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在2025第六屆中國(guó)儲(chǔ)熱大會(huì)上，西安熱工研究院節(jié)能中心汽輪機(jī)靈活運(yùn)行技術(shù)研究所所長(zhǎng)王偉，圍繞“大規(guī)模儲(chǔ)熱提升熱電機(jī)組靈活性技術(shù)研究”展開分享。他結(jié)合團(tuán)隊(duì)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與多個(gè)落地示范項(xiàng)目，詳解了熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)如何為煤電機(jī)組靈活性升級(jí)賦能，為新型電力系統(tǒng)下煤電的“穩(wěn)定器”角色提供解決方案。

圖：王偉

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政策與行業(yè)背景

王偉首先從政策與行業(yè)現(xiàn)狀切入，指出雙碳目標(biāo)下煤電的定位正在轉(zhuǎn)變。

2020年以來，我國(guó)先后提出“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”目標(biāo)、構(gòu)建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”等戰(zhàn)略，為能源高質(zhì)量發(fā)展指明方向。截至2024年底，全國(guó)新能源裝機(jī)規(guī)模（14.5億千瓦）首次超過火電機(jī)組，但煤電仍以35.7%的裝機(jī)占比，承擔(dān)著約60%的發(fā)電量、70%的頂峰能力和近80%的調(diào)節(jié)能力，是電力安全的“壓艙石”。

不過，新能源高比例接入也帶來了電網(wǎng)穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。王偉列舉了近年多起因系統(tǒng)調(diào)頻能力不足導(dǎo)致的大停電事故：

2016年澳大利亞大停電（新能源占比48.36%）、2021年美國(guó)德州大停電（可再生能源依賴過高、無調(diào)頻能力）、2025年西班牙和葡萄牙大停電（可再生能源占比67%、儲(chǔ)能配套滯后）。

這些事故讓行業(yè)意識(shí)到：火電裝機(jī)容量需保障，火電機(jī)組調(diào)頻能力提升迫在眉睫，且需與風(fēng)電、光電協(xié)同調(diào)頻，發(fā)揮頻率支撐作用。

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需求分析：煤電轉(zhuǎn)型面臨的多重挑戰(zhàn)與政策要求

煤電自身正面臨多重現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。受設(shè)備固有特性影響，煤電機(jī)組缺乏大流量高參數(shù)工業(yè)供汽能力，且高參數(shù)供汽機(jī)組抽汽位置靠前，熱電耦合特性更強(qiáng)，缺乏有效的解耦手段。

同時(shí)，受供汽參數(shù)穩(wěn)定性要求，供汽機(jī)組調(diào)頻能力嚴(yán)重受限，難以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)也難以覆蓋多樣需求，如電化學(xué)儲(chǔ)能存在安全和壽命問題，而電蓄熱鍋爐則僅適用于低參數(shù)采暖供汽機(jī)組的深度調(diào)峰。

在此背景下，煤電靈活性改造成為必然。而改造的核心目標(biāo)首要為降低機(jī)組最小技術(shù)出力，其次是提升爬坡速率，最后是實(shí)現(xiàn)快速啟停機(jī)。

目前，供熱機(jī)組最小技術(shù)出力普遍在40-50%，純凝機(jī)組在30-35%，而國(guó)際先進(jìn)水平已達(dá)20-25%?！度珖?guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》明確要求，純凝工況最小發(fā)電出力需達(dá)35%Pe，采暖機(jī)組供熱期最小出力需達(dá)40%Pe（日時(shí)長(zhǎng)≥6h），“十四五”期間完成2億千瓦靈活性改造，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000-4000萬千瓦。

王偉指出，國(guó)家層面的“三改聯(lián)動(dòng)”政策也為煤電轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航，要求：能耗不達(dá)標(biāo)的機(jī)組加快節(jié)能改造、鼓勵(lì)煤電機(jī)組持續(xù)擴(kuò)大供熱、存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，最終實(shí)現(xiàn)提效降本、助力雙碳戰(zhàn)略的目標(biāo)。

2024年起實(shí)施的煤電容量電價(jià)機(jī)制，則通過電量電價(jià)和容量電價(jià)政策，充分體現(xiàn)煤電的支撐調(diào)節(jié)價(jià)值。

而今年3月份國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《新一代煤電升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2025—2027年）》明確提出了更高的技術(shù)指標(biāo)【詳見下表】，如示范機(jī)組最小出力需達(dá)20%Pe，50%Pe以上負(fù)荷變化速率需達(dá)4%Pe/min，為技術(shù)創(chuàng)新指明了方向。

王偉認(rèn)為，面對(duì)高比例新能源長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在新型儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)?；瘧?yīng)用之前，煤電仍將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)扮演“穩(wěn)定器”角色。但未來煤電主導(dǎo)地位將不斷弱化，最終將長(zhǎng)期處于“大容量、小電量、煤電+綜合能源服務(wù)”的運(yùn)營(yíng)模式，提供更多元、靈活、低碳、安全的調(diào)節(jié)服務(wù)。

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技術(shù)方案：熔鹽儲(chǔ)熱與煤電的深度融合之路

儲(chǔ)能技術(shù)的意義在于可改變電能生產(chǎn)、輸送和使用同步完成的模式，實(shí)現(xiàn)能源在時(shí)間維度上的錯(cuò)時(shí)利用。

在“電網(wǎng)對(duì)煤電靈活性需求迫切”而“煤電靈活性能力明顯不足”的當(dāng)下，對(duì)煤電進(jìn)行靈活性改造已是大勢(shì)所趨。熔鹽儲(chǔ)熱具有高安全、低成本、大規(guī)模、長(zhǎng)壽命、易回收等特點(diǎn)，應(yīng)用于提高煤電機(jī)組靈活性及高參數(shù)工業(yè)供汽等方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

目前應(yīng)用范圍最廣的熔鹽為太陽(yáng)鹽和希特斯鹽，太陽(yáng)鹽是硝酸鉀與硝酸鈉的混合二元鹽，凝固點(diǎn)210℃-230℃，分解溫度575℃；希特斯鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鈉的混合三元鹽，凝固點(diǎn)141℃-145℃，分解溫度450℃，均收錄在太陽(yáng)能熔鹽(硝基型)GB/T 36376-2018標(biāo)準(zhǔn)。

熔鹽儲(chǔ)熱的利用路徑豐富，可用于煤電靈活性提升（深度調(diào)峰、快速調(diào)頻等）、風(fēng)光火儲(chǔ)一體化（替代新能源電站電池儲(chǔ)能）、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化（熔鹽獨(dú)立儲(chǔ)能電站）等場(chǎng)景。

但王偉強(qiáng)調(diào)，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于其能與煤電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“不割裂”的深度融合，絕不能生搬硬套。在與煤電耦合的具體設(shè)計(jì)上，加熱環(huán)節(jié)可采用蒸汽加熱和電加熱聯(lián)合方案，蒸汽加熱可考慮主、再熱蒸汽聯(lián)合加熱，電加熱可從高廠變、高公變或發(fā)電機(jī)出口取電；儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)中，低溫熔鹽維持在200℃左右，每天溫降不超過1℃，高溫熔鹽維持在400℃左右，每天溫降不超過2℃；放熱環(huán)節(jié)正常運(yùn)行采用兩臺(tái)機(jī)除氧器出口作為水源，事故工況使用除鹽水作為應(yīng)急水源，產(chǎn)生的蒸汽可用于工業(yè)供汽或采暖供汽。

圖：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的利用路徑

同時(shí)，西安熱工院還設(shè)計(jì)了多種運(yùn)行模式以適配不同需求：調(diào)頻時(shí)，電加熱器作為可控負(fù)載，全天小功率運(yùn)行輔助機(jī)組同時(shí)響應(yīng)一次調(diào)頻與AGC；深調(diào)時(shí)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)運(yùn)行解決熱電解耦問題，蒸汽與電加熱器滿功率運(yùn)行賺取調(diào)峰補(bǔ)貼；頂峰時(shí)，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)滿功率運(yùn)行，保證機(jī)組多發(fā)高價(jià)電。

此外，電鍋爐耦合儲(chǔ)熱水罐技術(shù)也是重要補(bǔ)充，電極熱水鍋爐在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段加熱水，通過換熱器為熱網(wǎng)供能，儲(chǔ)熱水罐則存儲(chǔ)富余熱量，在機(jī)組減少供熱時(shí)補(bǔ)充負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰與頂峰的靈活切換。

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研究基礎(chǔ)：技術(shù)創(chuàng)新與科研積累的堅(jiān)實(shí)支撐

西安熱工院在熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)突破，離不開深厚的科研積累。目前，該院僅熔鹽儲(chǔ)熱相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)就達(dá)472項(xiàng)，位列國(guó)內(nèi)第一，形成了完備的知識(shí)產(chǎn)權(quán)族群。

團(tuán)隊(duì)多年來承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)科技攻關(guān)和示范項(xiàng)目，包括科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)、能源局煤電靈活性改造示范項(xiàng)目6項(xiàng)、發(fā)電集團(tuán)和省級(jí)示范項(xiàng)目4項(xiàng)。與清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院工程熱物理研究所等行業(yè)內(nèi)知名高校和科研單位建立了深厚的合作基礎(chǔ)，組建了陜西省“四主體一聯(lián)合”儲(chǔ)能與熱能動(dòng)力系統(tǒng)靈活低碳校企聯(lián)合研究中心，圍繞儲(chǔ)能等共性關(guān)鍵技術(shù)展開產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)。

其中，“面向新型電力系統(tǒng)的燃煤發(fā)電機(jī)組瞬態(tài)過程靈活高效關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2023年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。“熔鹽儲(chǔ)熱耦合煤電機(jī)組調(diào)頻調(diào)峰及安全供汽技術(shù)”成功入選2023年“科創(chuàng)中國(guó)”系列先導(dǎo)技術(shù)榜單，該榜單遴選出具有產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)意義和廣闊市場(chǎng)前景的前沿技術(shù)，標(biāo)志著該技術(shù)的科技成果轉(zhuǎn)化取得重大突破?！叭埯}儲(chǔ)熱耦合燃煤機(jī)組靈活性提升關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2025年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。發(fā)明專利“基于熔融鹽儲(chǔ)熱的調(diào)頻調(diào)峰安全供熱系統(tǒng)及其工作方法”榮獲2025年中國(guó)電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會(huì)“電力建設(shè)高價(jià)值專利培育大賽”一等獎(jiǎng)。

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五大示范項(xiàng)目：從1.0到3.0的技術(shù)迭代與效益突破

王偉重點(diǎn)分享了團(tuán)隊(duì)打造的五大示范項(xiàng)目，這些項(xiàng)目從技術(shù)探索到成熟落地，實(shí)現(xiàn)了從“1.0”到“3.0”的跨越，且均取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。

（1）國(guó)信靖江示范項(xiàng)目（1.0）：行業(yè)標(biāo)桿的“破局之旅”

王偉表示，作為國(guó)內(nèi)首個(gè)熔鹽儲(chǔ)熱耦合煤電項(xiàng)目，靖江項(xiàng)目于2022年12月投運(yùn)，是煤電與熔鹽耦合領(lǐng)域的“標(biāo)桿”——如今只要涉及煤電與熔鹽耦合，幾乎都會(huì)提及該項(xiàng)目。

該項(xiàng)目在兩臺(tái)66萬超超臨界機(jī)組上，耦合40MW/80MWh熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，從2020年可研到2022年投運(yùn)，歷時(shí)超14個(gè)月，反復(fù)迭代解決了深調(diào)、頂峰、調(diào)頻等核心問題。

王偉指出，項(xiàng)目最關(guān)鍵的突破是將機(jī)組運(yùn)行范圍從40%-90%拓寬至25.6%-95%，且通過“機(jī)爐儲(chǔ)聯(lián)合協(xié)調(diào)控制”，解決了傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)頻的痛點(diǎn)：以往汽輪機(jī)高壓調(diào)門節(jié)流會(huì)導(dǎo)致效率性降低，鍋爐快速負(fù)荷響應(yīng)導(dǎo)致安全性降低，而該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)機(jī)爐儲(chǔ)聯(lián)合控制，機(jī)組響應(yīng)速率放緩但安全性、經(jīng)濟(jì)性顯著提升。

第三方測(cè)試顯示，項(xiàng)目電能質(zhì)量合格，變負(fù)荷速率從電網(wǎng)要求的1.5%Pe/min提升至3.91%Pe/min，AGC調(diào)節(jié)精度達(dá)0.11%Pe（優(yōu)于電網(wǎng)0.5%Pe的標(biāo)準(zhǔn)），一次調(diào)頻無考核。項(xiàng)目投運(yùn)至今，熔鹽系統(tǒng)每天參與調(diào)頻約1500次（每10分鐘5-6次），截至日前累計(jì)調(diào)頻超100萬次，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能、安全性、及壽命均得到驗(yàn)證，項(xiàng)目調(diào)峰調(diào)頻收益非?？捎^。

（2）濟(jì)寧華源熱電示范工程（2.0）：經(jīng)驗(yàn)復(fù)用下的效率提升

有了靖江項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，2024年6月投運(yùn)的濟(jì)寧華源熱電項(xiàng)目推進(jìn)更為順暢，建設(shè)周期從14個(gè)月壓縮至8個(gè)月。

該項(xiàng)目為2×350MW機(jī)組配置“蒸汽+電”聯(lián)合加熱的50MW/100MWh熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，分別采用中溫再熱蒸汽與6kV高壓廠作為蒸汽和電的來源，實(shí)現(xiàn)工業(yè)供汽與深度調(diào)峰的解耦。

王偉提到，第三方考核試驗(yàn)顯示，項(xiàng)目加熱功率、儲(chǔ)熱容量、供汽參數(shù)等均超設(shè)計(jì)指標(biāo)：最大供汽量達(dá)85.59t/h（設(shè)計(jì)75t/h），蒸汽溫度306.35℃（設(shè)計(jì)300℃）。在山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)下，充分利用負(fù)電價(jià)、高電價(jià)政策，項(xiàng)目收益非?？捎^。

（3）華能海門示范工程（3.0）：百萬機(jī)組的“高階應(yīng)用”

2024年9月投運(yùn)的華能海門項(xiàng)目，被王偉稱為“3.0產(chǎn)品”，也是全國(guó)首套百萬機(jī)組熔鹽儲(chǔ)熱示范項(xiàng)目。項(xiàng)目為4×1000MW超超臨界機(jī)組配置60MW/120MWh熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，采用“二拖一”電加熱設(shè)計(jì)，接入6kV高壓廠用電系統(tǒng)，還完成了國(guó)內(nèi)首套MW級(jí)6kV熔鹽電熱裝置在煤電行業(yè)的中試驗(yàn)證。

該項(xiàng)目的核心突破是解決了百萬機(jī)組工業(yè)供汽的“卡脖子”問題：百萬機(jī)組帶3MPa工業(yè)供汽時(shí)，長(zhǎng)期卡在高負(fù)荷運(yùn)行；而項(xiàng)目通過熔鹽儲(chǔ)熱解決100噸工業(yè)供氣問題，撬動(dòng)36萬深調(diào)空間，頂峰能力增加30MW、調(diào)頻能力提升180%。王偉透露，在南方電網(wǎng)政策環(huán)境下，電廠調(diào)頻收益顯著提升，被央視《朝聞天下》等多家權(quán)威媒體報(bào)道，指出“利用熔鹽大規(guī)模儲(chǔ)熱可實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全靈活運(yùn)行，每年可增加新能源消納電量3億千瓦時(shí)，減排二氧化碳24萬噸”。

（4）華能丹東示范項(xiàng)目：儲(chǔ)熱水罐的優(yōu)化升級(jí)

華能丹東蓄熱水罐優(yōu)化項(xiàng)目是西安熱工院團(tuán)隊(duì)在儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的另一探索，團(tuán)隊(duì)依托華能科技項(xiàng)目，開發(fā)了耐95℃高溫的水下自動(dòng)測(cè)量裝置，搭建了大容量?jī)?chǔ)熱水罐仿真模型，實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)溫度場(chǎng)、罐壁焊縫質(zhì)量的可視化，提升了儲(chǔ)熱效率與運(yùn)行安全性。

（5）華能牙克石示范項(xiàng)目：北方供暖季的“收益黑馬”

2024年執(zhí)行的華能雅克石項(xiàng)目（位于蒙東地區(qū)），則針對(duì)北方長(zhǎng)供暖季需求設(shè)計(jì)：配置100MW電鍋爐+1萬立方米蓄熱水罐，該地區(qū)供暖期從10月1日持續(xù)至次年5月1日，遠(yuǎn)超內(nèi)地時(shí)長(zhǎng)。王偉給出一組亮眼數(shù)據(jù)：2024年12月15日，100MW電鍋爐滿功率運(yùn)行20小時(shí)，按1元/度電價(jià)計(jì)算，單日收益達(dá)200萬元，該項(xiàng)目投資收益非?？捎^。

該項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)還被復(fù)用至華能北熱北京熱電廠（燃?xì)鈾C(jī)組）的水罐改造中，為北方電廠供暖季靈活性調(diào)節(jié)提供了可復(fù)制的方案。

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運(yùn)行維護(hù)：無人化降本，國(guó)產(chǎn)設(shè)備顯可靠性

基于上述典型案例的成功建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，王偉進(jìn)一步分享了團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)方面積累的經(jīng)驗(yàn)與心得。

一般情況下，由于熔鹽系統(tǒng)建設(shè)位置通常離機(jī)組較遠(yuǎn)，團(tuán)隊(duì)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了“無人值守+遠(yuǎn)程監(jiān)控”模式：控制系統(tǒng)接入機(jī)組集控室，可自動(dòng)響應(yīng)一次調(diào)頻頻差功率與AGC指令，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻-深調(diào)-頂峰切換；同時(shí)布置高清監(jiān)控，集控室可實(shí)時(shí)查看，巡檢則與大機(jī)同步，海門項(xiàng)目更已實(shí)現(xiàn)機(jī)器人無人巡檢。

在設(shè)備可靠性上，國(guó)產(chǎn)熔鹽泵的表現(xiàn)超出預(yù)期。王偉提到，此前行業(yè)擔(dān)心熔鹽泵可靠性較差，但靖江項(xiàng)目的熔鹽泵每年檢查僅需除銹除垢；且一般煤電廠熔鹽項(xiàng)目改造所用的熔鹽泵軸長(zhǎng)較小，檢修難度更低。此外，熔鹽系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力較低，安全性更高。

檢修維護(hù)方面，電氣系統(tǒng)采用常規(guī)干式變壓器、電源控制柜，檢修與電廠電氣設(shè)備一致。水泵、換熱器、閥門等可參考電的熱力設(shè)備，熔鹽泵作為液下長(zhǎng)軸泵，建議運(yùn)行初期每年例行檢查；熔鹽罐則需關(guān)注壁溫、熔鹽溫度及基礎(chǔ)溫度，定期進(jìn)行外觀檢查。