10月25日，由ESPLAZA长时储能网、CHPLAZA清洁供热平台主办，湖州工业控制技术研究院与浙江绿储科技有限公司联合主办，内蒙古梅捷新能源科技有限公司冠名赞助的2024第五届中国储热大会在浙江湖州盛大召开，西安热工研究院汽轮机灵活运行技术研究所副所长王伟出席会议，对熔盐储热耦合煤电机组提升灵活性改造技术进行分析，并分享了典型案例。

图：王伟

一、项目背景

截止2023年底，全国发电总装机容量29.2亿千瓦，非化石能源达14.7亿千瓦，非化石能源发电装机首次超过火电装机规模，占总装机容量比重首次超过50%，火电13.9亿千瓦，其中煤电11.6亿千瓦，占总装机的39.9%，煤电装机占比首次降至40%以下，但提供了接近60%的电量和70%以上的调峰任务。

如下图所示，新型能源体系中，煤电仍是电力安全保障的“压舱石”，承担基础保障的“重担”。

二、火电机组灵活性技术需求分析

近年来一直在强调煤电“三改联动”，即：节能、供热和灵活性三部分。可以预期，随着电源结构的改变，煤电机组灵活性改造进程必将加快。

什么是灵活性？王伟表示，煤电机组灵活性主要是：深度调峰、快速爬坡和快速启停。快速启停是改造的终极目标，也就是启停调峰。就目前情况而言，灵活性目标中的首要目的是降低机组最小技术出力；其次是爬坡速率；再次是快速启停。

灵活发电技术体系主要有热电解耦技术、深度调峰技术、储能调峰/调频技术三种。

面对高比例新能源长时间运行，在新型储能系统规模化应用之前，煤电将仍在相当长时期扮演着“稳定器”的作用。双碳目标已成为煤电产业的主要约束，以新能源为主体的新型电力系统建设则需要煤电支撑，但主导地位将不断弱化，最终将长期处于“大容量、小电量、煤电+综合能源服务”的运营模式。

未来，煤电机组要成为怎么样的电源？在整个电网里面承担什么样的角色？王伟表示，煤电机组要成为有价值的调节性电源，要走向更安全、更低碳、更灵活、更多元、更高效、以及综合能源服务，通过充分挖掘机组自身潜力，增加储热储能，从而实现0-100%之间的功率可调，达到5-6%Pe/min的变负荷速率。

三、储能技术研究现状

王伟表示，电网对于煤电机组灵活性的需求是逐年快速增加的，煤电机组由于自身的调节特性，尤其是供热机组，灵活性调节能力受限。电网对于对煤电灵活性的迫切需求和其自身灵活性能力不足之间的矛盾日益突出。

储能技术的意义在于可改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，实现能源在时间维度上的错时利用。熔盐储热技术具有高安全、低成本、大规模、长寿命、易回收等特点，应用于提高煤电机组灵活性及高参数工业供汽等方面有独特的优势。

王伟表示，西安热工研究院近几年对熔盐储热技术领域的攻关及科技研发极为重视，形成了完备的知识产权族群，目前仅熔盐储热相关发明专利申请数达348项，位列国内第一，积累了大量的知识产权，形成了较为完备的知识产权，为技术快速推广打下坚实的基础。

四、熔盐储热技术应用研究

熔盐储热与煤电机组耦合分为以下三个环节：

1、加热环节：可采用蒸汽加热或电加热的方案；蒸汽加热可以考虑主、再热蒸汽加热方案，电加热考虑从高厂变、高公变或者发电机出口取电。

2、储热环节：低温熔盐维持在200℃左右，每天温降不超过1℃；高温熔盐维持在400℃左右，每天温降不超过2℃。

3、放热环节：正常运行工况采用机组除氧器出口作为水源；事故工况（双机停运）使用除盐水作为应急水源，产生的蒸汽可以去工业供汽或者采暖供汽。

调频方式：电加热器可以作为可控负载，全天小功率运行辅助机组调频（同时响应一次调频+AGC）；

深调方式：蒸汽发生系统和电加热器满功率运行，一方面赚取调峰容量补贴（应对测试），一方面减少现货低价电上网。

顶峰方式：蒸汽发生系统满功率运行，蒸汽加热器和电加热器不运行或者小功率运行，保证机组发电多上网，多发高价电，增加顶峰收益。

熔盐储热耦合新能源发电技术

王伟表示，对于新能源发电存在上网困难的地区，可以采用风光弃电（或者现货交易市场的低谷电）加热熔盐，将热量储存在熔盐当中。对于有用电需求或者政策允许的区域，可以设置汽轮发电机组，熔盐储热系统的热量最终以电的方式再供出。汽轮机全天极低功率运行，当电网需要高负荷时，汽轮发电机组满发，多发高价电。根据不同新能源基地的配储及用电需求，设定不同的熔盐加热功率、储热容量、汽轮发电机组功率。熔盐电加热系统以及汽轮发电机组可以作为独立储能电站和灵活性电源参与电网的辅助服务（调频、调峰等），获取收益。

工业园区熔盐储热综合能源供给技术

对于有工业供汽、供冷、供暖区域的工业园区，可以利用熔盐储热对外供热实现冷热汽三联供。采用风光弃电（或者现货交易市场的低谷电）加热熔盐，将热量储存在熔盐当中；利用熔盐储热对外供工业蒸汽或者夏季供冷、冬季供热。熔盐电加热系统（可空负载、用户侧调节）可以作为独立储能电站参与电网的辅助服务（调频、调峰等），获取收益。

王伟展示了8种不同的熔盐储热与煤电机组的耦合方式，并对蒸汽加热和电加热进行了较为细致的对比，得出主要结论为：

蒸汽加热热效率高，但在煤电机组热力系统中，抽取高参数大流量蒸汽工程上难以实现，机组深度调峰时反而无法大流量抽汽；

蒸汽加热仅利用显热部分时，成本增幅较高；

蒸汽加热利用潜热部分时，加热熔盐温度受限；

蒸汽系统与熔盐系统的耦合造成整体系统运行复杂性升高，运行可靠性降低；

蒸汽加热系统的灵活性相对较低。

电加热系统热效率较低，可大幅提高机组调峰深度、调频性能；

电加热系统灵活性较高；

电加热可提高工业供汽可靠性；

电加热具备启动锅炉的功能。

五、典型案例

王伟就国内已投运的3个典型项目（已投运的前三个双罐熔盐储热耦合煤电机组项目）的技术路线、项目收益等进行分享。

▌国信靖江示范项目（2022年12月投运）

王伟表示，该项目主要有调峰、顶峰、调频、安全供汽和启动锅炉五方面的功能。

该项目通过在2×USC660MW机组机组耦合40MW/80MWht熔盐储热系统，实现深度调峰与工业供汽的深度解耦；大幅提高机组的快速调频能力；在原有CCS控制的基础之上实现机-炉-储的联合协同控制，利用储能响应电网调整需求，锅炉以最安全稳定的方式运行，汽轮机以最经济的方式运行；具备功能优异的启动锅炉功能。

江苏方天电力技术有限公司为国信靖江示范项目进行4个实验，结果表明：

1）电能质量合格，无不良影响；

2）变负荷速率实测值为3.91%Pe/min，远高于电网要求的1.5Pe%/min；AGC调节精度在0.11%（0.66MW）以内，明显优于电网要求的0.5%（3.3MW）；

3）一次调频响应指标完全满足电网要求，可免除考核。

4）调峰考核试验，在解决机组工业热电解耦的前提（机组负荷从50%Pe降低至30%Pe稳燃负荷）下，将机组负荷进一步降低至25.65%Pe，深度挖掘了示范机组的深度调峰能力。

据江苏省电力报报道，2023年4月14日，国信靖江发电公司配套的熔盐储热项目首次参与江苏电力深度调峰辅助服务市场，额外增加了4万千瓦的调节能力，标志着江苏省深度调峰辅助服务市场进入“火储联调”新阶段。

王伟表示，熔盐储热系统的使用寿命不低于30年，无循环次数的限制；示范项目每天的调频次数达到了1500次，累计超过100万次；平均每天参与深度调峰2h。熔盐储热耦合煤电机组参与调频，仅投运5MW可控负载，机组Kp值由2提升至7~9，提升至原来的300%以上。

如下图所示，黑色：目标功率指令（AGC）；黄色：一次调频频差功率；蓝色：熔盐储能功率；红色：机组实发功率；绿色：火储联合功率。

王伟表示，本项目投运后国信靖江电厂的两台机组的调频能力和调峰深度显著提升，目前项目已经收回全部成本，即不到两年的投资回收期，项目盈利能力非常强。

▌济宁华源热电示范应用工程（2024年6月投运）

济宁华源热电厂熔盐储热项目于2024年6月30日顺利投产，是全国首套汽、电联合加热的熔盐储热系统。

项目通过在2×350MW机组耦合50MW/100MWht熔盐储热系统，在1、2号机组配置一套“蒸汽+电”联合加热熔盐储热系统，接入机组的中温再热器出口联箱（原背压机汽源）和6kV高压厂用电系统实现深度调峰与工业供汽的深度解耦，实现功能：

调峰：供汽1.5MPa、300℃、75t/h，深调30%，顶峰100%；

调频：AGC指标K值提升至4以上，调频“双机联调”；

备用汽源和启动锅炉：环保、快速且免维护。

考核试验及收益分析

9月21日至9月28日委托第三方山东电科院对熔盐储热项目进行了项目热力考核试验，主要包括加热功率、储热容量、最大蒸汽流量试验，各项指标均优于设计要求。根据10月份项目运行情况，项目收益超过了前期可研的预期，预计3年内可收回成本。

山东电网低电价数据分析

电网是不是负电价？负电价持续多长时间？王伟表示，根据数据分析，山东2023年每个月都会出现负电价，负电价均价如下所示：

王伟总结道，全年的8600h中，出现了978h的负电价，平均电价-0.066元/kWh；出现了1005h的低电价，平均电价0.072元/kWh；0.6元/kWh以上电价800h，0.8元/kWh以上电价200h。

▌华能海门示范应用（2024年9月投运）

2024年9月29日，全国首套百万机组熔盐储热示范项目顺利投产，实测k值最高可达到1.5。

该项目通过在4×USC1000MW机组机组耦合60MW/120MWht熔盐储热系统，在1、2号机组和3、4号机组分别配置一套“二拖一”30兆瓦熔盐储热的电加热系统，接入机组的6kV高压厂用电系统实现深度调峰与工业供汽的深度解耦，实现功能：

深调：供汽3.0MPa、300℃、90t/h，深调至＜40%；

调频：AGC指标K值提升至1.3以上，调频“四机联调”；

备用汽源和启动锅炉：环保、快速且免维护。

六、项目团队与工作基础

近几年，西安热工研究院项目研究团队在煤电灵活性提升领域开展多项国家级科技攻关和示范项目，获得丰富的科研成果，并与行业内知名高校和科研单位建立了深厚的合作基础，目前在研国家重点研发计划2项，省级重点研发计划3项。

2023年华能集团公司原则同意将“熔盐储热耦合煤电机组调频调峰及安全供汽系统”评定为华能集团公司首台（套）重大技术装备，并在后续相关项目进行示范应用。另外，该技术获得了2023年华能集团科学技术进步奖一等奖。

2024年7月2日中国科协发布“科创中国”系列榜单，共计230项入榜项目。西安热工研究院有限公司研发的“熔盐储热耦合煤电机组调频调峰及安全供汽技术”成功入选中国科协2023年“科创中国”系列榜先导技术的项目。先导技术榜遴选出具有产业先导意义和广阔市场前景的前沿技术，助力科技创新引领产业发展。

王伟表示，目前该项目团队已完成熔盐储热耦合煤电机组改造项目可行性研究20余项、项目建议书50余项、完成示范工程3项。熔盐储热技术科技成果转化取得了重大突破，有效提升了示范机组的盈利能力，可有力保障“双碳”背景下用电灵活、用汽安全。