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CSPPLAZA光熱發電網訊：在以新能源為(wei)主體(ti)的(de)新型電(dian)力(li)系統建設背景下，煤電(dian)機(ji)(ji)組改(gai)造浪(lang)潮正(zheng)當時。西安熱工研究院于2022年12月(yue)初成功投運的(de)靖江項目是(shi)我(wo)國首個熔鹽儲(chu)(chu)熱技術耦合煤電(dian)機(ji)(ji)組項目，為(wei)我(wo)國火電(dian)機(ji)(ji)組實(shi)施熔鹽儲(chu)(chu)熱改(gai)造提供了(le)樣板(ban)項目。

在3月2日于常州召開的第四屆中國儲熱大會上，西安熱工研究院供熱技術研究所副所長、熔鹽儲熱技術研究及應用項目組副組長王偉做出題為《面向新型電力系統的熔融鹽儲熱與煤電機組耦合集成與靈活運行技術》的演講。

圖：西安(an)熱(re)工研究(jiu)院供熱(re)技(ji)術研究(jiu)所副(fu)(fu)所長(chang)、熔鹽儲(chu)熱(re)技(ji)術研究(jiu)及應(ying)用項(xiang)目組(zu)副(fu)(fu)組(zu)長(chang)王(wang)偉

演講中(zhong)，王(wang)偉針對(dui)性的就火電(dian)廠(chang)面(mian)臨的問題和改造(zao)需(xu)求、火電(dian)靈(ling)活性改造(zao)選用熔(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)的原因(yin)、熔(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)研究現狀等做出了(le)系統講解(jie)，并就國信靖(jing)江應用示(shi)范項(xiang)目詳細闡述了(le)熔(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)與煤(mei)電(dian)機組耦合(he)集成(cheng)與靈(ling)活運(yun)行技術(shu)的優越性能。

熔鹽儲能：一種新的研究方向

王偉表示2022年煤電(dian)仍然(ran)以43.8%的(de)裝機提供(gong)了(le)60%以上的(de)電(dian)量和70%的(de)調峰任務(wu)，在新型電(dian)力系(xi)統中發揮了(le)保供(gong)電(dian)力安全供(gong)應的(de)頂梁柱和壓艙石的(de)作(zuo)用。

去年年底有10%的煤電(dian)已經完成(cheng)了靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)，到(dao)十四(si)五(wu)末(mo)預計會超過2億千瓦，也就是達(da)到(dao)20%。全國(guo)大概有三四(si)百個甚(shen)至更(geng)多的電(dian)廠有這種(zhong)靈(ling)(ling)活(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)的需求，而且這種(zhong)需求正在不斷(duan)增加。

由于每次(ci)啟(qi)動一次(ci)機(ji)(ji)組(zu)(zu)，電(dian)(dian)廠可能要耗費(fei)大量的燃油去輔助鍋爐點(dian)火；而頻繁的啟(qi)停(ting)機(ji)(ji)組(zu)(zu)，對(dui)于煤電(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)來(lai)說損(sun)傷非(fei)常大，所以電(dian)(dian)廠寧愿(yuan)晚上給(gei)(gei)電(dian)(dian)網交點(dian)錢，也不愿(yuan)意把機(ji)(ji)組(zu)(zu)停(ting)下來(lai)。因此(ci)便產生了火電(dian)(dian)廠“給(gei)(gei)電(dian)(dian)+給(gei)(gei)錢”現(xian)象。

面臨諸多問(wen)題(ti)的火電機(ji)組，從火電機(ji)組自身去(qu)挖掘靈活性在技(ji)術上(shang)已經達到了瓶頸階(jie)段。而儲能技(ji)術具有響應速(su)(su)度快(kuai)(kuai)、精度高靈活控制等優勢，可(ke)以跟火電機(ji)組進行完(wan)美互補(bu)，使耦合系(xi)統可(ke)以成(cheng)為大容量調(diao)(diao)峰(feng)、快(kuai)(kuai)速(su)(su)調(diao)(diao)頻、安全快(kuai)(kuai)速(su)(su)爬坡的高靈活電源。

目前，多(duo)地(di)都已發(fa)布(bu)電(dian)網側電(dian)價支持政策(ce)及新型儲(chu)能(neng)政策(ce)，積極推(tui)動(dong)著火電(dian)靈(ling)活(huo)性的(de)(de)改(gai)(gai)造，熔(rong)鹽(yan)儲(chu)能(neng)也(ye)多(duo)次出(chu)現(xian)在發(fa)改(gai)(gai)委能(neng)源局(ju)的(de)(de)相關文件里。同時各個電(dian)力集團、國家(jia)的(de)(de)科研院(yuan)所、高校也(ye)都把熔(rong)鹽(yan)儲(chu)能(neng)作為一(yi)種新的(de)(de)研究(jiu)方向(xiang)。西安熱工院(yuan)圍繞熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術發(fa)表了大量(liang)的(de)(de)知識(shi)產權及相關論文。

火電廠面臨的問題和改造需求

關于技(ji)術需求(qiu)，王偉從四個(ge)方面進(jin)行(xing)了(le)就火(huo)電機(ji)組的問(wen)題(ti)及需求(qiu)進(jin)行(xing)講(jiang)解。

由于火電(dian)機(ji)組受到設備固(gu)有特性的(de)(de)影響(xiang)，它對于熱量(liang)跟質量(liang)的(de)(de)平衡(heng)要(yao)求非常(chang)高。抽汽(qi)可能引(yin)起鍋爐的(de)(de)受熱面超溫(wen)、汽(qi)輪機(ji)的(de)(de)軸向推力不平衡(heng)，這(zhe)都是非常(chang)明顯的(de)(de)問題(ti)。因此，當(dang)前(qian)火電(dian)機(ji)組普遍(bian)缺(que)乏大(da)(da)流量(liang)高參數(shu)工業供(gong)汽(qi)能力，需要(yao)對其(qi)進行較大(da)(da)規模(mo)的(de)(de)不可逆改造。

由于高(gao)參數(shu)供汽(qi)(qi)(qi)機(ji)組(zu)(zu)抽汽(qi)(qi)(qi)位置靠前，與低(di)(di)參數(shu)采暖供汽(qi)(qi)(qi)相比(bi)(bi)，熱電耦合(he)特性(xing)更強(qiang)，目前缺乏有(you)效的(de)(de)解耦手段。“工業(ye)供汽(qi)(qi)(qi)的(de)(de)機(ji)組(zu)(zu)跟北方的(de)(de)采暖機(ji)組(zu)(zu)相比(bi)(bi)來說，工業(ye)供汽(qi)(qi)(qi)的(de)(de)參數(shu)一(yi)般都(dou)(dou)比(bi)(bi)較高(gao)，一(yi)般都(dou)(dou)是(shi)在1MPa以上，甚至有(you)的(de)(de)電廠(chang)的(de)(de)工業(ye)供汽(qi)(qi)(qi)的(de)(de)參數(shu)達到(dao)(dao)4MPa，比(bi)(bi)如華能東(dong)方電廠(chang)、國(guo)投、欽州(zhou)電廠(chang)。對于這(zhe)么高(gao)參數(shu)的(de)(de)蒸汽(qi)(qi)(qi)，它跟機(ji)組(zu)(zu)發電的(de)(de)耦合(he)關系就(jiu)更強(qiang)了。現在大容量(liang)的(de)(de)機(ji)組(zu)(zu)都(dou)(dou)是(shi)滑壓(ya)力(li)(li)運(yun)行，簡單說機(ji)組(zu)(zu)負荷(he)越高(gao)，它的(de)(de)壓(ya)力(li)(li)可能就(jiu)接近(jin)額定(ding)(ding)壓(ya)力(li)(li)，負荷(he)越低(di)(di)壓(ya)力(li)(li)越低(di)(di)，當(dang)負荷(he)降低(di)(di)到(dao)(dao)一(yi)定(ding)(ding)程度(du)，它就(jiu)滿足(zu)不(bu)了工業(ye)供汽(qi)(qi)(qi)的(de)(de)需(xu)求了。”王偉(wei)解釋道。

熔鹽儲熱與煤電機組耦合集成與靈活運用技術分析

熔鹽儲熱(re)(re)技術的(de)(de)(de)應用(yong)場景非(fei)常多，西安熱(re)(re)工院主要研究的(de)(de)(de)重(zhong)點還是放在火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)(de)靈(ling)(ling)活(huo)性改造上，包括火(huo)電機(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)(de)深度調(diao)(diao)峰(feng)、快(kuai)速調(diao)(diao)頻、安全爬坡、全容量全功能的(de)(de)(de)輔助(zhu)服務。靖江火(huo)電靈(ling)(ling)活(huo)性改造項(xiang)(xiang)目就滿足(zu)了(le)機(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)峰(feng)、調(diao)(diao)頻、機(ji)(ji)組(zu)啟動以及安全供(gong)熱(re)(re)需(xu)求。對(dui)此，王偉以靖江項(xiang)(xiang)目為例，詳細講解(jie)了(le)熔鹽儲熱(re)(re)與煤電機(ji)(ji)組(zu)耦合集成與靈(ling)(ling)活(huo)運(yun)用(yong)技術。

國信靖江電產機組工況

江蘇(su)電網靖江電廠是兩(liang)臺660MW的機組，受工(gong)業供汽量(liang)的限制(zhi)，機組的調峰、調頻(pin)能力也受到(dao)影響，且下游工(gong)業供汽存在部(bu)分不(bu)能間斷。

靖江項目技術情況

靖江項(xiang)目是(shi)通過(guo)電加熱方(fang)案，把熔鹽從200度提高到400度，然后通過(guo)從機組除氧(yang)器取水，然后加熱到工(gong)業供汽的(de)參數(shu)。

熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)系統(tong)分為，三個(ge)子系統(tong)，第(di)一個(ge)是(shi)熔鹽(yan)的(de)(de)電加熱(re)系統(tong)，第(di)二(er)個(ge)是(shi)熔鹽(yan)的(de)(de)儲(chu)熱(re)系統(tong)，第(di)三個(ge)是(shi)熔鹽(yan)的(de)(de)放(fang)熱(re)系統(tong)。該方案可以大(da)幅挖(wa)掘機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)的(de)(de)調峰深度(du)，顯著提(ti)(ti)高機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)的(de)(de)調頻能(neng)力(li)；另外由于儲(chu)熱(re)系統(tong)的(de)(de)存在，機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)工業供(gong)(gong)汽(qi)的(de)(de)安(an)全穩定性(xing)大(da)幅提(ti)(ti)高，提(ti)(ti)高了機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)運行的(de)(de)安(an)全穩定性(xing)。特(te)別適合同(tong)時存在工業供(gong)(gong)汽(qi)、調峰、調頻需求的(de)(de)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)。

熔鹽走不進火電廠原因分析

之(zhi)后，王偉對(dui)靖江示(shi)范項(xiang)目的主要(yao)設備(bei)（高低溫熔鹽儲(chu)罐、熔鹽泵(beng)、熔鹽電(dian)加熱器、鹽水換熱器）進行了展示(shi)，并就此前(qian)熔鹽儲(chu)熱為(wei)什么遲(chi)(chi)遲(chi)(chi)走不進火電(dian)廠(chang)的原因做(zuo)出分析。

王偉表示(shi)，對(dui)于火(huo)電(dian)廠(chang)來說(shuo)，他們(men)不是(shi)(shi)很擔心熔(rong)鹽系(xi)統出(chu)問題，但(dan)是(shi)(shi)熔(rong)鹽系(xi)統的運行可能會影響了大機(ji)組(zu)的運行。對(dui)于火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)來說(shuo)非(fei)停（非(fei)正常停機(ji)一次(ci)）是(shi)(shi)非(fei)常大的生產事故(gu)，可靠性對(dui)于火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)來說(shuo)至(zhi)關重要。“之前，火(huo)電(dian)這個(ge)(ge)行業對(dui)于熔(rong)鹽是(shi)(shi)比(bi)較陌生的，因此(ci)不確定熔(rong)鹽系(xi)統接入(ru)火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)的汽(qi)水電(dian)控之后，對(dui)火(huo)電(dian)機(ji)組(zu)有多少影響，電(dian)廠(chang)的各個(ge)(ge)專(zhuan)業對(dui)此(ci)都是(shi)(shi)心存疑惑”王偉說(shuo)。

熔鹽儲熱：同時兼顧響應AGC和一次調頻！

會(hui)中，王偉還(huan)提到(dao)此(ci)前(qian)江(jiang)(jiang)蘇方(fang)天電力技術有限公司針對靖(jing)(jing)江(jiang)(jiang)熔(rong)鹽(yan)項目做出的試驗報告。報告中顯示，靖(jing)(jing)江(jiang)(jiang)熔(rong)鹽(yan)項目電能(neng)質量合格、變負荷(he)速率遠高(gao)于電網要(yao)求、一次調頻運行穩定(ding)且(qie)高(gao)于電網要(yao)求。

盈利模式

“電網對于煤電機組的定位(wei)，可能下一(yi)步主要(yao)的要(yao)求還是深度調峰、頂尖峰，也就是能上能下，可以預(yu)期以后(hou)煤電機組大概率是運行在最(zui)低負(fu)荷(he)或者最(zui)高負(fu)荷(he)。”在這種模式下，可以有(you)兩種方式去盈利(li)，王偉表示(shi)。

一(yi)是在(zai)波谷(gu)的時(shi)(shi)候(hou)降低(di)電(dian)(dian)廠(chang)上(shang)網電(dian)(dian)量，因為這個(ge)時(shi)(shi)候(hou)火電(dian)(dian)上(shang)網電(dian)(dian)價(jia)很(hen)低(di)，甚至(zhi)是負電(dian)(dian)價(jia)。把這部(bu)分電(dian)(dian)通過熱的形式(shi)存儲起來，在(zai)白(bai)天或者在(zai)機組需要發電(dian)(dian)的時(shi)(shi)候(hou)，讓機組去多(duo)發電(dian)(dian)，熔(rong)鹽系統多(duo)帶工業供(gong)汽，這個(ge)時(shi)(shi)候(hou)就可以(yi)認為該部(bu)分工業供(gong)汽的燃(ran)料成本很(hen)低(di)。

二是波峰的時候，替代機(ji)組的一部分工業供汽，讓機(ji)組利用更多的高(gao)參數蒸(zheng)汽去發電，提高(gao)機(ji)組帶高(gao)負荷的能(neng)力。

之(zhi)后，王(wang)偉還(huan)簡(jian)單講解了西(xi)(xi)安(an)熱(re)工(gong)(gong)院未來的(de)研究方向，表示西(xi)(xi)安(an)熱(re)工(gong)(gong)院未來可(ke)能會(hui)在工(gong)(gong)業園(yuan)區方面做更多的(de)事情(qing)，并簡(jian)單介紹了西(xi)(xi)安(an)熱(re)工(gong)(gong)院熔鹽(yan)項目團隊情(qing)況。