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10月25日，由ESPLAZA長時儲能網(wǎng)、CHPLAZA清潔供熱平臺主辦，湖州工業(yè)控制技術(shù)研究院與浙江綠儲科技有限公司聯(lián)合主辦，內(nèi)蒙古梅捷新能源科技有限公司冠名贊助的2024第五屆中國儲熱大會在浙江湖州盛大召開，東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司（簡稱：東方鍋爐）綜合能源事業(yè)部技術(shù)研發(fā)部部長李有霞出席會議并作《新型燃煤機組熔鹽儲熱技術(shù)》的主題演講，介紹了在新時代背景下新一代煤電機組需求、分析了熔鹽儲熱技術(shù)優(yōu)勢、分享了在燃煤機組領(lǐng)域熔鹽儲熱技術(shù)路線選擇經(jīng)驗。

圖：李有霞

▌新一代煤電建設(shè)背景

近期，國家從頂層設(shè)計考慮，發(fā)布了幾個關(guān)鍵性政策：目的在于推動經(jīng)濟社會發(fā)展綠色化、低碳化，推進能源革命，建設(shè)清潔低碳、綠色高效的現(xiàn)代能源體系，推動能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展勢在必行。

▌新一代煤電建設(shè)技術(shù)要求

《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》制定了九項行動方案，其中新一代煤電升級行動，是煤電機組綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。《方案》指出新一代煤電升級行動：以清潔低碳、高效調(diào)節(jié)、快速變負荷、啟停調(diào)峰為主線任務(wù)，推動煤電機組深度調(diào)峰、快速爬坡等高效調(diào)節(jié)能力進一步提升，更好發(fā)揮煤電的電力供應(yīng)保障作用，促進新能源消納；應(yīng)用零碳或低碳燃料摻燒、碳捕集利用與封存等低碳煤電技術(shù)路線，促進煤電碳排放水平大幅下降。以合理的政策、市場機制支持煤電機組優(yōu)化運行方式。

李有霞表示，新的指標(biāo)體系下，煤電機組將面臨更多挑戰(zhàn)，還需更多技術(shù)攻關(guān)。比如，低負荷、快速調(diào)峰時，鍋爐低負荷穩(wěn)燃、水動力安全、受熱面安全和厚壁元件壽命損耗，可能產(chǎn)生一系列問題，但耦合儲能之后，煤電機組可以通過儲能系統(tǒng)提升變負荷速率和效率，從而實現(xiàn)機組寬負荷、安全、高效、低碳運行。

▌國內(nèi)煤電機組耦合儲能技術(shù)現(xiàn)狀

熔鹽儲熱系統(tǒng)由于其運行溫度與火電熱力系統(tǒng)的高度匹配以及在長時能量存儲方面的獨特優(yōu)勢，目前在我國火電靈活性調(diào)峰改造方面正得到快速推廣應(yīng)用。通過總結(jié)目前國內(nèi)煤電機組耦合熔鹽儲能具體項目以及不同儲能技術(shù)路線，李有霞表示，任何一種儲能技術(shù)都不可能適用于所有電廠，應(yīng)結(jié)合電廠的需求融合不同的儲能技術(shù)。除熔鹽儲能外，在研究的煤電機組耦合技術(shù)路線還有壓縮空氣儲能、氫儲能、電鍋爐+儲水罐、電化學(xué)儲能、飛輪儲能、壓縮CO2儲能等。

▌新一代煤電機組熔鹽儲熱技術(shù)

新一代煤電機組熔鹽儲熱技術(shù)，是在火電系統(tǒng)中嵌入大容量高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)，采用機組合適的能量來源加熱熔鹽，在保證機組安全高效運行的同時，實現(xiàn)機爐、機側(cè)、廠網(wǎng)解耦，滿足新一代煤電機組的靈活運行要求。如何構(gòu)建高效經(jīng)濟的火電-儲熱耦合系統(tǒng)，拓寬機組調(diào)峰負荷范圍，提升變負荷速率，實現(xiàn)爐機儲的協(xié)調(diào)控制是實現(xiàn)煤電機組熔鹽儲熱技術(shù)工程化的關(guān)鍵。

▌煤電與儲熱耦合的新型熱力循環(huán)構(gòu)建

火電-儲熱耦合系統(tǒng)因機組系統(tǒng)能量流的多樣化，熔鹽儲能與燃煤機組存在多種耦合方案，需要解決三個關(guān)鍵性的問題：

（1）儲熱過程：熱源從哪里來?儲熱后熱源去哪里？允許分出多少熱源？

（2）熔鹽儲能系統(tǒng)：選什么熔鹽？熔鹽工作溫度怎么定？

（3）放熱過程：冷卻介質(zhì)取自哪里？放熱去哪里？

對于儲熱過程，就整個機組流程而言，煤電系統(tǒng)中可用以加熱熔鹽的能量來源，可選機組輸出電力，機組熱力系統(tǒng)中的蒸汽熱源，煙氣熱源，或者機組熱源的提供源—煤炭（需改變鍋爐循環(huán)工質(zhì)）。對于特定機組儲熱需求，可選用不同的加熱源。電加熱可助力系統(tǒng)實現(xiàn)零出力，增加機組調(diào)頻收益，蒸汽加熱可實現(xiàn)能量梯級利用，但因蒸汽相變特性存在換熱夾點問題，煙氣加熱熔鹽不受夾點問題限制，但需考慮鍋爐受熱面調(diào)整及煙道布置空間。

在抽取機組蒸汽加熱熔鹽過程中，由于機組抽汽改變原有系統(tǒng)熱力循環(huán)，需要在抽汽方案設(shè)計中重新核算主機安全性，如汽機-高壓缸、中壓缸和低壓缸最小通量的保障、高中壓缸推力平衡、高壓缸和中壓缸前后壓差-高中壓缸葉片強度校核、鍋爐受熱面及水動力安全性、四管流速的范圍保障、在儲熱工況機爐負荷解耦，但是熱力參數(shù)不解耦，機爐參數(shù)安全匹配性等。

蒸汽加熱熔鹽過程中，不同種類的熔鹽吸收不同壓力等級的蒸汽凝結(jié)熱后，熔鹽出口溫度與熔鹽流量也均不同。而熔鹽流量與儲熱成本密切相關(guān)，在儲存相同質(zhì)量流量的蒸汽熱量時，較大的熔鹽流量則意味著較高的儲能成本，故應(yīng)在保證換熱過程的順利進行下減少熔鹽流量以提高經(jīng)濟效益，選取合適的熔鹽種類和熔鹽工作溫度區(qū)間。

對于放熱過程，針對不同的機組功能需求，熔鹽儲能系統(tǒng)可以加入給水產(chǎn)生蒸汽外供，或并入鍋爐或汽機熱力系統(tǒng)，實現(xiàn)機組熱電解耦或快速升負荷及頂峰發(fā)電。

▌東方鍋爐熔鹽儲熱技術(shù)發(fā)展歷程

東方鍋爐熔鹽儲熱技術(shù)自2009年在光熱發(fā)電領(lǐng)域開始發(fā)展，經(jīng)過試驗驗證和技術(shù)優(yōu)化，于2024年實現(xiàn)了熱電解耦領(lǐng)域及綠色園區(qū)領(lǐng)域市場項目突破以及壓縮空氣儲能儲換熱設(shè)備市場突破。

▌東方鍋爐儲熱綜合解決方案

據(jù)李有霞介紹，在各類儲能技術(shù)中，東方鍋爐致力于長時儲能技術(shù)，助力新型能源體系建設(shè)。經(jīng)過十余年儲能技術(shù)沉淀，東方鍋爐在熔鹽加熱、儲熱、放熱應(yīng)用等環(huán)節(jié)已形成全產(chǎn)業(yè)鏈布局，涵蓋多種儲熱綜合解決方案。

1、熔鹽儲熱火電靈活性系統(tǒng)

熔鹽儲熱火電靈活性系統(tǒng)耦合熔鹽儲熱，實現(xiàn)燃煤機組深度調(diào)峰頂尖峰保供，實現(xiàn)機組熱電解耦提升機組靈活性。具有大容量儲熱，高參數(shù)放熱的特點。該方案耦合方案尋優(yōu)，機組安全性分析，可實現(xiàn)機組系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行，可實現(xiàn)零出力，升負荷速率提升至6%。

供貨宿州熱電基于熔鹽儲熱的煤電靈活性關(guān)鍵技術(shù)研究及示范應(yīng)用項目

2、基于熔鹽儲熱的風(fēng)光儲一體化

基于熔鹽儲熱的風(fēng)光儲一體化方案可以消納可再生能源高峰電力，通過熔鹽儲熱，用電高峰期對外發(fā)電供能。具有大容量儲熱，高參數(shù)放熱發(fā)電供能的特點。采用大功率電加熱器，風(fēng)光儲系統(tǒng)資源協(xié)同配置，仿真技術(shù)，協(xié)同運行控制技術(shù)，利用熔鹽儲能的靈活性，降低光伏、風(fēng)電出力的不確定性；提高可再生能源利用率，提供穩(wěn)定可控的新能源電力供給。中標(biāo)青海龍源50MW熔鹽儲能換熱系統(tǒng)。

3、基于儲熱的工業(yè)園區(qū)清潔供能方案

基于儲熱的工業(yè)園區(qū)清潔供能方案消納谷電/綠電儲熱，放熱供電供汽，系統(tǒng)采用多種儲熱技術(shù)優(yōu)化配置技術(shù)，系統(tǒng)智慧化管控技術(shù)。為工業(yè)園區(qū)用戶提供以蒸汽和電能為主的綜合能源供應(yīng)，在滿足供蒸汽用熱需求的基礎(chǔ)上，在高峰電段和尖峰電段提供電能。降低工業(yè)園區(qū)用能成本，改善用能結(jié)構(gòu)，推動工業(yè)園區(qū)節(jié)能降碳。

供貨桐鄉(xiāng)泰愛斯儲能科技有限公司基于混合儲能的多能耦合智慧低碳供能示范項目

4、壓縮氣體儲換熱系統(tǒng)

壓縮氣體儲換熱系統(tǒng)儲存壓縮氣體熱，放熱加熱做功氣體；開發(fā)全逆流結(jié)構(gòu)，大溫差換熱，適應(yīng)頻繁啟停，低壓損的高效儲熱放熱換熱器，通過儲換熱系統(tǒng)優(yōu)化仿真技術(shù)實現(xiàn)儲換熱系統(tǒng)高能效，低壓損運行。該方案應(yīng)用于甘肅酒泉玉門300MW壓縮空氣儲能電站示范工程項目。

▌業(yè)績展示

▌雙碳技術(shù)創(chuàng)新

在雙碳形勢下，除了熔鹽儲能技術(shù)，東方鍋爐瞄準(zhǔn)耦合生物質(zhì)、新能源、碳交易、儲能技術(shù)的新市場；迎接保供和調(diào)節(jié)性電源的新挑戰(zhàn)；把握電力現(xiàn)貨市場，容量電價的新機遇；發(fā)展源頭減碳、過程降碳、末端固碳技術(shù)。

東方鍋爐愿意與各方加強合作，共同推動長時儲能技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，為我國能源事業(yè)實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。