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在2025熔鹽儲能商業(yè)化發(fā)展論壇上，國家能源集團儲能專業(yè)首席專家廖海燕作《高溫熔鹽儲熱技術(shù)的應(yīng)用實踐》主題報告，詳細介紹了龍山電廠、宿州熱電、荊州熱電三大熔鹽儲熱改造項目的技術(shù)特點、設(shè)計效果和收益模式，并深入分析了新型熔鹽儲熱技術(shù)的研發(fā)進展、挑戰(zhàn)及應(yīng)用前景。

圖：廖海燕

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熔鹽儲熱技術(shù)的應(yīng)用背景

在國家新型能源體系與新型電力系統(tǒng)建設(shè)加速建設(shè)的背景下，大規(guī)模發(fā)展新能源已成必然趨勢。但新能源固有的間歇性、波動性特點，導(dǎo)致電網(wǎng)負荷波動問題日益加劇。

廖海燕表示，通過對山東、遼寧等地的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，光伏清晨投運后，大量煤電機組需日間啟停或隔日啟停，部分機組因頻繁啟停引發(fā)安全事故。因此，新型電力系統(tǒng)下，需要多類型調(diào)節(jié)資源平抑波動、保障穩(wěn)定，這也為儲能技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用開辟了廣闊前景。

數(shù)據(jù)顯示，全球現(xiàn)有超8500座燃煤電站，2024年總裝機2175GW；截至今年8月，國內(nèi)煤電總裝機1225GW，數(shù)量與裝機占比均超全球50%。

廖海燕針對靈活調(diào)節(jié)資源發(fā)展預(yù)判表示，在當前及未來一段時期內(nèi)，調(diào)節(jié)資源仍以煤電為主力，抽水蓄能、光熱、鋰離子電池、飛輪等儲能技術(shù)為輔助。到2035年左右，隨著煤電占比逐漸下降，煤電+儲熱、抽水蓄能、光熱、電化學(xué)、壓縮空氣、氫能等各類儲能技術(shù)同時發(fā)展，滿足多時間尺度平衡調(diào)節(jié)需求。在此過程中，熔鹽儲熱在光熱電站及煤電靈活性提升等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

廖海燕指出，目前煤電在承擔調(diào)節(jié)支撐功能時，面臨兩大核心難題：

（1）純凝機組深調(diào)受限：當鍋爐低負荷時，爐側(cè)穩(wěn)燃難度加大，不僅鍋側(cè)水動力安全性下降，運行煤耗也會增加，且操作復(fù)雜，自動化難度高；當快速變負荷時，又會造成機組壽命大幅縮短。

（2）熱電機組電熱矛盾：熱電機組供熱與供電強耦合，難以實現(xiàn)熱電解耦。當機組參與深調(diào)時，供熱量和參數(shù)不能保證，向下調(diào)峰能力受限，而機組保供熱時，向上又難以實現(xiàn)頂峰。更關(guān)鍵的是，若機組無法達到滿負荷，不僅會受到電網(wǎng)考核，還會損失容量電費。

基于此，廖海燕強調(diào)，依托獨有的“煤電化運”一體化運營模式，結(jié)合自身火電裝機大、新能源增量多、應(yīng)用場景齊全的優(yōu)勢，國家能源集團正著力推進傳統(tǒng)調(diào)節(jié)電源與儲能的協(xié)同創(chuàng)新，當下也正在應(yīng)用耦合熔鹽儲熱的煤電靈活性提升技術(shù)來解決煤電當前所面臨的困境。

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國家能源集團開發(fā)的幾個典型熔鹽儲熱項目

▌龍山電廠（基于600MW亞臨界火電機組“抽汽蓄能”儲熱調(diào)峰靈活性改造技術(shù)研究及示范）

該項目儲熱容量730MWh，總投資3.2億元，主要用于增加機組深調(diào)和頂峰能力，2025年4月投運。項目詳情如下：

（1）運行原理

儲熱階段：抽取部分主汽及熱再儲熱，利用蒸汽熱壓縮器將部分主汽和放熱后熱再進行匹配將蒸汽提高到冷再參數(shù)送回鍋爐再熱器。換熱后的主汽變成過冷水，回到給水系統(tǒng)。

放熱階段：在負荷高峰期，將低谷期間存儲在儲熱島中的熱量加熱給水產(chǎn)生蒸汽，與高壓缸排汽混合進入鍋爐冷段或?qū)ν夤帷?/p>

（2）改造效果

機組負荷在鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負荷基礎(chǔ)上再降低100MW，時長不少于4小時，通過對汽輪機安全性校核，可實現(xiàn)最低12.5%額定負荷上網(wǎng)。

在額定工況下，機組出力增加47MW，時長不少于6小時。

熔鹽儲熱系統(tǒng)內(nèi)部熱交換效率不低于98%、儲能效率不低于70%。

（3）經(jīng)濟效益

該項目收益以發(fā)電收益、新能源配額租賃、輔助市場收益為主。廖海燕透露，今年6-8月，項目的頂峰電價收益達到3000萬元。

▌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）

該項目儲熱規(guī)模1000MWh，總投資3.4億，主要解決熱電解耦問題，增加深調(diào)頂峰時間長，2025年7月投運。項目詳情如下：

（1）運行原理

儲熱階段：抽取部分主汽、熱再和四抽儲熱，根據(jù)機組負荷的不同，熱再和四抽儲熱后對外供熱，主汽儲熱后回再熱冷段，少部分主汽冷凝和過冷換熱后回到除氧器。

放熱階段：在機組壓低谷和頂尖峰期間，將存儲在儲熱島中的熱量加熱給水產(chǎn)生蒸汽對外供汽。供汽日間410t/h、夜間310t/h，參數(shù)為1.5和2.5MPa、300℃。

（2）改造效果

頂尖峰期間，機組最高發(fā)電負荷達到100%額定負荷，同時滿足供熱低值連續(xù)運行4小時；

壓低谷期間，機組最低發(fā)電負荷達到30%額定負荷同時滿足供熱高值連續(xù)運行5小時；

機組全天供熱24小時，滿足供熱高值運行9小時滿足供熱低值運行15小時；

熔鹽儲熱系統(tǒng)內(nèi)部熱交換效率不低于98%，儲能效率84%。

（3）經(jīng)濟效益

該項目收益以輔助市場收益、現(xiàn)貨市場收益、新能源配額租賃收益、容量電價為主。

廖海燕表示，該項目的尖峰電價收益加上規(guī)避供熱考核免去的處罰，可達1000萬元；安徽省按140MWh（等效電化學(xué)儲能2小時）核定容量租賃，年收益最低2800萬元；容量電價今年收益500萬元，明年預(yù)計增至1500萬元，年總收益超5000萬元。

▌荊州熱電（基于熔鹽儲能的煤電機組調(diào)頻調(diào)峰供熱安全整體解決方案的研究與應(yīng)用）

該項目儲能規(guī)模150MWh，總投資1.4億，調(diào)峰、調(diào)頻功能齊全，預(yù)計2026年6月投運。項目詳情如下：

（1）運行原理

儲熱階段：利用電加熱器和熱再蒸汽儲熱，熱再儲熱后對外供熱；熱再儲熱功率約10MW，電加熱熔鹽功率約40MW

放熱階段：在機組頂尖峰期間，將存儲在儲熱島中的熱量加熱給水產(chǎn)生蒸汽對外供汽；放熱功率約80MW，放熱時長2小時；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)汽100t/h，參數(shù)2.5MPa、300℃。

（2）設(shè)計效果

提升深調(diào)能力：單機深調(diào)能力增加25MW，雙機深調(diào)能力增加50MW，調(diào)峰時長3小時。

提升AGC調(diào)頻能力：火儲聯(lián)合機組AGC調(diào)頻Kp值不低于2（其中調(diào)節(jié)精度性能指標K2、響應(yīng)時間性能指標K3均不低于1）。

提升一次調(diào)頻能力：一次調(diào)頻功能投入期間，調(diào)頻動作性能合格率不低于90%；調(diào)頻動作正確率不小于95%。

（3）收益來源

收益以輔助市場收益、新能源發(fā)電項目配額收益、容量電價為主。

▌熔鹽儲熱熱力電池

熔鹽儲熱熱力電池技術(shù)是針對未來無煤電、僅依賴可再生能源的能源場景研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，已納入今年國家重點重大專項申報范圍。廖海燕以“沙戈荒基地超高溫熱泵和熔鹽儲熱耦合的熱力電池”方案為例說明了該技術(shù)的應(yīng)用詳情：

（1）項目概況

該項目高溫熱泵規(guī)模125MW，COP值不低于1.4；熔鹽儲熱系統(tǒng)采用二元熔鹽，儲熱規(guī)模1400MWh，設(shè)計儲能時長8小時、釋能6小時；同時具備發(fā)電與調(diào)相一體功能——汽輪機發(fā)電效率45%，在儲熱儲電階段汽輪機不發(fā)電，可切換為調(diào)相機模式，為電網(wǎng)調(diào)壓并提供轉(zhuǎn)動慣量。

廖海燕表示，當前方案初投資11億元，其中熱泵投資成本高，未來技術(shù)成熟后成本下降空間大，有望與光熱電站形成競爭。

（2）預(yù)期效果

項目“電-電”轉(zhuǎn)換效率約63%，儲能過程中能夠利用外部低溫余熱來提升轉(zhuǎn)換效率。

（3）收益來源

主要收益包括三部分：充放電價差收益、容量租賃、調(diào)相服務(wù)。

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新型熔鹽儲熱技術(shù)研發(fā)及挑戰(zhàn)

▌商業(yè)化熔鹽分解、泄露及安全運維技術(shù)

廖海燕強調(diào)，熔鹽儲熱系統(tǒng)運行溫度高，儲能容量大，安全隱患需要特別注意，美國新月沙丘光熱項目、摩洛哥NOOR3光熱項目、鶴壁熔鹽儲熱項目等國內(nèi)外多個熔鹽儲能項目出現(xiàn)安全事故，造成了嚴重的經(jīng)濟和人身安全問題。要實現(xiàn)熔鹽儲熱系統(tǒng)長時間的安全運行必須確保其安全性、可靠性、經(jīng)濟性和可持續(xù)性，因此熔鹽的處理工藝和監(jiān)控至關(guān)重要。

廖海燕詳細分析了商業(yè)化熔鹽的安全運維技術(shù)。

熔鹽使用前需先完成化鹽工序，脫去水分。如果化鹽不徹底，熔鹽在儲罐內(nèi)會發(fā)生水解反應(yīng)和熱分解反應(yīng)，生成硝酸、亞硝酸及堿性物質(zhì)。這些產(chǎn)物均為腐蝕性雜質(zhì)，會加速設(shè)備損耗。

廖海燕表示，二元熔鹽在500-570℃工況下運行時，設(shè)備年腐蝕損耗約30微米，處于可控范圍；但溫度升至620℃時，腐蝕會急劇加劇，超出設(shè)備耐受閾值。如果通過腐蝕控制，即便在620℃的高溫工況下，也可將設(shè)備年腐蝕損耗控制在30微米以下，與中低溫工況的腐蝕水平持平，有效保障設(shè)備長期穩(wěn)定運行。

因此，熔鹽安全運維的核心就是反應(yīng)管控與腐蝕控制。廖海燕介紹了新一代超高溫氯鹽及氯鹽儲熱系統(tǒng)的腐蝕控制技術(shù)突破情況：

未經(jīng)腐蝕控制的氯鹽有強腐蝕性，其腐蝕性主要是由鹽的水解反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕雜質(zhì)（如氫氧化物）引起的。以此為儲熱材料，需要鎳基合金作為熱罐結(jié)構(gòu)材料，系統(tǒng)初始投資成本超過目前商業(yè)化硝酸鹽系統(tǒng)的1.5倍。

而采用“鐵基合金+鎂純化鹽”的組合方案，利用鎂對熔鹽進行純化處理，可極大控制腐蝕問題。該方案已通過德國實驗驗證：鐵基合金長達200小時的靜態(tài)浸泡實驗（500-800℃），幾乎沒有Cr的析出。該方案成本優(yōu)勢明顯，以鐵基合金作為熱罐結(jié)構(gòu)材料，系統(tǒng)初始投資成本約是商業(yè)化熔鹽儲熱系統(tǒng)的一半。

▌新一代超高溫熔鹽儲熱技術(shù)

先進熱電站：配備先進動力循環(huán)系統(tǒng)（如超臨界二氧化碳循環(huán)），透平入口溫度超過700℃，熱電轉(zhuǎn)化效率超過50%。但是，現(xiàn)有的常規(guī)熱電站由于熔鹽熱分解和腐蝕問題，最高溫度限制在565°C以下。因此熱穩(wěn)定性超1000℃的新一代超高溫氯鹽熔鹽技術(shù)，便成為突破溫度瓶頸、提升能源利用效率的重要發(fā)展方向。

最后，廖海燕透露，根據(jù)集團調(diào)研結(jié)果，大部分燃煤電站都愿意使用熔鹽儲熱技術(shù)進行煤電機組靈活性改造。當前我國煤電仍承擔大部分電網(wǎng)的調(diào)節(jié)需求，通過熔鹽儲熱技術(shù)與機組的耦合，全國預(yù)計可新增2億千瓦以上的深度調(diào)峰能力與1億千瓦以上的尖峰電力供給能力。這一領(lǐng)域的發(fā)展不僅能帶動煤電行業(yè)設(shè)計、制造、運維全鏈條技術(shù)升級，更將催生出千億級規(guī)模的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。