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電力系統中(zhong)大部分火(huo)電機組鍋爐出口蒸(zheng)汽(qi)溫度(du)在540~560℃，高溫熔鹽儲熱(re)技術既(ji)能(neng)很好匹配(pei)這一溫度(du)參數，又能(neng)實現大規模儲熱(re)，非常適合應用于火(huo)電機組儲熱(re)。

系統工作原理

如下圖所(suo)示，其相當于在火電機組(zu)常規的(de)“鍋爐-汽機”熱(re)力系統中嵌入一套外(wai)置的(de)高溫熔(rong)鹽儲熱(re)系統。

▲嵌入高溫熔鹽儲熱系統的火電機組(zu)工藝圖

上(shang)述方案(an)中(zhong)儲熱系(xi)統相(xiang)對(dui)獨立，整個儲熱系(xi)統由儲熱功率模(mo)塊、儲熱容量模(mo)塊和放熱功率模(mo)塊組(zu)成；其中(zhong)儲熱容量模(mo)塊為(wei)雙罐系(xi)統，由一個高溫罐和一個低溫罐組(zu)成。

當機組向下調節出力時，啟動儲熱(re)功(gong)率模(mo)塊，鍋(guo)爐(lu)產生的部分(fen)過熱(re)蒸汽和再熱(re)蒸汽通過儲熱(re)功(gong)率模(mo)塊對熔(rong)鹽(yan)進行放熱(re)，低溫(wen)(wen)罐(guan)(guan)中的冷(leng)熔(rong)鹽(yan)獲得熱(re)量溫(wen)(wen)度升高，并儲存在高溫(wen)(wen)罐(guan)(guan)中。

當機組(zu)需要增加(jia)出力時，高(gao)溫(wen)(wen)(wen)罐中(zhong)的高(gao)溫(wen)(wen)(wen)熔鹽通過放熱功(gong)率模塊進行放熱，放熱模塊產生的蒸(zheng)汽回(hui)到(dao)汽輪機做功(gong)發電，釋熱后的熔鹽溫(wen)(wen)(wen)度(du)降低回(hui)到(dao)低溫(wen)(wen)(wen)罐中(zhong)儲存。

參(can)與(yu)儲熱的鍋(guo)爐(lu)(lu)主蒸汽(qi)(qi)在放(fang)熱后形(xing)成高壓凝結水，最終回到鍋(guo)爐(lu)(lu)給(gei)水系(xi)(xi)統(tong)；鍋(guo)爐(lu)(lu)再(zai)熱蒸汽(qi)(qi)在放(fang)熱后仍為蒸汽(qi)(qi)狀態，但(dan)參(can)數降低，通過增(zeng)壓措施與(yu)汽(qi)(qi)機高壓缸排(pai)汽(qi)(qi)混合后回到鍋(guo)爐(lu)(lu)再(zai)熱系(xi)(xi)統(tong)循環加(jia)熱。上述工(gong)藝(yi)系(xi)(xi)統(tong)中，各(ge)個工(gong)藝(yi)模(mo)塊均為閉(bi)式循環并各(ge)自獨立(li)運行，在整個儲放(fang)熱過程中，鍋(guo)爐(lu)(lu)和汽(qi)(qi)機的工(gong)質(zhi)沒(mei)有減(jian)少，系(xi)(xi)統(tong)靈(ling)活性(xing)高。

系統技術特點

該(gai)系統(tong)可(ke)以大幅(fu)度(du)增(zeng)加(jia)火電廠深度(du)調(diao)峰能力，使汽機(ji)在15%額定(ding)負荷(he)下(xia)運行，如果(guo)進一步將所發電力用于電加(jia)熱器加(jia)熱熔鹽，甚至可(ke)以實現機(ji)組零(ling)功率上網(wang)。系統(tong)的主(zhu)要技術特(te)點如下(xia)：

1）原鍋爐及其輔機系(xi)統(tong)(tong)運行在較高出(chu)力，煤耗低，經濟性和安全性高，也不存在脫硝系(xi)統(tong)(tong)運行問題。

2）調(diao)峰幅度深(shen)，只需根據(ju)需要設置相應功率(lv)的(de)換熱裝置即可。

3）調(diao)峰時間(jian)長，按需設(she)置儲熱(re)罐即可(ke)，可(ke)以實現單(dan)日10h以上的儲熱(re)能(neng)力。

4）調峰(feng)速(su)度快，能(neng)夠滿足電力系統負荷(he)大幅度波動的調節要求(qiu)。

5）儲(chu)熱參(can)數高，系(xi)統綜合效(xiao)率(lv)高，熔鹽儲(chu)熱溫度可以達到(dao)500℃以上(shang)，放熱蒸汽參(can)數可以達到(dao)亞臨界參(can)數。

6）儲(chu)能系統(tong)功率模塊(kuai)和容(rong)量模塊(kuai)相(xiang)互(hu)獨立(li)(li)，儲(chu)熱過程和放熱過程相(xiang)互(hu)獨立(li)(li)，系統(tong)運行靈活性高，可以根(gen)據各個電(dian)廠不同的(de)調峰需求定制儲(chu)熱系統(tong)方案。

7）改善了整個機組(zu)(zu)的啟停速度和變(bian)負荷(he)能力，提(ti)高機組(zu)(zu)運行靈活性。

8）系統(tong)綜合(he)效(xiao)率高(gao)，能耗損失小，經濟效(xiao)益好。

9）儲熱系統使(shi)用壽(shou)命長達30年、維護成(cheng)(cheng)本低(di)，平準化發電(dian)成(cheng)(cheng)本低(di)。

10）對原(yuan)“鍋爐-汽機”工藝系統改(gai)造小，除占(zhan)地面積稍(shao)大以外(wai)，對建設條件要求不(bu)高，實施便利。

以上(shang)技(ji)術(shu)特(te)點很好地解決(jue)了常規的火電機組靈活性(xing)改造方案存(cun)在的問(wen)題，下表為(wei)各種(zhong)靈活性(xing)改造技(ji)術(shu)方案的對比。

表1火電機組靈活性改造技術方案對比表

系統的經濟性

高溫熔鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)在火電機組(zu)靈活性改造中具有(you)更廣的(de)機組(zu)適應性，改造后的(de)機組(zu)具有(you)更好的(de)運行靈活性，更強的(de)系(xi)統安全性，更高的(de)運營經濟性。

以(yi)35萬機組從50%基準負荷深度調峰(feng)至20%負荷為(wei)例，配置高(gao)溫熔(rong)鹽儲(chu)熱系(xi)統功率(lv)105MWe，儲(chu)熱時長為(wei)8h。按年調峰(feng)小時數800h計算，儲(chu)熱系(xi)統年調峰(feng)電量84GWh。

根據2020年6月4日《湖北(bei)電力(li)調(diao)峰(feng)輔助服(fu)務(wu)市場運營規(gui)則（試行）》，機組調(diao)峰(feng)至(zhi)20%的輔助服(fu)務(wu)加權平(ping)均(jun)單價(jia)可達0.433元(yuan)kWh，按此計算的年調(diao)峰(feng)收入為(wei)3640萬元(yuan)。調(diao)峰(feng)過(guo)程中(zhong)的煤(mei)耗指標(biao)取300 g/kWh，標(biao)煤(mei)價(jia)750元(yuan)/t，則年調(diao)峰(feng)成本為(wei)1890萬元(yuan)，故調(diao)峰(feng)凈(jing)收益為(wei)1750萬元(yuan)。

高溫熔(rong)鹽儲熱(re)(re)系統放熱(re)(re)時，可(ke)發電(dian)(dian)或者供熱(re)(re)產生(sheng)收益(yi)，當儲能效(xiao)率取(qu)76.2%，上網電(dian)(dian)價取(qu)0.4元/kWh時，其年儲能發電(dian)(dian)收益(yi)2560萬元，預(yu)計今后電(dian)(dian)力(li)現貨交易可(ke)以產生(sheng)更高發電(dian)(dian)收益(yi)。

若儲存的熱量(liang)不返回(hui)汽輪(lun)機做功發電，而是用于(yu)工業(ye)供(gong)汽，則可以獲得(de)遠高于(yu)發電的供(gong)熱收益。

由此(ci)可(ke)知(zhi)，上述條件下高溫(wen)熔鹽儲熱改造后的(de)年總(zong)收(shou)益至少高達4310萬元，具有較好的(de)創利能力和應用前景，能承受較高的(de)初投(tou)資。

同樣以上述35萬機組調(diao)峰為例，高(gao)溫熔鹽(yan)儲熱改造后，每年可促進新能源消(xiao)納電量84GWh。

此外，當采用新(xin)能(neng)(neng)(neng)源棄電加(jia)熱延壽老(lao)機(ji)組儲(chu)能(neng)(neng)(neng)系統，按照熱電效率40%估算，則每(mei)年可促進新(xin)能(neng)(neng)(neng)源消納電量(liang)33.6GWh。

火電(dian)(dian)機(ji)組(zu)進行高(gao)(gao)溫熔鹽儲熱改(gai)造(zao)，將(jiang)極大(da)地提(ti)(ti)高(gao)(gao)其深度調峰能(neng)(neng)力，尤其是能(neng)(neng)解決常規改(gai)造(zao)方(fang)案(an)存(cun)在(zai)鍋爐系(xi)統效(xiao)率降低和(he)輔機(ji)空(kong)轉率增加的問題；同時，機(ji)組(zu)改(gai)造(zao)后對外提(ti)(ti)供(gong)高(gao)(gao)參數工業供(gong)汽(qi)的能(neng)(neng)力將(jiang)得(de)到(dao)大(da)幅度提(ti)(ti)高(gao)(gao)，這將(jiang)有效(xiao)提(ti)(ti)高(gao)(gao)電(dian)(dian)廠經濟(ji)效(xiao)益(yi)，彌補調峰補償(chang)機(ji)制的不(bu)足；高(gao)(gao)溫熔鹽儲熱技術也可(ke)以(yi)應用于火電(dian)(dian)老機(ji)組(zu)延壽改(gai)造(zao)，不(bu)僅增加系(xi)統靈活調峰電(dian)(dian)源，還可(ke)以(yi)使老舊電(dian)(dian)廠企業資產繼續發揮效(xiao)益(yi)。

在系統中(zhong)選(xuan)擇一批火電(dian)(dian)機組(zu)進行大規模高溫儲熱技術改造，可以在不增加煤炭(tan)消費(fei)總量(liang)的(de)基礎上，為系統提供大量(liang)靈活調峰(feng)電(dian)(dian)源(yuan)，有效緩解新能源(yuan)電(dian)(dian)力(li)消納問(wen)題；同時(shi)汽(qi)輪(lun)發電(dian)(dian)機組(zu)的(de)容量(liang)被保留，可為電(dian)(dian)力(li)系統提供了備用(yong)容量(liang)和轉動慣(guan)量(liang)，有力(li)保障電(dian)(dian)力(li)供應和電(dian)(dian)力(li)系統安(an)全穩定(ding)。