《碳中和背景下冷冻冷藏设施制冷系统的技术选择.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《碳中和背景下冷冻冷藏设施制冷系统的技术选择.pdf(15页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、2023中国国际制冷展自然制冷剂的应用潜力及障碍专题研讨会中粮科工华商国际工程有限公司1马马进进2023.4碳中和背景下碳中和背景下冷冻冷藏设施制冷系统的技术选择冷冻冷藏设施制冷系统的技术选择中粮科工华商国际工程有限公司报告内容报告内容碳中和与冷冻冷藏设施制碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统冷系统1冷冻冷藏设施制冷系统减冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向碳技术方向2原则与途径的探讨原则与途径的探讨3随着我国工业随着我国工业化和城市化的深入化和城市化的深入、小康社会的全面发展小康社会的全面发展,冷冻冷藏设施的总量冷冻冷藏设施的总量还存在巨大的增长空还存在巨大的增长空间间,不可能通过压缩不可能通过压缩需求
2、量达到碳中和目需求量达到碳中和目标标,只能通过技术途只能通过技术途径解决径解决,为此在碳中为此在碳中和背景下冷冻冷藏设和背景下冷冻冷藏设施制冷系统必须进行施制冷系统必须进行正确的技术选择正确的技术选择。中粮科工华商国际工程有限公司碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。温室气体的主体是二氧化碳气体,另外还包括四氟化碳、卤代烃等非二氧化碳气体。冷冻冷藏设施制冷系统在整个寿命期内不仅消耗大量产生二氧化碳气体的电能,而且可能
3、排放强温室效应的卤代烃气体,因此难以避免碳中和行动的影响,甚至是碳中和行动的重点影响领域。中粮科工华商国际工程有限公司碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统2020年9月22日,国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。2021年9月15日,我国开始实施蒙特利尔议定书的基加利修正案,强温室效应的卤代烃制冷剂使用量将被逐步削减。2019年6月13日,国家发展改革委等七部委联合印发实施的绿色高效制冷行动方案要求到2030年大型公共建筑制冷能效提升30%,制
4、冷总体能效水平提升25%以上,绿色高效制冷产品市场占有率提高40%以上,实现年节电4000亿千瓦时左右。中粮科工华商国际工程有限公司碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统碳中和与冷冻冷藏设施制冷系统冷链是工业化和城市化国家及地区整合农林畜牧渔等生产与餐饮消费的重要生产方式,如果说工业化和城市化是小康社会的前提,冷链则是“小康社会的基础”。冷冻冷藏设施是承担冷链内加工、存储和分配功能的核心节点,冷链的所有生产活动都需要依托冷冻冷藏设施开展,因此随着我国工业化和城市化的深入、小康社会的全面发展,冷冻冷藏设施的总量还存在巨大的增长空间,不可能通过压缩需求量达到碳中和目标,只能通过技术途径解决。人类历史上最大规
5、模的快速发展仍在快速发展进程中中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统对碳中和的影响主要体现在系统能效和强温室效应制冷剂排放两个方面,这两个因素既分别起作用,又相互影响,再加上生产安全、投资和运营成本等因素,使减碳技术选择变得十分复杂。中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向无论减碳与否,降低全寿命期成本的需求使制冷系统能效成为冷冻冷藏设施持续追求的目标,由于获得高能效往往需要加大初投资,因此在初投资和以能耗为主的运行成本之间寻找平衡就成为冷冻冷藏设施制冷系统技术的核心之
6、一,在碳中和背景下,这个平衡点将会向提高能效“偏移”,由此会进一步推动制冷系统和设备高效节能技术的研发与推广。运行能耗初投资中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向受卡诺循环的限制,冷冻冷藏设施制冷系统的制冷能效存在极限,不可能无限制地提高,并且越接近这个极限,初投资的增长会越快,往往导致经济不可行,因此提高整个冷冻冷藏设施的能源利用率将会成为减碳的另一个重要方向。中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向一是回收利用制冷系统的排热一是回收利用制冷系统的排热制冷系统排出热量的温度多在十几至四十
7、多摄氏度,以往被认为是废热,随时碳中和目标的推进,热能领域低于两百摄氏度的热量供给大概率需要通过热泵替代,从而减少化石燃料的消耗,这就需要低品位热量,而制冷系统排热就是最好的来源。一是提高“低碳电能”的利用比例一是提高“低碳电能”的利用比例在可控核聚变技术能够实际应用之前,风能和太阳能将会成为能源领域碳中和的主要途径,目前风能和太阳能的发电成本已经与化石燃料发电成本不相上下,问题是不稳定、储能成本高昂,冷冻冷藏设施制冷系统是提高“低碳电能”利用比例的潜在用户,蓄冷和蓄热的成本远低于蓄电。中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向对于蒸汽压缩制冷
8、,制冷剂是物质基础,无论天然还是人工合成制冷剂,绝大多数是危险化学品,面临各种安全问题,例如毒性、燃烧性、窒息性等,人工合成制冷剂还面临环保问题,主要表现在破坏臭氧层和强温室效应,因此为达到碳中和目标,冷冻冷藏设施制冷系统必须在保障能效的前提下减少并最终淘汰强温室效应制冷剂,同时还要保障安全。中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向一是使用天然工质使用天然工质是“终极途径”,作为天然工质的氨和丙烷的能效都很好,但是丙烷易燃易爆,保障安全的成本比较高,很难用于制冷量较大的冷冻冷藏设施,氨虽然有毒可燃,但是在多年的广泛应用中已经积累了成熟且可靠的
9、安全保障技术,用于生产和仓储领域冷冻冷藏设施的安全性完全可控,并且成本不高,未来随着低充注技术、安全监控和应急处置技术的发展,氨制冷系统的安全将更加有保障;二氧化碳制冷剂不存在安全难题,但多数情况下单独使用时的能效不及氨,适合需要冷热综合利用的冷冻冷藏设施,或与氨制冷剂复合使用。绿色冬奥已经证实中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向一是开发新型制冷剂事实上人工合成制冷剂的研究已经达到分子水平,在取得重大理论突破前,既安全又环保,且制冷性能优良的人工合成制冷剂已经很难研制。元素周期表内只有碳、氮、氧、硫、氢、氟、氯、溴能够合成适宜沸点的化合物
10、,目前已经把一个和两个碳原子的卤代物全部研究完毕,都不能满足要求,最新研究三个碳原子的丙烯烃衍生不饱和氟化物能够做到零ODP和个位数的GWP,但是制冷性能很难在各工况都理想,且安全类别多属A2L,即弱可燃。因此对于碳中和背景下冷冻冷藏设施制冷系统技术的选择,新型制冷剂的前景并不乐观,只能作为一个补充,用于对安全性要求比较高的场所和小型制冷系统。中粮科工华商国际工程有限公司冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向冷冻冷藏设施制冷系统减碳技术方向再就是减少制冷剂充注量减少制冷剂充注量(二氧化碳除外)是最“现实”的选择,亚临界二氧化碳制冷的本质就是在整体能效不降低、整体成本不增加的前提下减少氨和卤代烃制冷剂
11、的充注量,从而降低氨制冷系统的安全风险、减少卤代烃制冷剂对环境的污染。中粮科工华商国际工程有限公司原则与途径的探讨原则与途径的探讨冷冻冷藏设施的规模、用途和属性等要素千差万别,没有任何一项技术能够做到“全覆盖”,需要针对具体项目寻找最合适的碳中和技术,因此随着碳中和行动的推进,冷冻冷藏设施制冷系统大概率需要在项目立项前进行“碳中和分析和评价”,如同目前的安评和环评,因此需要深入研究本行业的“碳足迹”,以及本行业通过减少食品生产和储运过程的浪费而减碳的贡献,通过减少城市垃圾处理而减碳的贡献,甚至是通过保障食品安全和营养水平而提升全民健康带来的减碳贡献,从而使整个相关经济体系的减碳行动落到实处,取得事半功倍的碳中和效果。2023中国国际制冷展自然制冷剂的应用潜力及障碍专题研讨会中粮科工华商国际工程有限公司15发展绿色低碳发展绿色低碳冷链冷链促进产业可持促进产业可持续发展续发展第8章冷冻冷藏设施制冷技术