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6月(yue)13日，2023中國(guo)國(guo)際(ji)光熱大(da)會暨(ji)CSPPLAZA第十(shi)屆年會在浙江(jiang)杭州盛(sheng)大(da)召開，首(shou)航高科能源技術股份有限公司（簡稱“首(shou)航”）研(yan)發中心(xin)總經(jing)理齊(qi)志鵬為大(da)家帶(dai)來《采用熔鹽儲熱技術的機組靈活性改造》主題演講(jiang)。

▲首航高(gao)科能(neng)源(yuan)技術股份(fen)有限公司研(yan)發中心總(zong)經理齊(qi)志鵬

一年四季深度調峰是剛需

2019年(nian)正值光熱(re)的低谷期，也正是這一年(nian)，將熔鹽儲熱(re)用于(yu)火電靈活性改(gai)造的商機冒出了新芽。

齊志鵬表示，經歷(li)了(le)2015年9號文件電(dian)(dian)改(gai)之后，自2016年起，整個電(dian)(dian)力(li)市(shi)場(chang)發(fa)生了(le)較大的變(bian)化，電(dian)(dian)價方(fang)面(mian)更符合市(shi)場(chang)規律——電(dian)(dian)力(li)供大于求時，一(yi)度電(dian)(dian)就要產生低(di)價競爭，電(dian)(dian)力(li)稀缺時，則一(yi)度電(dian)(dian)的價格(ge)飆升。

在東(dong)(dong)北，冬(dong)季大部(bu)分火電機組都在供(gong)熱，由此產生的(de)供(gong)熱負荷(he)(he)巨大，機組通流量也大，整個機組能(neng)帶(dai)到80%左右(you)，由于東(dong)(dong)北夜(ye)間沒有(you)高(gao)負荷(he)(he)的(de)用戶，東(dong)(dong)北電網壓力倍增，在此背景下，2016年開始，東(dong)(dong)北掀起了靈活性改造的(de)熱潮。

改造(zao)主要以(yi)電極(ji)鍋爐為主，在汽(qi)輪(lun)發電機(ji)出口，消(xiao)耗電力為主，把汽(qi)輪(lun)機(ji)發的電變(bian)成熱送到熱網中(zhong)，這樣(yang)對于(yu)整個電廠(chang)來說發電量就變(bian)成了零。

與(yu)東北不同，西北一年四季都有調峰需求，而且西北在冬季還有頂負荷需求，對于光伏(fu)(fu)風電(dian)(dian)，冬季很多(duo)核心地(di)區都會出現(xian)連續的陰天和(he)無風天氣(qi)，風電(dian)(dian)光伏(fu)(fu)裝機比例高時，沒(mei)有電(dian)(dian)量輸(shu)出，這種情況(kuang)下就需要火電(dian)(dian)機組頂尖峰；春夏秋冬光伏(fu)(fu)風電(dian)(dian)高發，則需要機組深度(du)調峰。

現貨交易與長協交易

采用熔鹽(yan)儲(chu)熱技術進行(xing)機(ji)組的靈活性改造，首(shou)航發軔于2019年。

齊志(zhi)鵬(peng)介紹，首航是(shi)國(guo)內(nei)較(jiao)大的電站冷端(duan)設備供應(ying)商(shang)，因此(ci)對火電領(ling)域較(jiao)熟悉。首航第一次接觸現貨是(shi)從山西市(shi)場開始(shi)。

以下圖‘2020年12月(yue)24日的交易(yi)曲線(xian)’為例，可(ke)以看到(dao)，從0點(dian)(dian)到(dao)早上7點(dian)(dian)，電價(jia)在一(yi)(yi)(yi)毛錢(qian)到(dao)兩(liang)毛錢(qian)之間波動，從7點(dian)(dian)到(dao)9點(dian)(dian)半(ban)(ban)的早高峰，一(yi)(yi)(yi)度電兩(liang)毛錢(qian)到(dao)三毛錢(qian)，9點(dian)(dian)半(ban)(ban)即光伏(fu)開始時(shi)一(yi)(yi)(yi)直到(dao)11點(dian)(dian)45分，電價(jia)在一(yi)(yi)(yi)毛錢(qian)到(dao)兩(liang)毛錢(qian)之間，12點(dian)(dian)半(ban)(ban)時(shi)，所有的上網電價(jia)均為零(ling)。

齊志鵬(peng)表示“大家現在聽(ting)說山(shan)東是(shi)負電(dian)(dian)(dian)價(jia)，但(dan)(dan)當(dang)我們(men)2020年接觸(chu)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)述這(zhe)(zhe)種情況時，對我們(men)的沖(chong)擊還是(shi)很(hen)大的，因(yin)為這(zhe)(zhe)時候火電(dian)(dian)(dian)發一度電(dian)(dian)(dian)一分錢(qian)不(bu)給(gei)(gei)，買了(le)煤，煤都燒了(le)，不(bu)給(gei)(gei)錢(qian)。但(dan)(dan)是(shi)從(cong)下午12點(dian)(dian)(dian)半(ban)(ban)(ban)開始電(dian)(dian)(dian)價(jia)恢復，下午4點(dian)(dian)(dian)半(ban)(ban)(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)晚上(shang)6點(dian)(dian)(dian)45這(zhe)(zhe)段(duan)(duan)時間(jian)電(dian)(dian)(dian)價(jia)是(shi)1到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)1.5元(yuan)。山(shan)西2020年最(zui)高(gao)電(dian)(dian)(dian)價(jia)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)1.6元(yuan)，持續時間(jian)很(hen)長。除(chu)卻晚高(gao)峰4點(dian)(dian)(dian)半(ban)(ban)(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)6點(dian)(dian)(dian)45這(zhe)(zhe)一段(duan)(duan)時間(jian)的電(dian)(dian)(dian)價(jia)非常高(gao)，6點(dian)(dian)(dian)45到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)8點(dian)(dian)(dian)半(ban)(ban)(ban)的電(dian)(dian)(dian)價(jia)也(ye)不(bu)低，五(wu)毛(mao)(mao)錢(qian)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)七毛(mao)(mao)七左右，晚上(shang)8點(dian)(dian)(dian)半(ban)(ban)(ban)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)9點(dian)(dian)(dian)15左右是(shi)三毛(mao)(mao)錢(qian)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)四毛(mao)(mao)錢(qian)，相對來說也(ye)比(bi)較高(gao)，但(dan)(dan)是(shi)過了(le)晚上(shang)10點(dian)(dian)(dian)鐘以(yi)后，基本上(shang)又(you)回到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)一毛(mao)(mao)錢(qian)到(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)兩毛(mao)(mao)錢(qian)之間(jian)的區域。”

齊志(zhi)鵬又展示了山(shan)西這臺(tai)機組整個12月份在每一(yi)個時段(duan)交易電價(jia)，如下圖(tu)。

他(ta)表示，從(cong)零點開始一直到(dao)(dao)早上(shang)(shang)6點左右，電價基(ji)本上(shang)(shang)都(dou)是一毛左右，在早上(shang)(shang)八(ba)點半(ban)的(de)早高峰，電價接近兩毛五，12點時電價達(da)到(dao)(dao)日間(jian)最低，這是為(wei)什么呢？他(ta)解釋，是因為(wei)光伏大(da)發，到(dao)(dao)了16點前(qian)后，基(ji)本上(shang)(shang)都(dou)能(neng)賣到(dao)(dao)一塊(kuai)錢以上(shang)(shang)。晚上(shang)(shang)的(de)22點之后，電價逐漸降低。

新型電力系統

齊志鵬表示，根據上述情(qing)況，我們對新(xin)型電力系統應該有了(le)新(xin)的理(li)解，他認為，首先電源應提供四個價值(zhi)：一是提供電量(liang)；二是要(yao)起(qi)到平衡作(zuo)用(yong)；三要(yao)起(qi)到調節(jie)作(zuo)用(yong)；四要(yao)提供有效容量(liang)。

“但是(shi)現在(zai)我們所說的(de)1:9和1:8的(de)情況下，我們現在(zai)只算電(dian)量價格(ge)，包括現在(zai)設(she)計院(yuan)做可(ke)研光(guang)熱(re)只算其電(dian)量的(de)價格(ge)，從來不算平衡調節(jie)和有效容(rong)量這塊，尤其是(shi)平衡調節(jie)作用，如(ru)果在(zai)現貨，大家可(ke)以回到剛才這個曲(qu)線(xian)，假設(she)我有一(yi)臺光(guang)熱(re)的(de)機組在(zai)晚(wan)上4點鐘開始發電(dian)，我的(de)一(yi)度電(dian)是(shi)多少錢呢(ni)？我們示范(fan)項(xiang)目是(shi)一(yi)塊一(yi)毛五(wu)，但是(shi)這兩個小時內我們可(ke)以拿到一(yi)塊五(wu)的(de)電(dian)價。”

因此齊志鵬(peng)指(zhi)出(chu)，在現貨市(shi)(shi)場下，平衡價(jia)值(zhi)完全是市(shi)(shi)場體系的(de)——當(dang)電網供需產生變(bian)化時，用戶量大(da)電源(yuan)少(shao)時，發一(yi)度電就非常值(zhi)錢，但(dan)如(ru)果像光(guang)伏風電這樣沒有(you)調節性能的(de)電源(yuan)，在上網時若供過于(yu)求，價(jia)格就只(zhi)有(you)幾分錢。

齊志鵬表(biao)示(shi)，通過對(dui)電力市場及新型電力系統的(de)深入了解，大(da)家(jia)對(dui)光熱(re)也(ye)會更有信心。

以東部火電為(wei)例，有(you)些(xie)地區利用(yong)的小時(shi)數只有(you)3000多(duo)，若僅限于(yu)3000多(duo)必然會虧(kui)損，那么它是(shi)怎(zen)么生存下來(lai)的呢？它沒有(you)發的電，作為(wei)調節這部分電靠什(shen)么有(you)收益呢？答案是(shi)靠服(fu)務。

“我們敦煌二期電(dian)(dian)站年利用小時數3000，跟火電(dian)(dian)的(de)機(ji)組差不多了(le)，對于(yu)未來新能(neng)源比例(li)特別高的(de)電(dian)(dian)網來說，它未來可能(neng)連(lian)3000都(dou)到不了(le)，可能(neng)也就(jiu)是2700-2800那(nei)樣，這(zhe)時候火電(dian)(dian)的(de)生存(cun)就(jiu)是靠服務，而(er)不是靠電(dian)(dian)量。”

火力發電機組深度調峰技術分析

齊志鵬認為，新能(neng)源之(zhi)所以能(neng)推(tui)得這么廣，就是因(yin)為光伏和風電(dian)的(de)價格比火電(dian)還(huan)便宜，因(yin)此有其生存(cun)的(de)空間。他表示，火電(dian)機組靈活性改造(zao)基本(ben)分為兩(liang)個路線，一個是本(ben)體(ti)改造(zao)，最低(di)期望20%，另一個則是熱電(dian)解耦，最低(di)負荷(he)到0%。

東北(bei)的(de)情況只有在(zai)冬(dong)季(ji)進(jin)行(xing)熱電(dian)解耦，因(yin)為(wei)熱有出(chu)口且熱出(chu)自熱網，而春(chun)夏秋(qiu)則無法(fa)在(zai)傳統上(shang)進(jin)行(xing)解決。

齊志鵬(peng)指(zhi)出，本(ben)(ben)體(ti)(ti)改造(zao)的能力(li)是(shi)(shi)在不(bu)投油情況(kuang)下最低(di)負荷(he)(he)20%，其(qi)優點是(shi)(shi)改造(zao)費用較少，但缺點也比較顯著：一是(shi)(shi)靈活性(xing)改造(zao)本(ben)(ben)體(ti)(ti)改造(zao)帶來犧牲(sheng)機(ji)(ji)組本(ben)(ben)體(ti)(ti)壽命；二是(shi)(shi)本(ben)(ben)體(ti)(ti)改造(zao)停機(ji)(ji)期(qi)間沒(mei)有收(shou)入；三是(shi)(shi)火電機(ji)(ji)組低(di)負荷(he)(he)運行(xing)時(shi)煤(mei)耗不(bu)是(shi)(shi)線性(xing)減少；四是(shi)(shi)本(ben)(ben)體(ti)(ti)改造(zao)沒(mei)有改善火電機(ji)(ji)組本(ben)(ben)身的調(diao)節特性(xing)。

那(nei)么(me)本(ben)體改造需要解決哪些問題呢？齊志鵬(peng)指出了以(yi)下幾點：

（1）鍋爐無法穩燃，火焰在爐膛充滿度不足，水(shui)動力(li)不穩定(ding)，尾(wei)部受(shou)熱(re)面(mian)積灰和(he)腐蝕加(jia)劇，厚壁部件疲勞；

（2）汽(qi)輪機低壓末兩級(ji)葉片鼓(gu)風，末級(ji)干度(du)過小(xiao)，處于過熱，葉片水(shui)蝕；

（3）寬負荷(he)脫(tuo)硝問題；

（4）調門異(yi)常振(zhen)動和接管(guan)儀(yi)表焊縫的開(kai)裂。

熱(re)電解耦(ou)是(shi)鍋爐和汽機的不(bu)改造(zao)，齊志(zhi)鵬認(ren)為“基本上(shang)熔鹽系統相當于加了外(wai)掛(gua)，本體不(bu)改造(zao)，只做(zuo)管道相關改造(zao)”，他表(biao)示，熱(re)電解耦(ou)的優點包括：

（1）火(huo)電機組(zu)壽命沒有影響，鍋爐最低負(fu)荷(he)還是40%，；

（2）增(zeng)加外部儲能裝置；

（3）改善火電機組本身的調(diao)節特性。

熔鹽(yan)儲(chu)能調峰是(shi)采(cai)用熔鹽(yan)儲(chu)能作為火電側(ce)深度調峰方(fang)案(an)。

齊志鵬表示，有專家提到過(guo)電(dian)加(jia)熱和(he)蒸汽(qi)加(jia)熱，而(er)他認為，電(dian)加(jia)熱是不可(ke)取(qu)的，在火電(dian)機組靈活性改造加(jia)電(dian)加(jia)熱效率較低(di)。

而蒸汽加熱(re)(re)有幾個優(you)點：（1）不(bu)影響機組(zu)壽命；（2）改造期(qi)間不(bu)停(ting)機；（3）能量利(li)用率高，62%；（4）改善機組(zu)調節(jie)特(te)性；（5）供(gong)熱(re)(re)機組(zu)的供(gong)熱(re)(re)安全穩定性；（6）代(dai)替啟動(dong)鍋爐(lu)。

蒸汽(qi)加熱(re)當然也有一些(xie)缺(que)點：比如占地大、投資費用高。

以電加(jia)熱(re)(re)(re)(re)熔鹽(yan)儲能改造為(wei)核心，其(qi)(qi)目的(de)是汽機(ji)本體不做改動的(de)前提(ti)下，直(zhi)接在(zai)供電端加(jia)載計量實現最(zui)小上網(wang)(wang)負荷(he)，具(ju)備較強的(de)低(di)負荷(he)調(diao)峰能力(li)，可以實現機(ji)組的(de)零負荷(he)。當升(sheng)負荷(he)時熔鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)(re)可以釋放加(jia)熱(re)(re)(re)(re)給水為(wei)蒸(zheng)汽進(jin)入熱(re)(re)(re)(re)網(wang)(wang)用戶或者補(bu)入蒸(zheng)汽輪機(ji)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電，缺點是儲能過程是鍋(guo)爐的(de)熱(re)(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)為(wei)電，電加(jia)熱(re)(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)為(wei)熔鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)(re)，熔鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)(re)再轉(zhuan)換(huan)為(wei)電，其(qi)(qi)效(xiao)率不足(zu)12%（30%*40%），經濟性(xing)很差。其(qi)(qi)次電加(jia)熱(re)(re)(re)(re)器功(gong)率大，設備壽命有限。

首航是怎(zen)么做蒸汽加熱熔鹽的熔鹽儲(chu)能改造(zao)的呢(ni)？

▲蒸汽加熱熔鹽工(gong)藝流(liu)程

齊志鵬介紹“由上圖(tu)大家可以(yi)看到(dao)，從儲成汽(qi)，把高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)、中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)拋掉，大部分(fen)(fen)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)把能(neng)量儲存在熔鹽(yan)中(zhong)(zhong)，不讓(rang)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)和(he)(he)中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)做(zuo)功，保(bao)證低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)的(de)(de)最小通流(liu)量保(bao)證機組安全性，從主汽(qi)出(chu)來的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)分(fen)(fen)成兩股，一(yi)(yi)小股進(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)里做(zuo)工，通流(liu)，大部分(fen)(fen)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)通到(dao)這樣(yang)一(yi)(yi)個(ge)(ge)水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)吸熱器(qi)(qi)，把高(gao)溫高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)容量存在熔鹽(yan)中(zhong)(zhong)，水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)溫度被降(jiang)低(di)之后和(he)(he)高(gao)排水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)合(he)在一(yi)(yi)起(qi)進(jin)到(dao)鍋爐再(zai)熱器(qi)(qi)里面(mian)又(you)升溫，之后兩股蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)打到(dao)中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)口時又(you)分(fen)(fen)成兩股，一(yi)(yi)股分(fen)(fen)到(dao)中(zhong)(zhong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)通流(liu)，另(ling)一(yi)(yi)股則通到(dao)另(ling)外一(yi)(yi)個(ge)(ge)水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)吸熱器(qi)(qi)，這個(ge)(ge)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力比較低(di)，但(dan)是(shi)溫度還是(shi)挺高(gao)的(de)(de)，把它的(de)(de)容量存在熔鹽(yan)里面(mian)。相當于以(yi)前(qian)的(de)(de)面(mian)式減溫器(qi)(qi)，原理(li)是(shi)一(yi)(yi)樣(yang)的(de)(de)，從中(zhong)(zhong)排出(chu)的(de)(de)水(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)和(he)(he)這個(ge)(ge)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)合(he)并成一(yi)(yi)股，進(jin)入(ru)低(di)壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(gang)(gang)做(zuo)功，完成儲能(neng)過程。”

“在這(zhe)個過程(cheng)中(zhong)，能量有損失(shi)嗎？沒有損失(shi)，熱(re)到(dao)熱(re)是(shi)100%的(de)，除了換(huan)熱(re)器(qi)表面向空氣(qi)中(zhong)的(de)散熱(re)。但能量品(pin)質有所損失(shi)，高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓水蒸氣(qi)通過這(zhe)樣一折騰變成中(zhong)溫中(zhong)壓了。那么只完(wan)成了儲能過程(cheng)，釋能過程(cheng)怎(zen)么完(wan)成呢？這(zhe)是(shi)首航比較重要的(de)一個工藝(yi)細節(jie)，通過一臺蒸汽(qi)發生(sheng)器(qi)產生(sheng)蒸汽(qi)通到(dao)低壓缸里做(zuo)功，我們(men)算過這(zhe)樣的(de)熱(re)平衡，這(zhe)種(zhong)熱(re)平衡下來大概(gai)就相(xiang)當于以30萬機組為例，基本上(shang)它的(de)儲能效(xiao)率到(dao)62%以上(shang)。”