近日,第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在浙江杭州召開,浙江可勝技術股份有限公司綜合能源技術部經理楊義出席會議并發表主題報告《熔鹽儲能多應用場景整體解決方案》。
圖:楊義
楊義(yi)指出,在“3060”雙(shuang)碳目標推進及能(neng)耗(hao)雙(shuang)控(kong)(kong)轉(zhuan)向碳排放雙(shuang)控(kong)(kong)的背(bei)景下(xia),電力與工業領域作為化石能(neng)源(yuan)消耗(hao)的主要來源(yuan),其脫碳進程需“雙(shuang)管(guan)齊下(xia)”,而(er)熔(rong)鹽儲能(neng)技(ji)術為這(zhe)一進程提供了關(guan)鍵(jian)支撐(cheng)。
熔鹽儲能的多種應用場景
楊義(yi)表示,熔鹽儲能技術已從光熱發(fa)電(dian)領域延伸至火電(dian)機(ji)組靈活改造、工(gong)業余熱利(li)用、工(gong)商業供能等多元場(chang)景,且在(zai)政策支持下逐步突(tu)破應用障礙。
▌應用場景一——火電機組靈活改造
為適配新能(neng)源高占(zhan)比電網的調峰需(xu)求,火電機組(zu)需(xu)實現超(chao)低負(fu)荷上網(最低至零負(fu)荷)、提升(sheng)調頻性能(neng),并破解“以熱定(ding)電”難題。可勝技術可提供兩種改造路徑:
1、現役火(熱)電機組靈活改造(電加熱):
在(zai)汽輪(lun)機(ji)后端增(zeng)設熔鹽(yan)(yan)電加熱(re)器(qi),將機(ji)組多(duo)余出(chu)力轉化為(wei)熱(re)能(neng)儲(chu)存于熔鹽(yan)(yan)中,需用(yong)時通過蒸汽發生系統供能(neng)。
該方(fang)式可實現深(shen)度調峰甚至零負(fu)荷上網,還(huan)能吸納(na)光(guang)伏、風(feng)電(dian)等新(xin)能源電(dian)量,但存在(zai)汽輪(lun)機(ji)效率(lv)二次損失的問題。
2、現役火(熱)電機組靈活改造(抽汽蓄熱):
從汽輪機前端抽取主蒸汽或(huo)再熱(re)(re)蒸汽,通(tong)過換熱(re)(re)系(xi)統(tong)加熱(re)(re)熔鹽儲(chu)存。
此方式更(geng)注(zhu)重效率提升,適合對外供氣量(liang)較大的(de)電站,如國能宿州項目,可實現深度調峰(feng)與熱(re)電解耦,但調峰(feng)深度受限于汽輪機20%-30%的(de)最低負荷。
楊(yang)義表(biao)示(shi),實(shi)際應用中,部分項(xiang)目會(hui)結合兩種方(fang)式,根據機組(zu)特(te)性定制(zhi)方(fang)案,以平衡調峰(feng)能力與效(xiao)率。
▌應用場景二——工業高溫余熱利用
工業高(gao)溫(wen)(wen)余熱(re)(如煉焦、鋼(gang)鐵(tie)、工業硅(gui)等行(xing)業的(de)高(gao)溫(wen)(wen)煙氣)總量(liang)巨(ju)大(da),2025-2026年預計達13-14億噸標(biao)煤,且具有能量(liang)輸入穩定、用能需(xu)求以電為主的(de)特點,為熔鹽儲(chu)能提供了廣闊空間。
熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能(neng)可通(tong)(tong)過以下方(fang)式實現余熱(re)(re)高效利用:當煙氣(qi)溫度高于450℃(三元鹽(yan)(yan))或(huo)560℃(二元鹽(yan)(yan))時,通(tong)(tong)過煙氣(qi)熔(rong)鹽(yan)(yan)鍋爐將熱(re)(re)量儲存于熔(rong)鹽(yan)(yan)中,實現“能(neng)量平移”——低谷(gu)時段(duan)(duan)儲熱(re)(re),高峰時段(duan)(duan)釋放熱(re)(re)量驅動汽(qi)輪機發電(dian)或(huo)直接(jie)供汽(qi)。
以煉焦行業為例(li),950℃的高溫煙(yan)氣余熱(re)可通過熔(rong)鹽(yan)儲存,在電(dian)網(wang)高峰時集(ji)中發電(dian),減少外購電(dian)需求,甚至反(fan)哺(bu)電(dian)網(wang),避免因限電(dian)導(dao)致的停產。可勝技術與廠家聯合開發的煙(yan)氣熔(rong)鹽(yan)直接換熱(re)鍋爐,進(jin)一步提升了余熱(re)利用效率。
▌應用場景三——工商業園區綠熱供應/熱電聯供
楊義(yi)指出,依托熔(rong)鹽儲能密度高(gao)、供(gong)(gong)熱品(pin)位(wei)高(gao)的(de)特性,可(ke)(ke)勝技(ji)術可(ke)(ke)為(wei)工業(ye)園區提(ti)供(gong)(gong)穩定(ding)的(de)綠色蒸汽與熱電聯供(gong)(gong)服務。通(tong)(tong)過(guo)風光電直(zhi)供(gong)(gong)或電網低谷電驅動熔(rong)鹽加熱器,將能量(liang)儲存于熔(rong)鹽中,再通(tong)(tong)過(guo)蒸汽發(fa)生系統(tong)24小時供(gong)(gong)應工業(ye)蒸汽。
例如,在內蒙古、甘肅等風光(guang)資源豐(feng)富地區,風光(guang)電(dian)(dian)(dian)結合(he)熔鹽儲(chu)能(neng)(neng)可滿足園區6000-7000小時(shi)的供熱(re)需求,輔(fu)以補(bu)燃系統即可覆蓋(gai)全(quan)年8000小時(shi)用(yong)熱(re),大幅降(jiang)低碳排放。該方案規避了(le)綠電(dian)(dian)(dian)上網(wang)的電(dian)(dian)(dian)價與電(dian)(dian)(dian)量限制,直接將清潔能(neng)(neng)源轉化為(wei)工業(ye)所需的高品位熱(re)能(neng)(neng)。
熔鹽儲能典型案例分析
1、山東火電靈活性改造項目
楊(yang)義(yi)指出(chu)(chu),火電(dian)(dian)(dian)靈(ling)活性改造(zao)是一(yi)個高度(du)依(yi)賴政策支(zhi)持(chi)的應用(yong)場景。他提到,山東省在(zai)這(zhe)(zhe)一(yi)領域的政策支(zhi)持(chi)力度(du)尤為(wei)突(tu)出(chu)(chu),該省去年(nian)出(chu)(chu)臺的《關(guan)于進(jin)一(yi)步明(ming)確煤電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)靈(ling)活性改造(zao)有關(guan)事項的通知》中,對(dui)熔(rong)鹽儲(chu)熱設施作出(chu)(chu)了兩項關(guan)鍵規定(ding):一(yi)是熔(rong)鹽儲(chu)熱設施的電(dian)(dian)(dian)價與(yu)原(yuan)有機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)統(tong)一(yi)計(ji)(ji)算,燃煤機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)和熔(rong)鹽儲(chu)能(neng)視為(wei)一(yi)個整體,按照實際上(shang)網(wang)電(dian)(dian)(dian)力為(wei)依(yi)據參(can)與(yu)電(dian)(dian)(dian)力現貨交易;二是明(ming)確項目正式(shi)投運(yun)后,熔(rong)鹽儲(chu)能(neng)所用(yong)電(dian)(dian)(dian)力參(can)照廠用(yong)電(dian)(dian)(dian)管理,但在(zai)統(tong)計(ji)(ji)上(shang)不計(ji)(ji)入廠用(yong)電(dian)(dian)(dian)(不存在(zai)過網(wang)費(fei)(fei)、容量費(fei)(fei)等(deng)附加費(fei)(fei)用(yong))——這(zhe)(zhe)一(yi)規定(ding)有效解(jie)決了部分電(dian)(dian)(dian)廠因(yin)廠用(yong)電(dian)(dian)(dian)比例(li)過高而面臨的考核難題。
在楊義(yi)看來,山東省的(de)(de)(de)這一政(zheng)策具有廣泛的(de)(de)(de)覆蓋面和(he)標桿(gan)意義(yi)。政(zheng)策出臺后,去年(nian)下半年(nian)至(zhi)今(jin)年(nian)上半年(nian),當地熔鹽儲(chu)能(neng)改造項目(mu)(mu)快速(su)推進。他(ta)認為,隨著其(qi)他(ta)省市(shi)類似(si)政(zheng)策的(de)(de)(de)落地,相關項目(mu)(mu)也將迎(ying)來快速(su)增(zeng)長(chang)期(qi),這源于(yu)我國煤(mei)電機組的(de)(de)(de)龐大存量基礎——去年(nian)火電機組裝(zhuang)機占比雖略低于(yu)一半,但即(ji)便僅(jin)提升10%的(de)(de)(de)靈活性,其(qi)調節能(neng)力也可能(neng)超過(guo)此前所有電網側或電源側電化學儲(chu)能(neng)項目(mu)(mu)的(de)(de)(de)總(zong)和(he)。
在山東省(sheng)的具體實(shi)踐中(zhong),楊(yang)義介紹,可勝技術為(wei)當地火(huo)電(dian)(dian)(dian)站配置了120MW電(dian)(dian)(dian)加熱(re)/720MWh熔鹽儲(chu)(chu)能系(xi)統。該系(xi)統利用電(dian)(dian)(dian)網(wang)現貨電(dian)(dian)(dian)價低谷時(shi)段(如中(zhong)午10點15分至下午4點半,上網(wang)電(dian)(dian)(dian)價甚至可低至-0.08元/度(du),即火(huo)電(dian)(dian)(dian)機組(zu)每發(fa)一度(du)電(dian)(dian)(dian)需(xu)向電(dian)(dian)(dian)網(wang)倒貼8分錢)進行(xing)儲(chu)(chu)能,在需(xu)對外供(gong)汽時(shi)釋放熱(re)量。
據統計,2024年山(shan)東省(sheng)電力現貨市場中(zhong),負電價時(shi)(shi)(shi)長(chang)約1200小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi),電價低于0.1元/度的時(shi)(shi)(shi)長(chang)約419小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi),0.1-0.15元/度的時(shi)(shi)(shi)長(chang)約262小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi),低電價總時(shi)(shi)(shi)長(chang)累計達1880小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi),可(ke)滿足電加熱器(qi)全年300天、每天6小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi)的運行(xing)需求(qiu)。
楊義進一(yi)步(bu)分析(xi),該模式(shi)下,項目年(nian)(nian)消(xiao)納電(dian)量約2.5億(yi)度(du),通過減少2.46億(yi)度(du)上網電(dian)量,購(gou)電(dian)成(cheng)本僅(jin)436萬元,平均每度(du)電(dian)成(cheng)本不足0.02元;而蒸汽供應價(jia)格可達200元/噸,顯著的(de)成(cheng)本與收益差使(shi)得(de)項目經濟(ji)性(xing)十分可觀(guan),資本金回收期(qi)僅(jin)2.8年(nian)(nian)左(zuo)右,含建設期(qi)的(de)所得(de)稅后項目回收期(qi)為(wei)5.79年(nian)(nian)。
2、園區光伏直供電供熱項目
楊義(yi)表(biao)示,風電(dian)光(guang)伏直(zhi)供電(dian)的(de)(de)(de)應用場景較為廣泛(fan),在內蒙古、蘭州、甘肅(su)等既(ji)有工業用能(neng)(neng)需求又具備(bei)較好風光(guang)資源的(de)(de)(de)省市(shi),以及山東臨海地區,都可(ke)通過(guo)配置一套熔鹽儲能(neng)(neng)系(xi)統(tong)來滿足24小時(shi)供蒸汽(qi)的(de)(de)(de)需求。在風光(guang)電(dian)直(zhi)供的(de)(de)(de)模式下(xia),供蒸汽(qi)一般會選(xuan)擇三元鹽,因為其溫度(du)區間相(xiang)對(dui)合(he)適,且能(neng)(neng)使(shi)整個系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)造價(jia)更低。
楊義提到,通過相關(guan)案例反算可知(zhi),不(bu)同項目(mu)通常有不(bu)同的(de)蒸汽(qi)價(jia)格,以蒸汽(qi)價(jia)格240元(yuan)(yuan)/噸的(de)項目(mu)為例,經經濟(ji)性模型反算,充電(dian)電(dian)價(jia)為0.1678元(yuan)(yuan)/kWh,即當光伏或風電(dian)的(de)上網電(dian)價(jia)低于0.1678元(yuan)(yuan)/kWh時(shi),在6%或8%的(de)資本(ben)金收(shou)益率(lv)情(qing)況下,整(zheng)個(ge)項目(mu)就具有經濟(ji)性。
他認(ren)為,目前(qian)隨著(zhu)風電(dian)(dian)光(guang)伏投資成本的(de)(de)快速下降,國內(nei)很多(duo)風光(guang)資源(yuan)較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)(de)地(di)區已能達(da)到這一(yi)水(shui)平,比(bi)如青海的(de)(de)光(guang)伏電(dian)(dian)價顯(xian)著(zhu)低(di)(di)于該價格,內(nei)蒙古一(yi)些風場條件較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)(de)區域,風電(dian)(dian)價格也(ye)明顯(xian)低(di)(di)于此價格,因此在這些地(di)區,此類項目能夠產生相當的(de)(de)盈利。
3、河北、山西工業余熱利用項目
楊(yang)義介紹,在工業余熱(re)改造方面,針(zhen)對880-980℃的(de)煙氣這一應用(yong)場(chang)景(jing),可通過直(zhi)接設置加(jia)熱(re)熔鹽的(de)余熱(re)鍋爐來利用(yong)能量:高溫段直(zhi)接用(yong)煙氣加(jia)熱(re)熔鹽,低溫段則通過常(chang)見的(de)除鹽水(shui)進行儲(chu)能,同時設置一對熔鹽儲(chu)罐和一對冷熱(re)水(shui)儲(chu)罐,后(hou)端再通過蒸汽發生系統推(tui)動更(geng)大(da)的(de)汽輪發電(dian)機組發電(dian)。
他指出,相(xiang)較于常規的汽水余熱(re)發電系統,按照上述(shu)思路開發的熔鹽改造系統將具有明顯優勢。
第(di)一,機(ji)組裝(zhuang)機(ji)容量有所提(ti)升(sheng),常規情況下汽(qi)(qi)輪發電機(ji)組為52MW,而(er)熔鹽(yan)改造系(xi)(xi)統為滿足高(gao)(gao)峰期8小時的(de)能量輸出,采用(yong)75MW機(ji)組,主蒸汽(qi)(qi)和(he)再(zai)蒸汽(qi)(qi)的(de)新(xin)參數(shu)隨之提(ti)升(sheng),顯著提(ti)高(gao)(gao)了(le)汽(qi)(qi)輪發電機(ji)組的(de)發電效率(lv)和(he)熱電效率(lv)。另(ling)一方面,整個(ge)系(xi)(xi)統的(de)調節能力(li)很(hen)強,不再(zai)受電網夏(xia)冬兩(liang)季限電要求的(de)限制,避免了(le)機(ji)組及整個(ge)工業運行項(xiang)目因此被迫停運的(de)情況。
楊義還提(ti)到(dao),他們對該應用(yong)場景(jing)在(zai)(zai)河北和山西(xi)的(de)(de)經濟性進行了(le)計算,其核(he)心邏輯是在(zai)(zai)峰(feng)電(dian)(dian)時段減少購(gou)電(dian)(dian),在(zai)(zai)谷(gu)電(dian)(dian)和平段末(mo)盡可能多購(gou)電(dian)(dian),通(tong)過賺取高峰(feng)與(yu)低谷(gu)的(de)(de)電(dian)(dian)價差實現收益(yi)。在(zai)(zai)這兩(liang)個地區的(de)(de)應用(yong)場景(jing)中,原(yuan)來的(de)(de)汽輪機裝機為25MW,河北項目提(ti)升(sheng)至(zhi)85MW,山西(xi)項目提(ti)升(sheng)至(zhi)76MW,在(zai)(zai)約5億多元(yuan)的(de)(de)投資下,每年(nian)因減少高峰(feng)購(gou)電(dian)(dian)帶(dai)來的(de)(de)發電(dian)(dian)收益(yi)約2.3億元(yuan),扣(kou)除日常(chang)運維成本后,每年(nian)凈利潤發電(dian)(dian)收益(yi)約2億元(yuan),回(hui)收期通(tong)常(chang)短3年(nian)。
不(bu)過(guo),楊(yang)義(yi)也提醒,這(zhe)類應用場景所配置(zhi)的汽輪(lun)機(ji)需參考光熱項(xiang)目配置(zhi)的汽輪(lun)機(ji)標準,滿足(zu)每天(tian)頻繁啟停(ting)的要求。
可勝技術的核心技術和案例運行表現
楊義(yi)介紹(shao),可勝(sheng)技(ji)(ji)術目(mu)前已獲(huo)得熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能相關(guan)專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利117項(xiang),其中包括(kuo)1項(xiang)PCT國(guo)(guo)際專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利和(he)64項(xiang)發明專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利。這項(xiang)PCT國(guo)(guo)際專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利是公(gong)司獨創的低(di)位罐(guan)和(he)短軸(zhou)泵技(ji)(ji)術,已應用于(yu)金塔項(xiang)目(mu),并在多個(ge)國(guo)(guo)家(jia)獲(huo)得專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利授權。國(guo)(guo)內專(zhuan)(zhuan)(zhuan)利則覆蓋了熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能涉及的各類設備(如加(jia)熱器(qi)(qi)、蒸汽發生器(qi)(qi)、熔(rong)鹽(yan)(yan)儲罐(guan)、熔(rong)鹽(yan)(yan)泵、熔(rong)鹽(yan)(yan)閥門(men)、熔(rong)鹽(yan)(yan)儀表等)、工藝(如化鹽(yan)(yan)系統(tong)、運行方(fang)法、儲熱系統(tong)、換熱系統(tong)、疏鹽(yan)(yan)系統(tong)等)以及工程設計、檢修維護(hu)等多個(ge)方(fang)面(mian)。
在(zai)標準制定(ding)方面,可(ke)勝技術(shu)參(can)與編制和牽頭(tou)了(le)多項國際(ji)標準,其中牽頭(tou)的國際(ji)標準包(bao)括《太陽能發(fa)電2-2部(bu)分(fen):儲能/傳熱(re)用(yong)工作介質熔融(rong)鹽技術(shu)要求》,同時還牽頭(tou)和參(can)與了(le)一些(xie)國家(jia)光熱(re)發(fa)電相關標準的制定(ding)。
楊義指出(chu),公(gong)司的核心(xin)能(neng)(neng)力體現在多個方面,涵蓋大容(rong)量高(gao)溫熔鹽儲能(neng)(neng)工藝、關鍵設備(bei)設計、系統集成供(gong)貨以及定制化運行策(ce)略開發等(deng)。
在項目實(shi)踐上,楊義提到,金(jin)塔中(zhong)光(guang)100MW項目已于2025年5月28日18時25分(fen)完成首(shou)次電(dian)網(wang)并網(wang),標志著該項目順利(li)進入(ru)運行(xing)階段。該項目有兩大亮點:一(yi)是(shi)首(shou)次采用熔鹽電(dian)加熱器進行(xing)化鹽工(gong)藝,省(sheng)去了(le)天然(ran)氣化鹽爐(lu)設(she)備,節省(sheng)了(le)數百(bai)萬元的初期(qi)投資;二是(shi)采用低(di)位罐短軸泵方式,使熔鹽用量較同類項目減少8%,整體(ti)儲熱系(xi)統(tong)投資降(jiang)低(di)約。
圖:可勝技術熔(rong)鹽儲能應用案例
最后(hou),楊義總(zong)結道,目前熔鹽(yan)儲能除光熱領域(yu)外,在其(qi)他領域(yu)也已(yi)有(you)應用(yong)案例(li),可勝技(ji)術在系統設計(ji)、設備選(xuan)型與監造(zao)、安裝等方(fang)(fang)面均經過項(xiang)目鍛煉和檢驗,實施的項(xiang)目整(zheng)體(ti)運(yun)行表現優異,歡迎(ying)選(xuan)擇(ze)可勝技(ji)術提供(gong)的高可靠、低成本熔鹽(yan)儲能整(zheng)體(ti)解(jie)決(jue)方(fang)(fang)案。