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電力系(xi)統中大(da)部(bu)分火(huo)電機組(zu)鍋爐(lu)出口蒸汽溫度(du)在540~560℃，高溫熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)既能(neng)很好匹(pi)配這一溫度(du)參數，又能(neng)實現(xian)大(da)規模(mo)儲(chu)熱，非常適合(he)應用于火(huo)電機組(zu)儲(chu)熱。

系統工作原理

如下圖所示，其(qi)相當于在火電機組(zu)常(chang)規的(de)“鍋爐-汽機”熱(re)(re)力系(xi)統中嵌入一套外(wai)置的(de)高(gao)溫熔鹽(yan)儲熱(re)(re)系(xi)統。

▲嵌(qian)入高(gao)溫熔鹽(yan)儲(chu)熱系(xi)統的(de)火電機組工藝圖

上(shang)述(shu)方案中(zhong)儲(chu)熱系(xi)統相對(dui)獨立(li)，整(zheng)個儲(chu)熱系(xi)統由(you)儲(chu)熱功(gong)率模(mo)(mo)塊(kuai)、儲(chu)熱容(rong)量模(mo)(mo)塊(kuai)和(he)放熱功(gong)率模(mo)(mo)塊(kuai)組成(cheng)；其中(zhong)儲(chu)熱容(rong)量模(mo)(mo)塊(kuai)為雙罐(guan)系(xi)統，由(you)一(yi)個高(gao)溫(wen)罐(guan)和(he)一(yi)個低溫(wen)罐(guan)組成(cheng)。

當(dang)機組向(xiang)下調節(jie)出(chu)力(li)時，啟動儲(chu)(chu)熱功(gong)(gong)率模塊，鍋爐產生的部(bu)分過熱蒸(zheng)汽(qi)和再熱蒸(zheng)汽(qi)通過儲(chu)(chu)熱功(gong)(gong)率模塊對熔鹽(yan)進行放熱，低溫(wen)罐中(zhong)的冷熔鹽(yan)獲得熱量溫(wen)度(du)升高，并儲(chu)(chu)存在(zai)高溫(wen)罐中(zhong)。

當機組需要增加出力時(shi)，高(gao)溫(wen)(wen)罐(guan)中(zhong)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)熔(rong)鹽(yan)通過放熱(re)功率模塊進行放熱(re)，放熱(re)模塊產生的(de)蒸(zheng)汽回到汽輪機做功發電，釋熱(re)后的(de)熔(rong)鹽(yan)溫(wen)(wen)度降低(di)回到低(di)溫(wen)(wen)罐(guan)中(zhong)儲(chu)存。

參(can)與儲熱(re)的鍋(guo)(guo)爐(lu)主蒸汽在(zai)放熱(re)后形成(cheng)高壓凝結水，最終回到(dao)鍋(guo)(guo)爐(lu)給水系(xi)統(tong)；鍋(guo)(guo)爐(lu)再熱(re)蒸汽在(zai)放熱(re)后仍(reng)為蒸汽狀態，但參(can)數降低，通過增壓措(cuo)施與汽機高壓缸排汽混(hun)合后回到(dao)鍋(guo)(guo)爐(lu)再熱(re)系(xi)統(tong)循(xun)環(huan)加熱(re)。上述工藝(yi)系(xi)統(tong)中，各個工藝(yi)模塊(kuai)均為閉式(shi)循(xun)環(huan)并各自獨(du)立運(yun)行，在(zai)整個儲放熱(re)過程中，鍋(guo)(guo)爐(lu)和汽機的工質沒有減(jian)少(shao)，系(xi)統(tong)靈(ling)活性高。

系統技術特點

該(gai)系統(tong)可以大(da)幅度增加(jia)火電廠深(shen)度調峰(feng)能力，使汽機在15%額定負荷下運行，如果(guo)進一步(bu)將所發電力用于(yu)電加(jia)熱器加(jia)熱熔(rong)鹽(yan)，甚至可以實現機組零功(gong)率(lv)上(shang)網(wang)。系統(tong)的主要技術特點如下：

1）原鍋爐及(ji)其(qi)輔(fu)機系(xi)統運行在較(jiao)高(gao)出力，煤(mei)耗低，經濟性和(he)安(an)全(quan)性高(gao)，也不存(cun)在脫硝系(xi)統運行問(wen)題。

2）調峰幅度深，只(zhi)需根據需要設置相(xiang)應功(gong)率的(de)換熱裝置即(ji)可。

3）調峰(feng)時(shi)間長，按需設(she)置儲熱罐即可(ke)，可(ke)以實現(xian)單(dan)日(ri)10h以上(shang)的儲熱能力。

4）調峰速度快，能(neng)夠(gou)滿足電(dian)力系(xi)統(tong)負(fu)荷(he)大幅度波動的(de)調節要求(qiu)。

5）儲熱(re)(re)參(can)數(shu)高(gao)，系(xi)統綜合(he)效(xiao)率高(gao)，熔鹽儲熱(re)(re)溫度可以達到500℃以上，放(fang)熱(re)(re)蒸汽參(can)數(shu)可以達到亞臨界(jie)參(can)數(shu)。

6）儲(chu)能系統(tong)功(gong)率(lv)模塊和(he)容量(liang)模塊相互獨立，儲(chu)熱(re)過(guo)程和(he)放(fang)熱(re)過(guo)程相互獨立，系統(tong)運(yun)行靈活性高，可以根(gen)據各個電廠(chang)不同的調(diao)峰需求定制儲(chu)熱(re)系統(tong)方案。

7）改善了整個機(ji)組(zu)的啟停速度和變負荷能(neng)力，提高機(ji)組(zu)運行靈活(huo)性(xing)。

8）系統綜(zong)合效(xiao)率高，能耗損失小，經濟(ji)效(xiao)益(yi)好(hao)。

9）儲熱系統使(shi)用壽命(ming)長達(da)30年、維(wei)護成(cheng)本(ben)低(di)，平準(zhun)化發電成(cheng)本(ben)低(di)。

10）對原“鍋爐-汽機”工藝(yi)系統改造小(xiao)，除占地面積稍大以外，對建設條件要求(qiu)不高，實(shi)施便利。

以上(shang)技(ji)術特點(dian)很(hen)好地解決了常(chang)規的火電機組靈(ling)活性改造(zao)方(fang)(fang)案存在的問(wen)題，下表(biao)為各種靈(ling)活性改造(zao)技(ji)術方(fang)(fang)案的對比。

表1火電機組靈活性改造技術方案對比表

系統的經濟性

高溫熔鹽儲熱技術(shu)在火電機組靈(ling)活性改(gai)造(zao)中具(ju)有更(geng)(geng)廣的(de)(de)(de)機組適應性，改(gai)造(zao)后的(de)(de)(de)機組具(ju)有更(geng)(geng)好的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)靈(ling)活性，更(geng)(geng)強(qiang)的(de)(de)(de)系統安全性，更(geng)(geng)高的(de)(de)(de)運(yun)營經濟(ji)性。

以(yi)35萬機組從50%基準負荷(he)深度調峰(feng)至20%負荷(he)為例，配置高溫熔鹽儲(chu)熱系統(tong)功率105MWe，儲(chu)熱時長為8h。按(an)年調峰(feng)小時數800h計算，儲(chu)熱系統(tong)年調峰(feng)電(dian)量(liang)84GWh。

根(gen)據2020年(nian)6月(yue)4日《湖北電力調(diao)(diao)峰輔助服務(wu)市場運營規(gui)則（試行）》，機(ji)組(zu)調(diao)(diao)峰至20%的(de)(de)輔助服務(wu)加權平均單價可達0.433元(yuan)kWh，按此計算的(de)(de)年(nian)調(diao)(diao)峰收(shou)入為3640萬(wan)元(yuan)。調(diao)(diao)峰過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)煤(mei)耗指標(biao)取300 g/kWh，標(biao)煤(mei)價750元(yuan)/t，則年(nian)調(diao)(diao)峰成本為1890萬(wan)元(yuan)，故調(diao)(diao)峰凈(jing)收(shou)益為1750萬(wan)元(yuan)。

高溫熔鹽儲(chu)熱系(xi)統放熱時，可(ke)發(fa)電或者(zhe)供熱產生收(shou)益(yi)(yi)，當儲(chu)能(neng)效率取76.2%，上網電價取0.4元/kWh時，其年儲(chu)能(neng)發(fa)電收(shou)益(yi)(yi)2560萬元，預計今后電力現貨交易可(ke)以產生更高發(fa)電收(shou)益(yi)(yi)。

若儲存的熱(re)量不返回汽輪(lun)機做功發電，而是用于工業(ye)供汽，則可以(yi)獲得遠高于發電的供熱(re)收益(yi)。

由此可知，上述(shu)條(tiao)件(jian)下高(gao)溫(wen)熔鹽儲熱改(gai)造后的年總收益至少高(gao)達(da)4310萬元(yuan)，具有較(jiao)好的創利能力(li)和應用前景，能承受(shou)較(jiao)高(gao)的初(chu)投資。

同樣以上(shang)述(shu)35萬機組調(diao)峰(feng)為例，高(gao)溫熔鹽儲(chu)熱改造后(hou)，每年可促(cu)進新能源消納電量84GWh。

此(ci)外，當采用(yong)新能(neng)源棄電(dian)加熱延壽老機組儲能(neng)系統(tong)，按照熱電(dian)效率(lv)40%估算(suan)，則每(mei)年可促進新能(neng)源消納電(dian)量33.6GWh。

火電(dian)(dian)機(ji)(ji)組進行高溫熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱改造，將極大地提高其深度(du)調峰能(neng)力，尤(you)其是能(neng)解(jie)決常(chang)規改造方案存在鍋爐(lu)系統(tong)效(xiao)率(lv)降低和輔機(ji)(ji)空(kong)轉率(lv)增(zeng)加的問(wen)題(ti)；同時，機(ji)(ji)組改造后對外提供高參(can)數工業供汽(qi)的能(neng)力將得(de)到(dao)大幅度(du)提高，這將有效(xiao)提高電(dian)(dian)廠經濟效(xiao)益(yi)，彌補(bu)調峰補(bu)償機(ji)(ji)制的不(bu)足；高溫熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱技術(shu)也可以(yi)應(ying)用于火電(dian)(dian)老機(ji)(ji)組延壽改造，不(bu)僅(jin)增(zeng)加系統(tong)靈活調峰電(dian)(dian)源，還可以(yi)使(shi)老舊電(dian)(dian)廠企業資產繼續發揮效(xiao)益(yi)。

在(zai)系統中選擇(ze)一(yi)批(pi)火(huo)電(dian)機組進行大規模高溫儲熱技術改造，可(ke)以在(zai)不(bu)增加煤炭消費總(zong)量的基礎上，為(wei)系統提(ti)(ti)供(gong)(gong)大量靈活調峰(feng)電(dian)源(yuan)，有(you)(you)效(xiao)緩(huan)解新能源(yuan)電(dian)力(li)(li)消納問(wen)題(ti)；同時汽輪發(fa)電(dian)機組的容量被保留，可(ke)為(wei)電(dian)力(li)(li)系統提(ti)(ti)供(gong)(gong)了備(bei)用容量和(he)轉動慣量，有(you)(you)力(li)(li)保障(zhang)電(dian)力(li)(li)供(gong)(gong)應(ying)和(he)電(dian)力(li)(li)系統安全穩定。