仍比較迷茫，僅進行了屋頂光伏
、鋼化聯產、餘熱供暖等方麵的探索。在傳統管理模式下
，鋼鐵能量流基本無序，且運行效率低、耗散損失大。為此
，鋼鐵行業亟須構建以儲能為核心的閉環運行網絡
，提高現有能源流係統能效。類似於煤炭在我國能源體係中的“壓艙石”作用，鋼鐵行業穩定的二次能源發電也是“壓艙石”，如何做好與光伏等新能源的協調互補，是當前行業麵臨的重要議題。

　　在zai追zhui求qiu極ji致zhi能neng效xiao的de同tong時shi
，創chuang新xin優you化hua能neng源yuan結jie構gou是shi助zhu力li鋼gang鐵tie企qi業ye實shi現xian碳tan中zhong和he的de重zhong要yao手shou段duan。其qi中zhong，新xin型xing低di碳tan多duo能neng互hu補bu能neng源yuan體ti係xi及ji儲chu能neng係xi統tong的de構gou建jian對dui鋼gang鐵tie企qi業ye尤you為wei關guan鍵jian。鋼gang鐵tie企qi業ye通tong過guo構gou建jian新xin型xing低di碳tan多duo能neng互hu補bu能neng源yuan體ti係xi及ji儲chu能neng係xi統tong
，形xing成cheng企qi業ye用yong戶hu側ce“源網荷儲一體化和多能互補係統”，既可係統提升能效
，又可增加新能源應用
、優化能源結構。

　　多能互補 實現能源利用“1+1＞2”

　　多能互補的目的是在不同條件下按照不同方式對能源進行合理利用

，實現“1+1＞2”的產出效益。該方式能夠通過不同種類能源和燃料的相互補充與綜合利用
，大幅提升能效並合理利用可再生能源。

　　用能的核心是能源的“㶲”值，即最大做功能力，從而改變以往用能重視數量
、忽略品質的弊端。同時更主要的是要考慮“㶲”平衡、重視“㶲”效率，這對於挖掘節能潛力
、采取節能措施，均有較大推動作用。

　　大多數情況下，鋼鐵行業主要涉及對能源的“㶲”值利用，但有時候隻需要低品位熱能的利用
，能源的“㶲”效(xiao)率(lv)很(hen)低(di)。例(li)如(ru)工(gong)藝(yi)上(shang)側(ce)重(zhong)於(yu)低(di)品(pin)位(wei)熱(re)能(neng)的(de)利(li)用(yong)
，但(dan)企(qi)業(ye)往(wang)往(wang)使(shi)用(yong)高(gao)品(pin)位(wei)的(de)熱(re)能(neng)，出(chu)現(xian)了(le)高(gao)能(neng)低(di)用(yong)的(de)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)情(qing)況(kuang)。鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)對(dui)低(di)品(pin)位(wei)能(neng)源(yuan)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)
，多(duo)為(wei)利(li)用(yong)中(zhong)高(gao)品(pin)位(wei)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)，發(fa)電(dian)過(guo)程(cheng)既(ji)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)熱(re)能(neng)，又(you)需(xu)要(yao)電(dian)能(neng)對(dui)低(di)品(pin)位(wei)熱(re)能(neng)進(jin)行(xing)冷(leng)凝(ning)

，能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)較(jiao)低(di)。針(zhen)對(dui)這(zhe)些(xie)情(qing)況(kuang)，各(ge)個(ge)工(gong)藝(yi)環(huan)節(jie)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)采(cai)取(qu)一(yi)些(xie)多(duo)能(neng)互(hu)補(bu)的(de)優(you)化(hua)路(lu)徑(jing)——

　　針對燒結煙氣參數波動、餘熱發電效果不佳的情況，可在煙氣中補燃一部分煤氣
，產生1000攝氏度高溫煙氣，並與部分400攝氏度煙氣混合，在補氣燃燒室中煙氣溫度達到700攝氏度以上，將飽和蒸汽加熱成為450攝氏度的過熱蒸汽，可使綜合係統效率達到最大化，提升發電效率。

　　針對煉鋼煙氣波動對餘熱鍋爐產汽的影響
，可補燃一定量的煤氣
，綜合係統即可實現不同品位餘熱餘能的綜合梯級利用。

　　針對焦爐


、加(jia)熱(re)爐(lu)換(huan)向(xiang)閥(fa)混(hun)入(ru)冷(leng)空(kong)氣(qi)造(zao)成(cheng)排(pai)煙(yan)溫(wen)度(du)較(jiao)低(di)的(de)情(qing)況(kuang)，利(li)用(yong)低(di)壓(ya)蒸(zheng)汽(qi)先(xian)對(dui)進(jin)氣(qi)進(jin)行(xing)加(jia)溫(wen)以(yi)提(ti)高(gao)排(pai)煙(yan)溫(wen)度(du)，再(zai)補(bu)燃(ran)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)進(jin)行(xing)高(gao)溫(wen)燃(ran)燒(shao)，實(shi)現(xian)高(gao)、低位煙氣互補以提高發電效率。

　　針對全廠大量40攝氏度~50攝氏度低溫冷卻水，采用溴化鋰熱泵技術
，輔以少量蒸汽，提高循環水的溫度後再供出。

　　儲能技術可以解決能源供求的時空不匹配問題
，是提高能源利用效率的有效手段。長期以來
，煤氣櫃、蓄熱器作為鋼鐵生產中傳統的儲能設施，在調節能源參數平衡、保障用能儲備、提供安全保障等方麵發揮著重要作用。

　　在鋼鐵生產中，煤氣櫃可用於調節煤氣動態平衡、平衡熱值波動，是鋼鐵企業重要的能源設備。煤氣櫃的傳統作用主要有儲存煤氣、平衡管網壓力、保障管網安全等。在新形勢下
，煤氣櫃需要進一步發揮調峰作用，根據峰穀時段實時自動充櫃、降櫃，提高峰穀發電差效益。穀段升櫃
，適當降低發電量，多用低價電，為峰段發電儲存煤氣；峰段降櫃，供發電使用，提高發電量，減少外購高價電
，降低購電成本。

　　傳統蒸汽蓄熱器用於解決轉爐餘熱蒸汽波動問題

，可將間斷性供汽轉變為穩定
、連續供汽，減小對全廠蒸汽管網的衝擊。對於蓄熱器的優化使用，需要采取進一步核定蓄熱器能力、將多台並列的臥式筒形蓄熱器改造為球形蓄熱器、蓄熱器後配備低壓蒸汽燃氣式過熱裝置等措施。

　　在新的發展形勢下，煤氣櫃、蓄熱器也需要在傳統功能的基礎上進一步拓展優化
，在提高煤氣蒸汽發電效率、煤氣峰穀發電差效益等方麵發揮作用。

　　在鋼鐵企業，有一定應用場景的新型儲能係統包括儲熱係統

、電化學儲能係統、液化空氣儲能係統等。在新的發展形勢下，新型儲能將有更大的發展空間，有助於解決能源供求時空不匹配問題。

　　儲chu熱re係xi統tong。鋼gang鐵tie企qi業ye通tong過guo餘yu熱re鍋guo爐lu回hui收shou熱re能neng
，經jing蓄xu熱re器qi後hou傳chuan送song至zhi餘yu熱re發fa電dian機ji組zu
，熱re能neng利li用yong率lv不bu高gao。熔rong鹽yan儲chu熱re係xi統tong可ke以yi存cun儲chu間jian歇xie性xing和he周zhou期qi性xing的de餘yu熱re，提ti高gao回hui收shou蒸zheng汽qi的de參can數shu值zhi和he穩wen定ding性xing
，從cong而er提ti升sheng餘yu熱re發fa電dian的de效xiao率lv和he靈ling活huo性xing；也可與煤氣發電機組耦合，結合峰穀電價、能源數字化
、生(sheng)產(chan)電(dian)力(li)負(fu)荷(he)調(tiao)控(kong)等(deng)措(cuo)施(shi)，既(ji)提(ti)高(gao)自(zi)發(fa)電(dian)率(lv)，又(you)提(ti)升(sheng)能(neng)源(yuan)係(xi)統(tong)調(tiao)節(jie)能(neng)力(li)。除(chu)煤(mei)氣(qi)機(ji)組(zu)外(wai)，儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)用(yong)於(yu)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian)調(tiao)峰(feng)
，如(ru)幹(gan)熄(xi)焦(jiao)儲(chu)熱(re)調(tiao)峰(feng)係(xi)統(tong)
、燒結餘熱發電儲熱調峰係統。目前
，山西建龍正在建設鋼鐵行業首套煤氣熔鹽儲熱調峰項目，預計2023年下半年投運。

　　通過配置儲熱係統調峰
，可以起到3個方麵作用：一是穩定波動較大的餘熱餘能，提升餘熱發電機組發電效率
；二是利用峰穀價差創效，降低企業生產成本
；三是促進可再生能源消納
，實現鋼鐵生產流程低碳運行。圖1為儲熱係統示意圖。

　　電化學儲能。電化學儲能轉化效率高
、比能量（即單位重量或單位體積電池對外輸出的能量）和比功率高（即單位時間電池的比能量）、響應速度快（毫秒級）。在電源側，能夠實現平滑能源出力等功能；在電網側
，可參與電網調峰調頻等電力輔助服務和電能質量改善。

　　當鋼鐵企業引入新能源發電時
，由於新能源電站發電量隨風、光強度而波動

，導致電網結構和電力波動較為複雜

，存在棄“風”棄“光”等(deng)現(xian)象(xiang)，因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)對(dui)富(fu)餘(yu)發(fa)電(dian)量(liang)進(jin)行(xing)儲(chu)存(cun)，同(tong)時(shi)對(dui)電(dian)網(wang)波(bo)動(dong)進(jin)行(xing)調(tiao)頻(pin)處(chu)理(li)。電(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)能(neng)作(zuo)為(wei)新(xin)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)的(de)強(qiang)製(zhi)配(pei)套(tao)措(cuo)施(shi)，配(pei)套(tao)過(guo)少(shao)易(yi)導(dao)致(zhi)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)差(cha)

，過(guo)多(duo)又(you)會(hui)大(da)幅(fu)增(zeng)加(jia)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)。為(wei)了(le)確(que)保(bao)新(xin)能(neng)源(yuan)電(dian)力(li)質(zhi)量(liang)滿(man)足(zu)並(bing)網(wang)和(he)用(yong)戶(hu)要(yao)求(qiu)，通(tong)常(chang)在(zai)新(xin)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)中(zhong)配(pei)置(zhi)10%~20%的儲能比例。

　　與單一的新能源電站不同，在鋼鐵企業中引入新能源後
，會形成一個“源—網—荷—儲”的企業微網係統
；由於鋼鐵企業內的電力調度更為複雜，需要同時考慮鋼鐵企業各生產工序的用能及負荷波動情況，對儲能係統進行重新設計。

　　液化空氣儲能。空分裝置是一種以消耗電能為主
，生產大規模氧氣、氮氣、氬氣等工業氣體的設備。空氣分離工序在鋼鐵企業中通常消耗1/5~1/4的de電dian力li，具ju備bei很hen大da的de調tiao峰feng潛qian力li。空kong分fen裝zhuang置zhi本ben身shen具ju備bei一yi定ding的de變bian負fu荷he生sheng產chan能neng力li
，可ke利li用yong分fen時shi電dian價jia進jin行xing錯cuo峰feng生sheng產chan，在zai電dian價jia高gao時shi低di負fu荷he生sheng產chan
，在zai電dian價jia低di時shi高gao負fu荷he生sheng產chan，大da幅fu降jiang低di生sheng產chan用yong電dian成cheng本ben
；還可以通過調節壓縮機在不同時間段的功耗
，控製空氣液化量和存儲量，利用液化空氣儲能實現用電負荷的調節。

　　液化空氣儲能技術的原理是通過低溫液化技術利用過剩電能，將常溫常壓空氣液化存儲在貯槽，將電能轉化成深冷能；發電時
，液化空氣經過增壓加熱氣化後輸入到發電膨脹機

，深冷能轉化成電能補充到電網係統中。

　　鋼gang鐵tie企qi業ye具ju備bei液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng所suo需xu的de空kong分fen裝zhuang置zhi
，通tong過guo液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng與yu空kong分fen設she備bei有you機ji耦ou合he，可ke以yi最zui大da化hua節jie約yue設she備bei投tou資zi成cheng本ben，提ti高gao儲chu能neng經jing濟ji效xiao益yi。此ci外wai
，鋼gang鐵tie企qi業ye有you大da量liang低di品pin位wei餘yu熱re，也ye可ke以yi與yu液ye化hua空kong氣qi儲chu能neng實shi現xian多duo能neng互hu補bu，提ti高gao儲chu能neng的de綜zong合he效xiao率lv。圖tu2為液化空氣儲能與空氣分離耦合流程示意圖。

　　氫儲能。氫儲能具有響應時間短、調節靈活性高
、調峰周期長、存儲逸散等優點，可對可再生能源高峰時節發出的風電、光電通過電解製氫進行存儲，促進新能源平滑並網，緩解棄“風”棄“光”現象，提高鋼鐵企業對新能源的消納能力。

　　與其他燃料相比，氫的質量能量密度大，但體積能量密度低（汽油的1/3000），yinci
，goujianqingchunengxitongdeyidaqiantitiaojianjiushizaijiaogaotijinengliangmiduxiachuyunqingqi。youqishidangqingqiyingyongdaojiaotonglingyushi
，haiyaoqiuyoujiaogaodezhiliangnengliangmidu。ciwai，yiqingderanshaozhiweijizhun
，“將氫的儲存運輸所消耗的能量控製在氫燃燒熱的10%以內”為理想狀態。目前，氫氣的儲存可分為高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和金屬固態儲氫
，對儲氫技術的要求是安全

、大容量、低成本和取用方便。

　　整zheng體ti來lai看kan
，鋼gang鐵tie企qi業ye與yu氫qing能neng應ying用yong有you著zhe良liang好hao的de協xie同tong促cu進jin關guan係xi
，鋼gang鐵tie企qi業ye既ji是shi產chan氫qing單dan位wei又you是shi用yong氫qing單dan位wei，應ying用yong氫qing能neng可ke助zhu力li鋼gang鐵tie產chan業ye實shi現xian高gao質zhi量liang綠lv色se發fa展zhan。氫qing能neng作zuo為wei理li想xiang的de新xin型xing能neng源yuan載zai體ti

，在zai“雙碳”背景下，氫儲能係統具有明顯的優越性，但因為技術和材料限製，目前還存在效率低、成本高問題。結合鋼鐵企業能源特點，建議積極跟蹤低溫液態氫存儲技術路徑。低溫法存儲液氫可以與空氣液化、空氣分離耦合儲能
，通過氫氣/空氣液化冷量互補
，提高能源使用效率。

　　以國內某北方鋼企進行儲能係統集成應用為例，該企業采用長流程（無焦化工序）工藝，生產總電耗約350兆瓦，其中空氣分離電耗約占總電耗的24%。發電係統現有2台100兆瓦亞臨界煤氣機組，實際發電功率為180兆瓦
，可在50%~103%範圍內調節；2台燒結餘熱發電機組（1台12兆瓦、1台9兆瓦）
，實際發電功率為13.4兆瓦
，可在60%~100%範圍內調節；1台TRT（高爐煤氣餘壓透平發電裝置）發電功率為5.9兆瓦。自備電廠總發電功率合計199.3兆瓦，為滿足生產需要（350兆瓦）
，需向電網購電150餘兆瓦。

　　該企業規劃建設20兆瓦屋頂光伏發電、100兆瓦湖麵光伏發電以及200兆瓦地麵光伏發電項目


，合計320兆瓦，從而降低了企業購電成本和碳排放。320兆瓦光伏發電項目投產後
，在晴天午間，光伏最大功率為288兆瓦。引入新能源前，企業自發電電力缺口僅為150餘兆瓦，因而光伏發電最大富餘功率為138兆瓦。整個午間光伏發電富餘量預計約65.6萬千瓦時，光伏富餘電量隻能以較低價格上網（低於穀電價格上網）。而在17:00—23:00時段，為彌補150zhaowadedianliquekou，qiyeyouyifengdianshenzhijianfengdianjiacongdianwanggouru，jianshaoleqiyedeyingyouxiaoyi。yucitongshi，yinruxinnengyuanfadianhuiduigangchangxianyouyurefadianjidianlixitongzaochengyingxiang
，congyongnenganquanxingkaolv，tongyangyoubiyaoyinruchunengxitong
，bingkaifachuxiangyingdeqiyedianlitiaokongjizhi。

　　針(zhen)對(dui)新(xin)能(neng)源(yuan)引(yin)入(ru)後(hou)的(de)用(yong)能(neng)安(an)全(quan)性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)問(wen)題(ti)
，該(gai)企(qi)業(ye)構(gou)建(jian)了(le)基(ji)於(yu)鋼(gang)鐵(tie)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)的(de)多(duo)能(neng)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)
，根(gen)據(ju)企(qi)業(ye)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)以(yi)及(ji)儲(chu)能(neng)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben)，構(gou)建(jian)起(qi)由(you)電(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)能(neng)、液化空氣儲能、煤氣和儲熱組成的儲能係統（考慮到氫儲能目前不具備應用經濟性，暫未引入）。具體而言，企業將電化學儲能用於光伏發電一次調峰，以提高光伏發電電能質量；以空分裝置為基礎
，構建液化空氣儲能係統
；通過煤氣櫃存儲煤氣，調節自備電廠電力負荷變化；選用高溫熔鹽儲熱方式，對高爐煤氣燃燒加熱
；tongguorongyanhuanrechanshenggaowenchaogaoyazhengqi，gongyongyuanyoumeiqifadianjizufadian。chunengxitongjianchenghou
，haixuduiqidianlitiaodujinxingyouhua，zuidahuafahuiqichunengtiaofengzuoyong，jieyueqiyegoudianchengben。

　　該(gai)企(qi)業(ye)將(jiang)儲(chu)能(neng)係(xi)統(tong)分(fen)布(bu)式(shi)植(zhi)入(ru)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)中(zhong)，減(jian)少(shao)了(le)設(she)備(bei)投(tou)資(zi)，增(zeng)大(da)了(le)儲(chu)能(neng)容(rong)量(liang)，促(cu)進(jin)了(le)新(xin)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)與(yu)鋼(gang)鐵(tie)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)結(jie)合(he)。在(zai)儲(chu)能(neng)效(xiao)率(lv)85%、電網電價0.6元/千瓦時的情況下
，該企業儲能係統年收益9000萬元，靜態投資回收期僅4.5年
，經濟可行性良好。圖3為鋼鐵企業儲能係統構建示意圖。

　　當前，鋼鐵行業處於向“多能互補”yongnengxingejuzhuanxingdeshiqi，gangtiexingyejiqiyeyingdandangzuowei，xieshouwajuenengyuanzhuanhuanqianli，shixianjizhinengxiao
，tongshichuangxinyouhuanengyuanjiegou
，zhulishixiantanzhonghe。

　　國家及行業層麵。一是選擇優秀企業、優秀流程，進行鋼鐵流程多能互補、低碳高效運行模式及能源技術改造示範開發。二是立項支持能源高效轉換技術創新突破，如燒結豎式換熱裝置、焦爐荒煤氣餘熱高效回收發電
、轉爐煙氣餘熱回收發電、冶金渣餘熱高效回收等。三是對於能效標杆企業給予綠色信貸、減免停限產等方麵的政策支持
，並嚴格貫徹執行可再生能源不納入能源總量的政策。

　　企(qi)業(ye)層(ceng)麵(mian)。其(qi)一(yi)，能(neng)效(xiao)提(ti)升(sheng)是(shi)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)當(dang)前(qian)乃(nai)至(zhi)未(wei)來(lai)相(xiang)當(dang)長(chang)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)的(de)中(zhong)心(xin)工(gong)作(zuo)

，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)都(dou)應(ying)以(yi)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)能(neng)效(xiao)標(biao)杆(gan)三(san)年(nian)行(xing)動(dong)方(fang)案(an)為(wei)總(zong)綱(gang)，製(zhi)訂(ding)本(ben)企(qi)業(ye)能(neng)效(xiao)提(ti)升(sheng)三(san)年(nian)行(xing)動(dong)計(ji)劃(hua)，指(zhi)導(dao)企(qi)業(ye)全(quan)係(xi)統(tong)分(fen)步(bu)實(shi)施(shi)節(jie)能(neng)降(jiang)碳(tan)工(gong)作(zuo)。

　　其二，主體工序能效達標杆是近期相對迫切的工作。此項工作建議緊緊圍繞國家相關政策
、中國鋼鐵工業協會的《鋼鐵行業能效標杆三年行動方案》以及“三清單、兩標準、一係統”的總體部署來完成，特別是要高度重視並積極參與 “雙碳最佳實踐能效標杆示範廠”培育工作。

　　其三，能效提升是一項係統工程，建議鋼鐵企業在主體工序能效達標的基礎上，從餘熱深度回收及梯級利用
、能源網絡分布式耦合優化

、煤氣發電能效（自發電）提升、跨行業協同與碳氫元素原料利用耦合等多維度進行係統能效提升，切實降本增效。

　　其qi四si，鋼gang鐵tie企qi業ye應ying高gao度du重zhong視shi能neng源yuan結jie構gou優you化hua，充chong分fen利li用yong鋼gang鐵tie餘yu熱re餘yu能neng資zi源yuan豐feng富fu的de優you勢shi
，嚐chang試shi構gou建jian符fu合he自zi身shen特te點dian的de低di碳tan多duo能neng互hu補bu能neng源yuan體ti係xi以yi及ji多duo能neng存cun儲chu的de儲chu能neng係xi統tong，推tui動dong太tai陽yang能neng、綠電等清潔能源應用比例增加，實現綠色低碳高質量發展。（熊超 溫燕明）

　　上篇詳見6月8日02版

（作者熊超係冶金工業規劃研究院總設計師，溫燕明係原濟南鋼鐵集團副總經理）