在成都举办的第十三届中国国际光热大会上,浙江昱华新能源科技有限公司(简称昱华科技)董事长毛华兵带来《模块熔盐储能新技术》主题分享。

图:毛华兵
针对传统双罐熔盐系统平移至非光热场景时暴露出的结构性痛点,毛华兵团队历经十余年技术迭代,将蓄热、放热、换热三大核心功能集成于标准化模块箱体,以“搭积木”的组合方式重构熔盐储能系统,在占地规模、建设成本、施工周期、运维难度与本质安全等维度实现全面突破,为火电灵活性改造、零碳园区供热等场景提供了全新的技术路径。
为何要研发蓄放热集成一体化的模块熔盐储能新技术?
毛华兵在分享中直指行业现状:当前主流的双罐熔盐储热技术,起源于上世纪80年代美国的太阳能光热发电,沿用至今已有四十余年未发生底层架构的变化。

这套技术在光热发电场景中具备成熟度,但平移到火电改造、工业储热等非光热场景时,五大缺陷愈发凸显:
一是占地面积大,单套系统动辄需要数千甚至上万平方米场地;
二是必须一次性规划建设,投资规模大、风险高;
三是结构庞大,配套配件规格高、成本贵,项目整体造价居高不下;
四是系统链路复杂,单点故障易导致整体停运,罐体还存在熔盐泄漏甚至爆炸的安全隐患;
五是投运后必须全程维持熔盐液态,长开电伴热推高了运维成本。
“近几年出问题的熔盐项目不在少数,行业呼唤真正的新技术。”在毛华兵看来,局部的参数优化、配件升级只是治标不治本,要破解行业降本困局,必须从技术路线本身做颠覆性创新。
正是基于这一判断,前身深耕光热发电、精通熔盐技术的昱华科技,2015年全面转向新型储热技术研发,最终走出了一条蓄放热集成一体化的模块式技术路线。
化整为零,模块化重构熔盐储能系统
毛华兵团队的核心思路可以概括为“以终为始、化整为零”:熔盐储热的核心功能是蓄热、放热与换热,既然功能是确定的,就可以把实现功能的全部装备浓缩集成到单个模块箱体中,再通过箱体叠装、单元并联的方式“聚小成大”,满足大容量项目的需求。

整套产品体系分为三个层级:
最基础的是模块箱体,单箱占地约10平方米,体积5-6立方米,重量14-20吨,内置换热盘管,管外充注熔盐,单箱即可独立完成蓄热、放热、换热全流程。

图:储放换热一体的模块箱体
中间层是蓄热单元,由十余个蓄热模块竖向叠加组成,外挂小型熔盐泵与电加热器,汽水管道上下串联,熔盐依靠自流完成内部小循环,单个单元即可独立运营,蓄热量约15MWh。

图:蓄热单元
顶层是蓄热系统,由多个独立蓄热单元紧挨并联组成大容量矩阵。以200MWh的储热装置为例,整套系统占地仅200多平方米,不足传统双罐方案的五分之一。

图:蓄热系统
基于模块化架构,系统可适配三种主流储热模式:
1、蒸汽蓄热模式:高参数蒸汽从顶部导入内置换热器,加热管外熔盐完成蓄热,蒸汽凝结为疏水排出;放热时反向从底部通入除氧水,吸收熔盐热量转化为高温蒸汽从顶部导出,实现热量的时间平移。

图:蒸汽蓄热示意图
2、电蓄热模式:通过电加热器循环加热熔盐升温,最高温度可达550℃;放热时给水换热产出额定参数蒸汽。该模式下蓄热与放热路径互不冲突,可同步运行,能兼作电锅炉、启动锅炉与电网调频装置。

图:电蓄热示意图
3、汽-电综合蓄热模式:先用蒸汽蓄热打底,再通过电蓄热进一步拉高熔盐温度、扩大蓄热温差,产出的高参数蒸汽可直接用于发电,电能转化效率约60%,尤其适配退役机组改造、纯凝机组深度调峰场景。

图:汽-电综合蓄热原理
20项指标全面对标,综合优势代际领先
分享中,毛华兵从系统设备、建设投资、运维安全三大维度,将模块技术与传统双罐技术做了20项细项对标,核心优势体现在四个方面:


一是投资更可控,造价降低约30%。模块全部在工厂标准化生产,现场仅需吊装叠装,单项目工期仅3-5个月,远短于双罐1-2.5年的建设周期;系统配套的熔盐泵、阀门、换热器均为小型常规件,无需大型非标设备,总包造价可比双罐方案降低30%左右。目前行业双罐电蓄热项目总包价约1000元/kWh,模块方案约600元/kWh。同时方案支持分期建设、按需扩容,项目建成后可拆移、可转售,投资风险大幅降低。
二是占地大幅缩减,适配存量改造场景。依靠竖向叠装的空间利用方式,系统占地面积仅为同容量双罐方案的1/5甚至更少,能够直接嵌入厂区闲置空地,完美适配土地空间紧张的在运电厂改造项目。
三是运维成本骤降,故障不影响全局。换热管道全部内置、外围整体保温,系统无需外置电伴热;支持一键启停、无人值守,运维成本仅为双罐方案的几分之一。更关键的是,各蓄热单元独立运行,单模块出现故障只会影响单个单元,不会导致整套系统停运,检修难度与停机损失大幅降低。
四是本质安全提升,无高压爆炸风险。模块箱体为敞开式结构,不属于高压容器,不存在罐体超压爆炸的风险;单模块熔盐充装量小,也杜绝了大量熔盐泄漏的安全隐患。此外模块技术蓄热温差接近300℃,比传统双罐高出约100℃,储热能力提升30%,储热密度优势显著。
“一经对比就能看出,两者不是同一档次的产品,技术不在同一个时代。”毛华兵坦言,模块技术是双罐基础上的创新迭代,也正是基于对技术的信心,公司做出了“技术无优势免费奉送”的承诺。
多项目落地验证,经济效益经实测检验
技术的可靠性最终要靠工程数据说话。分享中,毛华兵公布了多个已落地项目的运行情况,覆盖示范验证、火电改造、零碳园区等多个场景。

1.甘肃白银热电:国内首个模块熔盐储热工程化项目
2018年,团队在甘肃白银热电建成2.5MW×8h熔盐电蓄热示范工程,可稳定产出425℃/3.3MPa的过热蒸汽。该项目由昱华科技独立出资、设计、建设、运营,至今已稳定运行超过5年,各项参数表现良好,通过了甘肃电科院的性能检测。这是国内首个模块熔盐储热工程化项目,标志着该技术从实验室走向产业化。

图:甘肃白银热电的熔盐电储热工程化试验项目

图:甘肃白银热电的熔盐电储热工程化试验项目蓄放热的压力温度变化曲线
2.华能魏家峁电厂:国内首台套蒸汽热源熔盐储能
2023年5月,采用模块技术的华能魏家峁电厂高温蒸汽熔盐储热项目建成投运,这是国内首个以蒸汽为热源的煤电耦合熔盐储能工程,获评“国内首台套”。经第三方机构检测,项目热能存储转换效率达99.06%;2024年2月,中国电力企业联合会组织科技成果鉴定,认定该项目单罐蒸汽熔盐储热系统及应用整体达到国际领先水平。华能集团曾专门组织全国性现场推介会,数十位电力行业专家赴现场考察。

图:华能内蒙魏家峁电厂的熔盐蒸汽储热项目

图:华能内蒙魏家峁电厂的熔盐蒸汽储热项目施工现场
3.华能德州电厂熔盐电储热项目
2024年9月投运的华能德州电厂熔盐电储热项目,是行业极具代表性的火电耦合熔盐储能工程。项目储能容量30MW×6h(合计180MWh),整套蓄热装置占地仅200平方米。投运后可显著提升机组调峰调频与顶峰供汽能力,实测运行期间每小时收益超万元,日均收益约10万元,年收益可达2000万元以上,8000万元总投资预计3.5年即可回收。

图:华能德州电厂熔盐电储热项目
4.内蒙古达拉特旗:零碳园区绿色供热
内蒙古达拉特旗61MW/244MWh新能源绿色供热项目,总投资1.2亿元,用于消纳当地弃风弃光、供应园区工业蒸汽,每次可将24万多度废弃绿电转为高温热量。项目2025年底主体完工,预计2026年二季度投运。

图:内蒙古达拉特旗的新能源绿色供热项目
5.江苏江阴苏龙热电:即将投运的大型改造项目
江苏江阴苏龙热电60MW/240MWh熔盐电储热项目,总投资1.3亿元,产汽参数1.6MPa/300℃,最大产汽量160t/h,满足2小时完成放热,预计2026年三季度投运,投资回收期4年左右。
全场景覆盖,掘金储能改造蓝海
毛华兵介绍,模块熔盐储热的应用场景几乎覆盖储能全链条:
发电侧可用于火电灵活性改造、供热调峰、提升顶峰发电能力,也可配套光热发电项目;
电网侧可在工业园区、负荷中心建设集中储热站,兼顾调峰调频与供热收益;
用户侧可服务工业供汽、零碳园区、北方清洁供暖、高温余热回收;
还可配套压缩空气储能等新型储能技术,作为蓄热环节的经济方案。
在收益模型上,火电改造项目可叠加峰谷蒸汽价差收益、负电价减损、尖峰发电增收、调峰调频补助、容量电价补助多重收益;零碳园区项目可获得蒸汽收入、减碳收益与政策补助,投资回报普遍优于传统双罐方案。
他判断,随着新能源装机快速增长、电力现货交易持续深化,未来几年国内将有数百家电厂启动熔盐储能改造,上百个零碳园区落地。目前模块技术已得到华能集团、西安热工院等行业主体的认可与推广,技术成熟度与接受度持续提升,有望成为电厂技改与零碳园区供热改造的首选路线。
谈及企业定位,毛华兵表示,昱华科技始终专注做好模块熔盐储热的技术研发与装备制造,依托行业伙伴共同拓展市场,不做总包、不抢下游市场。公司以“创造储热新技术,提升电力调节能力”为使命,对所有项目承诺包修、包换、包先进、包优越、包安全责任。在他看来,熔盐储能的真正降本,不能只靠局部优化的“抄作业”,必须走技术路线的颠覆性创新,而模块化正是推动熔盐储能从光热小众场景走向广泛工业应用的关键一步。
注:欲与昱华科技对接合作,可联系CSPPLAZA平台张中原(13261472218/微信同号)获取专项支持。
