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2022年12月初，西安(an)熱(re)工研究(jiu)院總包的(de)國信靖江(jiang)熔鹽儲(chu)(chu)熱(re)項(xiang)目(mu)成(cheng)功(gong)投運，該項(xiang)目(mu)是我(wo)國首個熔鹽儲(chu)(chu)熱(re)技術耦合煤(mei)電機組項(xiang)目(mu)，為(wei)我(wo)國火電機組實施(shi)熔鹽儲(chu)(chu)熱(re)改造提供了樣板。

在6月13日于(yu)浙江杭州召開的2023中國(guo)國(guo)際光(guang)熱(re)大(da)會(hui)(hui)暨(ji)CSPPLAZA第(di)十(shi)屆年會(hui)(hui)上，西安熱(re)工研究(jiu)院節能中心(xin)汽輪機(ji)靈活運(yun)(yun)行(xing)技術研究(jiu)所(suo)副所(suo)長王偉就《熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)耦合(he)煤(mei)電機(ji)組調頻調峰(feng)及安全供汽技術》作(zuo)了主題(ti)匯報(bao)，匯報(bao)以(yi)國(guo)信靖江應用示范(fan)項(xiang)目為例，從(cong)多方面出發，詳細闡述了熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)與(yu)煤(mei)電機(ji)組耦合(he)集成與(yu)靈活運(yun)(yun)行(xing)技術的優勢。

▲西安熱(re)工研究(jiu)院節(jie)能中心(xin)汽(qi)輪機靈活運(yun)行(xing)技術研究(jiu)所副所長(chang)王偉

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項目背景

2021年3月15日，總書記在中央財經委員(yuan)會第(di)九次會議(yi)上對能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)力發展(zhan)作出了系(xi)統闡述(shu)，首(shou)次提(ti)(ti)(ti)出構建(jian)新(xin)型電(dian)力系(xi)統；黨的二十(shi)大(da)報告強調(diao)加快規劃建(jian)設(she)新(xin)型能(neng)源(yuan)(yuan)體(ti)系(xi)，為新(xin)時代(dai)能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)力發展(zhan)提(ti)(ti)(ti)供了根本遵循；截止2022年底，全(quan)國發電(dian)總裝(zhuang)機(ji)容量(liang)25.6億(yi)(yi)千瓦(wa)，火電(dian)13.3億(yi)(yi)千瓦(wa)，其中煤(mei)電(dian)11.4億(yi)(yi)千瓦(wa)，煤(mei)電(dian)裝(zhuang)機(ji)占比43.8%，提(ti)(ti)(ti)供了60%以上的電(dian)量(liang)和70%的調(diao)峰任務(wu)。

可以(yi)看到，新型(xing)能(neng)(neng)源體(ti)系(xi)(xi)中(zhong)，新能(neng)(neng)源通(tong)過(guo)提升(sheng)可靠支撐能(neng)(neng)力逐步向系(xi)(xi)統主(zhu)體(ti)電源轉變。煤電仍是(shi)電力安全保障(zhang)的(de)“壓艙石”，承擔基礎保障(zhang)的(de)“重(zhong)擔”。儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)具有響(xiang)應速度(du)快、精度(du)高、控制(zhi)靈(ling)活等優勢，可彌補煤電機(ji)組靈(ling)活運(yun)行的(de)短板，緩解機(ji)組靈(ling)活運(yun)行的(de)經濟性(xing)和(he)安全可靠性(xing)等問題(ti)。

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煤電機組的技術需求

王偉指出，煤(mei)電機(ji)組(zu)的技術(shu)需求主要包含(han)四個方面：

（1）煤電機(ji)組(zu)高參數(shu)供汽能力(li)不足

煤電機組受設(she)備固有特性影(ying)響，缺(que)乏大流(liu)量(liang)高參數工業供汽(qi)能(neng)力，需進行較大規(gui)模的不(bu)可逆(ni)改造。

（2）煤電機組與高參數(shu)供汽解耦難題(ti)

高參數供汽機組抽汽位置靠前，與低參數采暖供汽相比(bi)，熱電耦(ou)合特性(xing)更(geng)強(qiang)，缺(que)乏有效的解耦(ou)手段。

（3）熱電聯產機(ji)組(zu)調(diao)頻能力有限

受(shou)(shou)供汽參數穩定性要求，供汽機組(zu)調頻能(neng)力(li)嚴重受(shou)(shou)限，機組(zu)難以參與輔(fu)助服務市場。

（4）現有儲能(neng)技術難以解(jie)決多樣需求

電(dian)化學儲能主要用于輔助(zhu)煤電(dian)機組(zu)AGC調頻場(chang)景；電(dian)蓄(xu)熱鍋爐適用于低參數采暖供汽機組(zu)的深度調峰。

綜(zong)上，煤(mei)電功能定位(wei)的調整給靈活高效的煤(mei)電技術發展(zhan)帶(dai)來新的契(qi)機(ji)，熔鹽儲熱作為(wei)安全可靠且價格低廉的儲能技術，適用(yong)于大規模(mo)頻繁儲放(fang)的場景，其(qi)各項(xiang)優勢與(yu)煤(mei)電機(ji)組(zu)的需求和(he)發展(zhan)方向較為(wei)契(qi)合。

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儲能技術研究現狀

對各種儲能(neng)技術進(jin)行對比(bi)，不難發現熔鹽儲熱不管從儲能(neng)容(rong)量還是儲能(neng)時長上來說都有很大的優勢。

當前(qian)新(xin)能源大(da)規模接入電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)，新(xin)能源發電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)隨機(ji)波動(dong)，對電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)調整提(ti)出了更(geng)迫(po)切的(de)(de)需(xu)求，但煤(mei)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組由(you)于超馳(chi)調節以(yi)及電(dian)(dian)(dian)(dian)熱流強(qiang)耦合特性(xing)(xing)，其自(zi)(zi)身(shen)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)調整能力有待(dai)進一步提(ti)高，因(yin)此電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)對于煤(mei)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組高靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)需(xu)求和煤(mei)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組自(zi)(zi)身(shen)靈(ling)(ling)活(huo)性(xing)(xing)不足之間的(de)(de)矛盾日益突出。

熔鹽儲熱技術具有(you)高(gao)安(an)全、低(di)成本、大規模、長壽命、易(yi)回收(shou)等(deng)特點，應用于提高(gao)煤電(dian)機(ji)組靈活性及高(gao)參數(shu)工(gong)業(ye)供汽等(deng)方面有(you)獨特的優勢。

下圖是(shi)西安(an)熱(re)工院在國信靖江示范項目中(zhong)所用熔(rong)鹽的三種狀態，左一是(shi)未熔(rong)化之(zhi)前(qian)固體(ti)狀態；中(zhong)間是(shi)熔(rong)化之(zhi)后取樣的液(ye)體(ti)狀態；右一是(shi)液(ye)體(ti)凝固之(zhi)后的狀態。

目前國內外關(guan)于熔鹽(yan)儲熱技術的(de)研究(jiu)主要集(ji)中在兩個方面：

第一，配方研究。國內研究熔(rong)鹽的(de)團隊主要以(yi)(yi)北(bei)京工業(ye)大學、中山(shan)大學和中國科學院上海應用物理研究所為代表，整體來看目前(qian)針對(dui)混合熔(rong)鹽配方的(de)研究已經相(xiang)對(dui)成(cheng)熟，提出了適應不同(tong)工作溫(wen)度(du)(du)的(de)多種熔(rong)鹽配方，最低熔(rong)點可(ke)以(yi)(yi)降低至80℃，最高使用溫(wen)度(du)(du)能超過(guo)1000℃，此外(wai)熔(rong)鹽密(mi)度(du)(du)、比熱(re)和粘度(du)(du)等(deng)相(xiang)關物性數據(ju)也比較完善。

目前應用(yong)范圍最廣的熔鹽是(shi)太陽鹽（二元(yuan)鹽）、希(xi)特斯鹽（三元(yuan)鹽）。

第(di)二，應(ying)用研究。全球已商業化運行(xing)的(de)太陽能光(guang)熱發電站基本均使用熔鹽(yan)作為儲(chu)熱介質(zhi)；國內部分地區在煤改電中采用“低谷(gu)電+熔鹽(yan)儲(chu)熱”供暖(nuan)的(de)技術(shu)方(fang)案。

熔鹽儲(chu)熱(re)應用(yong)于煤電機組靈活性和高(gao)參數工(gong)業供汽領域(yu)，在國內(nei)外相(xiang)關研究中未(wei)見能夠(gou)支持工(gong)程示(shi)范的應用(yong)技術研究。

西安熱(re)(re)工(gong)研(yan)究(jiu)院承(cheng)擔的“國信靖(jing)江電廠基于熔鹽儲能的煤電機(ji)組(zu)調頻、調峰、供熱(re)(re)安全(quan)整體(ti)解決(jue)方(fang)案EPC項目”是熔鹽儲熱(re)(re)技術首(shou)次大規(gui)模(mo)工(gong)程應用于解決(jue)燃(ran)煤機(ji)組(zu)靈活性與(yu)安全(quan)供熱(re)(re)的難(nan)題(ti)。

▲國內外關于熔(rong)鹽儲熱技術(shu)的專利統計情(qing)況

上(shang)圖(tu)是(shi)西安熱(re)工院(yuan)對于熔鹽儲熱(re)專利情況的統計，可(ke)以(yi)看到，熔鹽儲熱(re)相關專利從2005年(nian)開(kai)始快(kuai)速增長，2022、2023年(nian)達到峰值。

▲2023年3月底專利統計數(shu)據

在(zai)2023年3月底的專利統計數據中，西安熱工研(yan)究院僅熔鹽儲熱相關專利申請數達(da)173項，位列國內第二(er)。

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熔鹽儲熱與煤電機組耦合集成與靈活運行技術

熔(rong)鹽儲熱在煤(mei)電機組靈活性、風光(guang)火儲一體化(hua)、源網荷儲一體化(hua)、光(guang)熱電站、獨立儲能(neng)電站、鍋爐(lu)替代、供熱供汽、深度調峰及(ji)電網調頻方(fang)面都會(hui)有(you)很大(da)的應用前景。

西安(an)熱工(gong)院長(chang)期(qi)從事火(huo)電(dian)機組研究(jiu)，對于火(huo)電(dian)機組存在的問(wen)題以及電(dian)網對于火(huo)電(dian)機組的要求比較清楚，西安(an)熱工(gong)院的整體(ti)解決方案可(ke)(ke)解決調(diao)峰(feng)、調(diao)頻、供(gong)熱等多方面存在的問(wen)題，亦可(ke)(ke)滿足目前(qian)火(huo)電(dian)廠普遍存在的諸多需(xu)求。

2022年(nian)12月，靖江(jiang)電廠熔(rong)鹽(yan)儲能(neng)調(diao)峰供(gong)熱(re)(re)項目投產，受到(dao)各(ge)大媒體的(de)(de)(de)爭相報道。該(gai)項目在2×USC660MW機組(zu)(zu)(zu)開展工(gong)程示(shi)范，整個項目容(rong)量(liang)為40MW、80MWh，西(xi)安熱(re)(re)工(gong)院在實現(xian)深度(du)調(diao)峰與供(gong)熱(re)(re)供(gong)汽(qi)解耦(ou)，在保證(zheng)50t/h工(gong)業供(gong)汽(qi)供(gong)汽(qi)的(de)(de)(de)同時，機組(zu)(zu)(zu)深度(du)調(diao)峰可(ke)以(yi)(yi)達到(dao)30%以(yi)(yi)下，頂(ding)峰到(dao)95%以(yi)(yi)上(shang)。機組(zu)(zu)(zu)調(diao)頻(pin)能(neng)力也大幅度(du)提高，AGC的(de)(de)(de)考核指標提高300%以(yi)(yi)上(shang)，機組(zu)(zu)(zu)升(sheng)降(jiang)負荷(he)速(su)率(lv)達到(dao)3%Pe/min以(yi)(yi)上(shang)，而國內火(huo)電機組(zu)(zu)(zu)爬坡速(su)率(lv)普(pu)遍(bian)處于1-1.5%Pe/min的(de)(de)(de)水平。

在機(ji)組原有CCS控制的基礎上(shang)實現了機(ji)爐(lu)儲的聯(lian)合協調優化，采用儲能(neng)系統(tong)盡量去響應電網調整(zheng)需求，鍋爐(lu)可(ke)以(yi)在更安全可(ke)靠的工況下運行(xing)，汽輪(lun)機(ji)也以(yi)更經濟(ji)的方式運行(xing)。同時也具備啟動鍋爐(lu)的角(jiao)色。

江(jiang)(jiang)蘇方天電(dian)(dian)力技術有限(xian)公(gong)司(si)完成的靖江(jiang)(jiang)熔鹽項目(mu)試驗報告顯示(shi)，靖江(jiang)(jiang)熔鹽項目(mu)電(dian)(dian)能(neng)質量合格、變負荷速率(lv)和AGC調節精度遠高于電(dian)(dian)網要求(qiu)、一次調頻(pin)完全滿足(zu)電(dian)(dian)網要求(qiu)。

上圖是江蘇省2019年(nian)(nian)(nian)到2022年(nian)(nian)(nian)電(dian)網深度調(diao)峰(feng)補貼(tie)，可以看出(chu)江蘇電(dian)網對于(yu)調(diao)峰(feng)的支持力度非常(chang)大，而且逐年(nian)(nian)(nian)增加。

現貨交易模式下盈利方式

自(zi)2021年11月，國家能源局山(shan)東(dong)監管辦、山(shan)東(dong)省(sheng)發(fa)改委、山(shan)東(dong)省(sheng)能源局、國網山(shan)東(dong)省(sheng)電力公司聯合發(fa)布了《關(guan)于開展山(shan)東(dong)省(sheng)電力現(xian)貨市場2021年12月結(jie)算(suan)試(shi)運行的通(tong)知(zhi)》，現(xian)貨市場已實(shi)現(xian)連續結(jie)算(suan)試(shi)運行。

以上圖2021年(nian)年(nian)底以及2022年(nian)年(nian)初(chu)山(shan)東現(xian)貨交(jiao)(jiao)(jiao)易市(shi)(shi)場(chang)典型日(ri)為例，波谷電(dian)價低至-0.08元/kWh，波峰電(dian)價高達0.966元/kWh。現(xian)貨交(jiao)(jiao)(jiao)易市(shi)(shi)場(chang)已(yi)日(ri)漸成熟，并已(yi)呈現(xian)基(ji)本的市(shi)(shi)場(chang)規(gui)律，交(jiao)(jiao)(jiao)易市(shi)(shi)場(chang)體系的完善(shan)為新能源的進一步(bu)發展創造有(you)益空(kong)間，也給煤電(dian)機(ji)組的運營方式(shi)調整帶來(lai)了新挑(tiao)戰和機(ji)遇。

西安熱(re)工研究院項目(mu)研究團隊，近幾年在煤電靈活(huo)性提升領域開展多項國家級科技攻關和示范項目(mu)，獲得豐富的科研成果。并與行業內知(zhi)名(ming)高(gao)校(xiao)和科研單(dan)位建立(li)了深(shen)厚的合作(zuo)基礎。

由(you)于傳統(tong)的(de)燃煤發(fa)電機組(zu)和(he)熔鹽(yan)儲熱(re)(re)是兩(liang)個(ge)獨立且相對完善的(de)系(xi)(xi)統(tong)，打破兩(liang)個(ge)系(xi)(xi)統(tong)原有的(de)平(ping)衡(heng)(heng)，再建(jian)立新的(de)耦合系(xi)(xi)統(tong)平(ping)衡(heng)(heng)，難度可想而知。靖江熔鹽(yan)儲熱(re)(re)示范項目投運之后，王偉所長有感而發(fa)，寫了一篇小記(ji)，他以這首小記(ji)結束了他的(de)匯報，與同行(xing)共勉(mian)：

《新水調歌頭·逆水行舟》

壬寅之(zhi)冬，葭月上弦。北望馬洲之(zhi)空(kong)，南眺長江之(zhi)遠。念(nian)吾(wu)輩所(suo)從之(zhi)事，幸甚至哉，歌以詠志。

辛丑新冬，吾率眾(zhong)至馬(ma)洲，初臨，地闊土坪，草色尚存。立冬之日破土筑臺，直至年關方出視平，深知根基乃(nai)萬物之本，不敢懈(xie)怠，事必躬親，領寒冬江(jiang)風之滲，懷(huai)久違熱血之燃(ran)。

壬寅新春，再(zai)返故地(di)，高臺之(zhi)(zhi)(zhi)上，始做新篇。仲夏之(zhi)(zhi)(zhi)時，深(shen)受滬疫(yi)之(zhi)(zhi)(zhi)害，物不能達(da)，人不能至，急(ji)切焦慮，度日如年。創新之(zhi)(zhi)(zhi)路，坎坷曲折(zhe)，頻生前(qian)人未遇之(zhi)(zhi)(zhi)險阻。當是(shi)時也，屢上閣樓(lou)，望長江(jiang)之(zhi)(zhi)(zhi)空(kong)流，愁(chou)目下之(zhi)(zhi)(zhi)迷霧，斷前(qian)行之(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)向，堅破冰之(zhi)(zhi)(zhi)信念。幸得(de)團隊之(zhi)(zhi)(zhi)韌之(zhi)(zhi)(zhi)智，日夜兼程，披荊(jing)斬棘，攻堅克難，砥(di)礪前(qian)行。究怪疾(ji)之(zhi)(zhi)(zhi)本，探解決之(zhi)(zhi)(zhi)道(dao)，存新念之(zhi)(zhi)(zhi)法，方(fang)得(de)今日之(zhi)(zhi)(zhi)果。

時至今日，觀漸善(shan)之(zhi)閣，如吾(wu)之(zhi)愛子，愛之(zhi)心切，惱之(zhi)頑(wan)劣。回望往昔，道(dao)阻且長，感念吾(wu)父母，吾(wu)師長，吾(wu)兄(xiong)弟(di)，吾(wu)妻(qi)子之(zhi)助(zhu)，臨(lin)表涕零(ling)，不知所言。

望吾輩(bei)之業(ye)，為行業(ye)之光，則心甚慰(wei)。