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6月13日(ri)，2023中國(guo)國(guo)際光熱大會暨CSPPLAZA第十(shi)屆(jie)年會在(zai)浙江杭(hang)州盛大召開，首(shou)航高科能源(yuan)技術股(gu)份有限(xian)公司(si)（簡稱“首(shou)航”）研發中心(xin)總經理(li)齊志鵬(peng)為(wei)大家(jia)帶來(lai)《采用熔鹽儲熱技術的(de)機(ji)組靈活性改造》主題演(yan)講。

▲首航高科能源(yuan)技(ji)術股份有(you)限公司研發中心總經理齊志鵬

一年四季深度調峰是剛需

2019年正值光熱的低(di)谷期，也正是這一年，將熔鹽(yan)儲熱用于火電靈活性改造(zao)的商機冒出了新芽。

齊志(zhi)鵬(peng)表示(shi)，經(jing)歷(li)了2015年9號文件電(dian)(dian)改之后，自2016年起(qi)，整個電(dian)(dian)力(li)市(shi)(shi)場(chang)發生了較(jiao)大的(de)變化(hua)，電(dian)(dian)價方(fang)面更符合市(shi)(shi)場(chang)規(gui)律——電(dian)(dian)力(li)供大于求時(shi)，一(yi)度(du)電(dian)(dian)就要產生低價競爭(zheng)，電(dian)(dian)力(li)稀(xi)缺時(shi)，則一(yi)度(du)電(dian)(dian)的(de)價格飆升。

在(zai)東(dong)北(bei)(bei)，冬季大(da)部分(fen)火電(dian)機組都(dou)在(zai)供(gong)(gong)熱，由此(ci)產生的供(gong)(gong)熱負荷巨大(da)，機組通流量也大(da)，整個機組能帶到80%左右，由于(yu)東(dong)北(bei)(bei)夜間(jian)沒有高負荷的用戶，東(dong)北(bei)(bei)電(dian)網壓(ya)力倍增，在(zai)此(ci)背景下，2016年開(kai)始，東(dong)北(bei)(bei)掀起了(le)靈(ling)活性改造的熱潮(chao)。

改造主要以電(dian)(dian)極鍋爐為(wei)主，在汽(qi)輪(lun)(lun)發電(dian)(dian)機出口，消耗電(dian)(dian)力為(wei)主，把汽(qi)輪(lun)(lun)機發的(de)電(dian)(dian)變成(cheng)熱(re)送到熱(re)網中，這樣(yang)對于整個電(dian)(dian)廠來說(shuo)發電(dian)(dian)量就變成(cheng)了零。

與東北不同(tong)，西北一(yi)年四(si)季都有(you)(you)調峰(feng)(feng)(feng)需(xu)(xu)求，而且西北在冬(dong)季還有(you)(you)頂(ding)負荷需(xu)(xu)求，對于光伏(fu)風(feng)(feng)電，冬(dong)季很(hen)多核心地區都會出現連續的(de)陰天(tian)和無風(feng)(feng)天(tian)氣，風(feng)(feng)電光伏(fu)裝(zhuang)機比例高時，沒(mei)有(you)(you)電量輸(shu)出，這種情況下就需(xu)(xu)要火電機組頂(ding)尖峰(feng)(feng)(feng)；春夏秋冬(dong)光伏(fu)風(feng)(feng)電高發，則(ze)需(xu)(xu)要機組深(shen)度調峰(feng)(feng)(feng)。

現貨交易與長協交易

采用熔鹽儲熱(re)技術進行機組的(de)靈活性改(gai)造，首(shou)航發軔(ren)于2019年(nian)。

齊志鵬介紹，首(shou)航(hang)是(shi)國內(nei)較大的電站(zhan)冷(leng)端設備供應商，因此對火電領(ling)域(yu)較熟(shu)悉。首(shou)航(hang)第(di)一次接觸(chu)現貨是(shi)從山(shan)西市場開始。

以下圖‘2020年12月24日的交易曲線’為例，可以看到(dao)(dao)，從(cong)0點到(dao)(dao)早(zao)(zao)上(shang)7點，電(dian)(dian)(dian)價(jia)(jia)在(zai)一毛錢(qian)到(dao)(dao)兩(liang)毛錢(qian)之(zhi)間波動，從(cong)7點到(dao)(dao)9點半的早(zao)(zao)高峰，一度電(dian)(dian)(dian)兩(liang)毛錢(qian)到(dao)(dao)三毛錢(qian)，9點半即光伏開始(shi)時一直(zhi)到(dao)(dao)11點45分，電(dian)(dian)(dian)價(jia)(jia)在(zai)一毛錢(qian)到(dao)(dao)兩(liang)毛錢(qian)之(zhi)間，12點半時，所有的上(shang)網電(dian)(dian)(dian)價(jia)(jia)均為零。

齊(qi)志鵬表示“大(da)家現在聽說山(shan)東是(shi)負電(dian)價(jia)(jia)，但當我們(men)2020年接(jie)觸到(dao)(dao)(dao)(dao)上述(shu)這種(zhong)情況時，對(dui)我們(men)的(de)沖擊還(huan)是(shi)很(hen)大(da)的(de)，因為這時候火(huo)電(dian)發(fa)一(yi)度(du)電(dian)一(yi)分錢不給，買(mai)了(le)煤，煤都燒了(le)，不給錢。但是(shi)從下午(wu)12點(dian)半(ban)開始(shi)電(dian)價(jia)(jia)恢復，下午(wu)4點(dian)半(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)晚(wan)上6點(dian)45這段時間(jian)電(dian)價(jia)(jia)是(shi)1到(dao)(dao)(dao)(dao)1.5元。山(shan)西2020年最(zui)高電(dian)價(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)(dao)1.6元，持續時間(jian)很(hen)長(chang)。除卻晚(wan)高峰4點(dian)半(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)6點(dian)45這一(yi)段時間(jian)的(de)電(dian)價(jia)(jia)非常高，6點(dian)45到(dao)(dao)(dao)(dao)8點(dian)半(ban)的(de)電(dian)價(jia)(jia)也(ye)不低，五毛錢到(dao)(dao)(dao)(dao)七毛七左(zuo)右，晚(wan)上8點(dian)半(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)9點(dian)15左(zuo)右是(shi)三毛錢到(dao)(dao)(dao)(dao)四毛錢，相對(dui)來(lai)說也(ye)比較高，但是(shi)過(guo)了(le)晚(wan)上10點(dian)鐘(zhong)以后，基本上又回到(dao)(dao)(dao)(dao)一(yi)毛錢到(dao)(dao)(dao)(dao)兩毛錢之(zhi)間(jian)的(de)區域。”

齊志鵬又展(zhan)示了山(shan)西這臺機組(zu)整個12月份在每一個時段交易電價，如下圖。

他表示，從零點(dian)(dian)開始一(yi)直到(dao)早(zao)上(shang)6點(dian)(dian)左右(you)，電(dian)(dian)價(jia)基本上(shang)都(dou)是一(yi)毛(mao)(mao)左右(you)，在早(zao)上(shang)八點(dian)(dian)半(ban)的早(zao)高峰(feng)，電(dian)(dian)價(jia)接(jie)近(jin)兩毛(mao)(mao)五(wu)，12點(dian)(dian)時電(dian)(dian)價(jia)達到(dao)日間最低(di)，這(zhe)是為(wei)什么呢？他解釋，是因為(wei)光(guang)伏(fu)大發，到(dao)了16點(dian)(dian)前(qian)后(hou)，基本上(shang)都(dou)能(neng)賣到(dao)一(yi)塊錢以上(shang)。晚上(shang)的22點(dian)(dian)之(zhi)后(hou)，電(dian)(dian)價(jia)逐漸(jian)降低(di)。

新型電力系統

齊(qi)志鵬表示，根據上述(shu)情況，我們對新型電力系統應該有了新的理解，他認為，首先電源應提(ti)供四個價值(zhi)：一是提(ti)供電量；二是要(yao)起到平衡作用；三要(yao)起到調節作用；四要(yao)提(ti)供有效(xiao)容量。

“但是(shi)現在(zai)我(wo)們所說的1:9和1:8的情況(kuang)下，我(wo)們現在(zai)只算電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)價格，包括現在(zai)設(she)(she)計院做可(ke)(ke)研光熱(re)只算其(qi)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)的價格，從來不算平衡調(diao)節(jie)和有(you)效(xiao)容量(liang)(liang)這(zhe)塊，尤其(qi)是(shi)平衡調(diao)節(jie)作用，如果(guo)在(zai)現貨，大(da)家可(ke)(ke)以(yi)回到(dao)剛才(cai)這(zhe)個曲線，假設(she)(she)我(wo)有(you)一(yi)(yi)臺(tai)光熱(re)的機組在(zai)晚上4點鐘開(kai)始發電(dian)(dian)(dian)，我(wo)的一(yi)(yi)度電(dian)(dian)(dian)是(shi)多少(shao)錢呢？我(wo)們示范項目是(shi)一(yi)(yi)塊一(yi)(yi)毛五，但是(shi)這(zhe)兩個小(xiao)時內我(wo)們可(ke)(ke)以(yi)拿到(dao)一(yi)(yi)塊五的電(dian)(dian)(dian)價。”

因此齊志鵬指出，在現(xian)貨(huo)市(shi)(shi)場下(xia)，平(ping)衡價值完全(quan)是市(shi)(shi)場體系的——當電(dian)網供(gong)(gong)需產生(sheng)變化時(shi)(shi)，用戶(hu)量大電(dian)源少時(shi)(shi)，發一度電(dian)就非(fei)常值錢，但如果像光伏風電(dian)這(zhe)樣沒有(you)調(diao)節性能的電(dian)源，在上網時(shi)(shi)若供(gong)(gong)過(guo)于求，價格就只(zhi)有(you)幾分錢。

齊志鵬表示，通過對電力市(shi)場及(ji)新型電力系統的深(shen)入(ru)了解，大家對光熱也(ye)會更(geng)有信心。

以東(dong)部(bu)(bu)火電(dian)(dian)為例，有(you)些地區利(li)用(yong)的(de)小時數只有(you)3000多，若僅(jin)限于3000多必然會(hui)虧損，那么(me)它是怎么(me)生存下來的(de)呢(ni)？它沒有(you)發的(de)電(dian)(dian)，作為調節這部(bu)(bu)分電(dian)(dian)靠什么(me)有(you)收益呢(ni)？答案(an)是靠服務。

“我們敦煌二期電站年(nian)利(li)用小(xiao)時數3000，跟火(huo)電的機組差不多了，對于未(wei)來新能(neng)源比例特別(bie)高(gao)的電網來說，它未(wei)來可能(neng)連3000都到不了，可能(neng)也就(jiu)是2700-2800那(nei)樣，這(zhe)時候火(huo)電的生存(cun)就(jiu)是靠(kao)服(fu)務(wu)，而不是靠(kao)電量。”

火力發電機組深度調峰技術分析

齊志鵬認(ren)為，新能源之所以(yi)能推得(de)這(zhe)么廣，就是(shi)因(yin)為光(guang)伏和風電(dian)的價格比(bi)火電(dian)還便宜，因(yin)此有(you)其生存的空間。他表示，火電(dian)機組靈活性(xing)改造基本分為兩個(ge)路線，一(yi)(yi)個(ge)是(shi)本體改造，最(zui)低(di)期望20%，另(ling)一(yi)(yi)個(ge)則是(shi)熱電(dian)解耦，最(zui)低(di)負(fu)荷到0%。

東北的情況只有在冬季進行熱電(dian)解耦(ou)，因(yin)為(wei)熱有出口且(qie)熱出自熱網(wang)，而春夏秋(qiu)則無法在傳統上進行解決。

齊志鵬(peng)指出，本(ben)體(ti)(ti)(ti)改造(zao)(zao)的能力(li)是(shi)(shi)在不投油情況下最低負荷20%，其(qi)優(you)點是(shi)(shi)改造(zao)(zao)費(fei)用較少，但(dan)缺(que)點也比較顯著：一是(shi)(shi)靈活(huo)性改造(zao)(zao)本(ben)體(ti)(ti)(ti)改造(zao)(zao)帶來犧(xi)牲機(ji)組(zu)本(ben)體(ti)(ti)(ti)壽命；二是(shi)(shi)本(ben)體(ti)(ti)(ti)改造(zao)(zao)停機(ji)期間沒(mei)(mei)有(you)收入；三(san)是(shi)(shi)火(huo)電機(ji)組(zu)低負荷運(yun)行時煤(mei)耗(hao)不是(shi)(shi)線性減少；四是(shi)(shi)本(ben)體(ti)(ti)(ti)改造(zao)(zao)沒(mei)(mei)有(you)改善火(huo)電機(ji)組(zu)本(ben)身的調節特性。

那么本體改造需要(yao)解決哪些問題呢？齊志鵬指出了(le)以(yi)下(xia)幾點(dian)：

（1）鍋(guo)爐無法穩(wen)燃，火焰在(zai)爐膛(tang)充滿度(du)不足，水動(dong)力不穩(wen)定，尾部受熱面(mian)積灰(hui)和腐蝕加劇(ju)，厚壁部件疲勞；

（2）汽輪機低壓末兩級(ji)葉(xie)片鼓風，末級(ji)干度過小，處于過熱，葉(xie)片水蝕；

（3）寬負(fu)荷脫硝問題；

（4）調門(men)異常振動和接管儀表焊(han)縫(feng)的開裂。

熱電(dian)解耦是(shi)鍋爐和汽機的不改(gai)造(zao)，齊志鵬認為(wei)“基本(ben)上(shang)熔鹽(yan)系統相(xiang)(xiang)當于(yu)加了外掛，本(ben)體不改(gai)造(zao)，只做管道相(xiang)(xiang)關改(gai)造(zao)”，他表示，熱電(dian)解耦的優點包括(kuo)：

（1）火電機組壽(shou)命沒(mei)有影響，鍋爐最(zui)低負(fu)荷還是40%，；

（2）增加(jia)外(wai)部儲(chu)能裝置；

（3）改(gai)善火(huo)電機組(zu)本身的調節特性。

熔鹽(yan)儲能調峰(feng)(feng)是采(cai)用(yong)熔鹽(yan)儲能作為火(huo)電側深(shen)度調峰(feng)(feng)方案。

齊志鵬(peng)表示，有專家提(ti)到過電加(jia)熱(re)(re)(re)和蒸汽加(jia)熱(re)(re)(re)，而他(ta)認(ren)為，電加(jia)熱(re)(re)(re)是不可取的，在火(huo)電機組(zu)靈活(huo)性改造(zao)加(jia)電加(jia)熱(re)(re)(re)效率較低。

而(er)蒸汽加熱(re)有幾個優點：（1）不影(ying)響機(ji)組(zu)壽命；（2）改造期間不停機(ji)；（3）能量利用(yong)率(lv)高(gao)，62%；（4）改善機(ji)組(zu)調節特性(xing)；（5）供熱(re)機(ji)組(zu)的供熱(re)安全(quan)穩定性(xing)；（6）代替啟動鍋爐。

蒸汽加熱當(dang)然(ran)也(ye)有一(yi)些(xie)缺點：比如占(zhan)地大、投資費用(yong)高。

以電(dian)加(jia)熱(re)(re)熔鹽儲能(neng)改(gai)造為(wei)核(he)心，其目的是(shi)汽機本體不做改(gai)動的前(qian)提下(xia)，直接在供電(dian)端(duan)加(jia)載(zai)計量實(shi)現最小上(shang)網負荷(he)，具備較強的低負荷(he)調(diao)峰能(neng)力，可以實(shi)現機組(zu)的零負荷(he)。當升負荷(he)時熔鹽儲熱(re)(re)可以釋放加(jia)熱(re)(re)給水(shui)為(wei)蒸汽進(jin)入(ru)熱(re)(re)網用戶或者補入(ru)蒸汽輪機轉換(huan)為(wei)電(dian)，缺點是(shi)儲能(neng)過(guo)程是(shi)鍋爐的熱(re)(re)轉換(huan)為(wei)電(dian)，電(dian)加(jia)熱(re)(re)轉換(huan)為(wei)熔鹽儲熱(re)(re)，熔鹽儲熱(re)(re)再(zai)轉換(huan)為(wei)電(dian)，其效率(lv)不足12%（30%*40%），經濟(ji)性很(hen)差。其次電(dian)加(jia)熱(re)(re)器功率(lv)大，設備壽命有(you)限。

首航(hang)是怎么做(zuo)蒸汽(qi)加熱熔鹽(yan)的熔鹽(yan)儲能改造的呢？

▲蒸汽加熱熔鹽工(gong)藝流程

齊志鵬(peng)介紹(shao)“由上圖大家(jia)可以看到(dao)(dao)，從儲成(cheng)汽(qi)(qi)，把(ba)高(gao)(gao)壓(ya)缸(gang)、中(zhong)(zhong)壓(ya)缸(gang)拋(pao)掉(diao)，大部分蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)把(ba)能(neng)量儲存(cun)在(zai)(zai)熔鹽(yan)中(zhong)(zhong)，不(bu)讓高(gao)(gao)壓(ya)缸(gang)和(he)(he)中(zhong)(zhong)壓(ya)缸(gang)做(zuo)(zuo)功，保證(zheng)低壓(ya)缸(gang)的最(zui)小(xiao)通(tong)流(liu)(liu)量保證(zheng)機(ji)組安全性，從主汽(qi)(qi)出來的蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)分成(cheng)兩(liang)股(gu)，一(yi)(yi)小(xiao)股(gu)進入高(gao)(gao)壓(ya)缸(gang)里做(zuo)(zuo)工(gong)，通(tong)流(liu)(liu)，大部分的蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)通(tong)到(dao)(dao)這(zhe)樣(yang)(yang)一(yi)(yi)個水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)吸熱器，把(ba)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)容(rong)量存(cun)在(zai)(zai)熔鹽(yan)中(zhong)(zhong)，水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)溫度被(bei)降低之后(hou)和(he)(he)高(gao)(gao)排(pai)水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)合在(zai)(zai)一(yi)(yi)起進到(dao)(dao)鍋爐再熱器里面(mian)又(you)升溫，之后(hou)兩(liang)股(gu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)打到(dao)(dao)中(zhong)(zhong)壓(ya)缸(gang)口(kou)時又(you)分成(cheng)兩(liang)股(gu)，一(yi)(yi)股(gu)分到(dao)(dao)中(zhong)(zhong)壓(ya)缸(gang)通(tong)流(liu)(liu)，另(ling)一(yi)(yi)股(gu)則通(tong)到(dao)(dao)另(ling)外一(yi)(yi)個水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)吸熱器，這(zhe)個壓(ya)力比較(jiao)低，但是(shi)溫度還是(shi)挺高(gao)(gao)的，把(ba)它的容(rong)量存(cun)在(zai)(zai)熔鹽(yan)里面(mian)。相當于以前的面(mian)式(shi)減(jian)溫器，原(yuan)理(li)是(shi)一(yi)(yi)樣(yang)(yang)的，從中(zhong)(zhong)排(pai)出的水蒸(zheng)(zheng)氣(qi)和(he)(he)這(zhe)個蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)合并成(cheng)一(yi)(yi)股(gu)，進入低壓(ya)缸(gang)做(zuo)(zuo)功，完成(cheng)儲能(neng)過程。”

“在這個(ge)過(guo)(guo)程中(zhong)，能(neng)(neng)量有(you)損(sun)(sun)失嗎？沒有(you)損(sun)(sun)失，熱(re)到(dao)(dao)熱(re)是100%的，除了(le)換熱(re)器表面(mian)向空氣中(zhong)的散(san)熱(re)。但能(neng)(neng)量品(pin)質有(you)所損(sun)(sun)失，高溫高壓水蒸氣通過(guo)(guo)這樣(yang)一(yi)折騰變(bian)成中(zhong)溫中(zhong)壓了(le)。那么只完(wan)成了(le)儲能(neng)(neng)過(guo)(guo)程，釋能(neng)(neng)過(guo)(guo)程怎么完(wan)成呢？這是首航比(bi)較重要(yao)的一(yi)個(ge)工藝細節，通過(guo)(guo)一(yi)臺(tai)蒸汽發生(sheng)器產(chan)生(sheng)蒸汽通到(dao)(dao)低(di)壓缸里做(zuo)功，我們(men)算過(guo)(guo)這樣(yang)的熱(re)平衡，這種熱(re)平衡下來(lai)大概就相當于(yu)以30萬機(ji)組為(wei)例，基本(ben)上它的儲能(neng)(neng)效率(lv)到(dao)(dao)62%以上。”