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在內蒙古準格爾旗，漫長的(de)(de)海陸變遷(qian)不僅形成了(le)溝壑縱橫、峁梁起伏的(de)(de)地(di)貌，同時也孕育了(le)“地(di)下煤(mei)海”的(de)(de)富饒資(zi)源。地(di)處蒙、晉、陜交界，在溝壑峁梁間的(de)(de)魏家峁鎮，一種新(xin)的(de)(de)能源力量正肆意向上生長著(zhu)。當前，在構建新(xin)型電(dian)力系(xi)統的(de)(de)命題下，火(huo)電(dian)兜底保障的(de)(de)重(zhong)要作(zuo)用愈(yu)發凸顯，提升機組調峰(feng)調頻能力成為行業高質量發展的(de)(de)題中(zhong)之義，熔鹽儲熱則打(da)開了(le)火(huo)電(dian)深度調峰(feng)的(de)(de)一扇窗(chuang)，讓(rang)人們看到(dao)了(le)儲能帶給電(dian)力系(xi)統的(de)(de)無(wu)限可能。

峁梁溝壑漾“新”風

來到華能魏(wei)家峁煤電(dian)公司的生產廠(chang)區(qu)，白色的熔鹽儲(chu)熱裝(zhuang)置矗(chu)立在主廠(chang)房北側，與周圍的儲(chu)熱水罐相(xiang)得益(yi)彰。這是國(guo)內首臺套60萬千瓦及(ji)以(yi)上燃煤電(dian)廠(chang)耦合高溫(wen)蒸(zheng)汽熔鹽儲(chu)熱系統示范(fan)工程。

“魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)熔鹽項目建設之初的(de)(de)首要任(ren)務是提升煤(mei)(mei)電(dian)機(ji)組(zu)深度調(diao)峰的(de)(de)能(neng)力(li)，讓機(ji)組(zu)具備既能(neng)高也能(neng)低的(de)(de)能(neng)力(li)。”談及魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)高溫(wen)蒸(zheng)汽熔鹽儲熱(re)項目的(de)(de)緣(yuan)起，魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)煤(mei)(mei)電(dian)公司副(fu)總(zong)經理齊建平表示。隨著“雙碳”目標的(de)(de)深入推進，為充分挖掘火電(dian)深度調(diao)峰能(neng)力(li)，靈活性改造(zao)成(cheng)為火電(dian)行(xing)業發展的(de)(de)主旋律，魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)煤(mei)(mei)電(dian)公司也一直在積極探尋火電(dian)機(ji)組(zu)改造(zao)的(de)(de)新路徑。恰(qia)逢(feng)此時，西安熱(re)工(gong)院研(yan)發的(de)(de)高溫(wen)蒸(zheng)汽熔鹽儲熱(re)技(ji)術走進魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)煤(mei)(mei)電(dian)公司的(de)(de)視野(ye)中。2022年，魏(wei)家(jia)(jia)(jia)(jia)峁(mao)(mao)煤(mei)(mei)電(dian)公司與西安熱(re)工(gong)院一拍(pai)即合(he)，邁出了(le)“煤(mei)(mei)電(dian)機(ji)組(zu)+熔鹽儲能(neng)”的(de)(de)第一步。

“最初(chu)研發團隊(dui)給出(chu)了(le)三套方(fang)案(an)，經過(guo)對(dui)比(bi)分析，結合(he)魏家峁(mao)不需供熱(re)(re)的(de)特(te)性，最終確定了(le)‘熔(rong)(rong)鹽儲(chu)熱(re)(re)+水儲(chu)熱(re)(re)’的(de)技術方(fang)案(an)。”西安熱(re)(re)工院(yuan)項目負(fu)責人成汭(rui)珅介紹。煤電機組耦合(he)熔(rong)(rong)鹽儲(chu)熱(re)(re)是利用(yong)(yong)熔(rong)(rong)鹽在(zai)升溫或降溫過(guo)程中(zhong)的(de)溫差來實現熱(re)(re)能存儲(chu)和釋(shi)(shi)放：當機組在(zai)低負(fu)荷(he)時，可將煤電機組產生的(de)高溫蒸(zheng)汽通過(guo)梯級利用(yong)(yong)后儲(chu)存于(yu)熔(rong)(rong)鹽中(zhong)；當機組在(zai)中(zhong)高負(fu)荷(he)運行時，再將儲(chu)存在(zai)熔(rong)(rong)鹽中(zhong)的(de)熱(re)(re)量釋(shi)(shi)放出(chu)來，直接用(yong)(yong)于(yu)機組發電的(de)用(yong)(yong)熱(re)(re)環節。

該技術(shu)方案具(ju)有適用(yong)(yong)范圍(wei)廣、綠色環保(bao)、安(an)全穩定等優點(dian)，儲(chu)熱蒸汽的梯(ti)級(ji)利(li)用(yong)(yong)，不僅極大提高了(le)機(ji)組深度(du)調(diao)峰的能力，保(bao)障了(le)電網安(an)全穩定運(yun)行的同時，也解決了(le)低負荷時存(cun)在(zai)的脫(tuo)硝煙溫低、輔汽不足的問題，推動了(le)火電行業的環保(bao)升級(ji)和可持續發(fa)展。

協同攻關 打響發電熔鹽耦合“第一槍”

魏(wei)家峁(mao)煤(mei)電公司(si)與西安熱(re)(re)工(gong)院(yuan)的(de)(de)這場“強強聯合”，打(da)(da)響了(le)燃煤(mei)發電機組熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)的(de)(de)“第一槍”，填補(bu)了(le)我國(guo)“熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)+熱(re)(re)水儲熱(re)(re)”輔助煤(mei)電調峰調頻的(de)(de)技(ji)術空白，也為魏(wei)家峁(mao)煤(mei)電機組靈活性改造打(da)(da)開了(le)新思路。

不過，科技創新從來不是一(yi)(yi)蹴而(er)就的(de)，創新之路(lu)也并非一(yi)(yi)帆風(feng)順。西安熱工(gong)院(yuan)與魏家峁煤電(dian)公司一(yi)(yi)同摸(mo)索，在熔(rong)鹽儲熱這(zhe)個新型儲能領域(yu)蹚出新路(lu)。

“我們(men)整個(ge)團(tuan)隊也是摸著石頭過河，在(zai)(zai)發現(xian)問題和(he)解決問題中不(bu)(bu)斷進行迭代(dai)升級。甚至在(zai)(zai)正式投產前(qian)一(yi)個(ge)月，我們(men)的(de)(de)熔鹽模(mo)(mo)塊還微(wei)調過一(yi)次。”成汭珅(shen)回憶說。雖然理論準備和(he)前(qian)期開發工(gong)作都做得很(hen)好，但終試時由于規模(mo)(mo)的(de)(de)差(cha)異，實際效果與預期目標依然存在(zai)(zai)一(yi)定差(cha)距(ju)。為了保質保量如期完成任(ren)務，科(ke)研人員(yuan)一(yi)絲都不(bu)(bu)敢懈怠，聯(lian)調聯(lian)試后，所(suo)有(you)項目工(gong)程師(shi)均(jun)常駐魏家峁，直到看(kan)到試投運數據(ju)和(he)效果的(de)(de)那(nei)一(yi)刻，工(gong)程師(shi)們(men)懸著的(de)(de)心才放下來。

隨著項(xiang)目的(de)(de)持(chi)續(xu)推進，難題(ti)也接踵而(er)至。作為(wei)以混合(he)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)為(wei)儲(chu)(chu)熱(re)介(jie)質(zhi)的(de)(de)儲(chu)(chu)能技術(shu)，熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)系統的(de)(de)設計(ji)運行與熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)介(jie)質(zhi)種類緊(jin)密(mi)相關。為(wei)此，華能結合(he)各大高校(xiao)優(you)勢科技，研(yan)發出具有自主知識(shi)產權的(de)(de)液固兩(liang)相蓄(xu)熱(re)材料和低溫四(si)元配(pei)方新型(xing)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)，架起(qi)了產學(xue)研(yan)用(yong)的(de)(de)橋(qiao)梁。“雖然近(jin)年來熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)技術(shu)在光(guang)熱(re)發電(dian)領域(yu)廣為(wei)熟知，但與煤電(dian)機(ji)組耦合(he)卻鮮少應(ying)用(yong)。”成(cheng)汭珅表示，光(guang)熱(re)發電(dian)領域(yu)的(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)主要為(wei)二元鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)，我(wo)們與北京工(gong)業大學(xue)等(deng)高校(xiao)一道，創新性地將四(si)元鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)研(yan)發成(cheng)果(guo)應(ying)用(yong)到煤電(dian)機(ji)組耦合(he)中，使熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)具備更低熔(rong)(rong)點、更寬液體溫域(yu)、低腐蝕(shi)性的(de)(de)優(you)勢。

來(lai)到儲(chu)(chu)熱(re)(re)閥門隔壁的(de)(de)(de)(de)集控(kong)室設備間，筆者看(kan)(kan)到，運行(xing)(xing)(xing)人員正通過(guo)數字運行(xing)(xing)(xing)平臺(tai)有條不(bu)紊地觀察(cha)著儲(chu)(chu)熱(re)(re)系(xi)統各個(ge)部位的(de)(de)(de)(de)溫度、壓力(li)等運行(xing)(xing)(xing)數據。在看(kan)(kan)似簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)儲(chu)(chu)能罐(guan)外表之(zhi)下，熔(rong)(rong)鹽儲(chu)(chu)熱(re)(re)系(xi)統內(nei)部構造卻(que)極(ji)其(qi)復雜。為了(le)更好地適應(ying)新(xin)運行(xing)(xing)(xing)系(xi)統帶(dai)來(lai)的(de)(de)(de)(de)改變，在正式投產之(zhi)前，魏(wei)家(jia)峁(mao)(mao)煤電公司(si)對(dui)集控(kong)中心(xin)、運行(xing)(xing)(xing)和巡視(shi)檢修人員開展了(le)一場為期(qi)兩周的(de)(de)(de)(de)全(quan)員專(zhuan)項培(pei)訓。“對(dui)于大(da)部分職工(gong)而言，熔(rong)(rong)鹽儲(chu)(chu)熱(re)(re)尚屬新(xin)事物，我(wo)們一方面通過(guo)理論知識、工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)、操作規程(cheng)(cheng)等加強員工(gong)培(pei)訓，同時，在培(pei)訓過(guo)程(cheng)(cheng)中還會進行(xing)(xing)(xing)應(ying)急演(yan)練，提升突(tu)發事故應(ying)對(dui)處理能力(li)，守住(zhu)安全(quan)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)底線和紅線。”魏(wei)家(jia)峁(mao)(mao)煤電公司(si)運行(xing)(xing)(xing)部部長韓麗(li)明強調(diao)。

從“魏家峁實踐”走向“全國經驗”

在各方聯合(he)(he)攻關下，2023年5月，國內首套66萬(wan)千瓦煤電機組(zu)耦合(he)(he)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)調峰示范項(xiang)目在華(hua)能(neng)魏(wei)家(jia)峁煤電公司成功投運，打造(zao)了熔(rong)鹽(yan)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)儲熱(re)技術在火電靈活性改造(zao)領域的新范式(shi)。

“投(tou)運消(xiao)息(xi)一出，我的電(dian)話(hua)都被打‘爆’了(le)，系統(tong)內(nei)外的同行(xing)都想打探(tan)效果(guo)。”作為(wei)最早參與(yu)項目的人員之(zhi)一，魏家(jia)峁煤電(dian)公(gong)司生產(chan)管理部(bu)陳(chen)康樂(le)激動(dong)地說。

如今時(shi)隔一(yi)年，又是一(yi)年五月天，綻(zhan)放在黑(hei)色大地(di)上的(de)(de)純白(bai)之花依然奪目。“大規模熔鹽儲熱系統(tong)與火電機組(zu)的(de)(de)耦合應用，不僅優化(hua)了火電運(yun)行(xing)模式，還(huan)降低燃(ran)煤消耗，延(yan)長設(she)備的(de)(de)使用壽命，實現經濟(ji)效(xiao)益的(de)(de)最大化(hua)。”陳康樂還(huan)算了一(yi)筆賬，項(xiang)目運(yun)行(xing)后，機組(zu)調峰的(de)(de)額定負荷從(cong)60%提升到75%，機組(zu)負荷響應速率提升0.5%額定負荷/分(fen)鐘以上，全年可增(zeng)加(jia)新(xin)能源消納電量6億千(qian)瓦時(shi)，節約燃(ran)煤18萬(wan)噸，減排(pai)二(er)氧化(hua)碳30萬(wan)噸，理想(xiang)狀態下每年可為(wei)全廠增(zeng)加(jia)收益超(chao)1000萬(wan)元。

熔鹽蒸(zheng)汽與火(huo)電(dian)(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)(de)(de)耦(ou)合創新(xin)(xin)，不僅成(cheng)為(wei)魏家峁探索全面參與電(dian)(dian)(dian)網調峰輔助服務的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)力支撐，項目的(de)(de)(de)(de)建(jian)成(cheng)及投運也成(cheng)為(wei)新(xin)(xin)型儲能(neng)(neng)落地(di)的(de)(de)(de)(de)急先鋒，為(wei)國內同類(lei)型燃(ran)煤發電(dian)(dian)(dian)機組(zu)深度調峰改(gai)造提(ti)供(gong)了全新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)解(jie)決方案(an)。“目前，一批熔鹽儲熱(re)火(huo)電(dian)(dian)(dian)靈活性(xing)改(gai)造項目已經開始推進(jin)，華能(neng)(neng)在(zai)德州、海(hai)門等(deng)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)熔鹽儲能(neng)(neng)項目建(jian)設規劃已經啟動，下(xia)半年，北方公司(si)達(da)拉特(te)旗增(zeng)量配電(dian)(dian)(dian)網熔鹽儲熱(re)項目也將有(you)(you)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)進(jin)展，當然還有(you)(you)江蘇蘇龍熱(re)電(dian)(dian)(dian)等(deng)部分華能(neng)(neng)系統外的(de)(de)(de)(de)公司(si)也在(zai)與我們(men)接洽(qia)。”成(cheng)汭珅表示。更(geng)重要的(de)(de)(de)(de)是，隨著應(ying)用規模的(de)(de)(de)(de)不斷擴(kuo)大，對(dui)儲能(neng)(neng)裝置、煙氣加熱(re)器等(deng)下(xia)游產(chan)業(ye)的(de)(de)(de)(de)帶動和促進(jin)作用也大大增(zeng)強，將有(you)(you)力推動全產(chan)業(ye)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同合作與技術融(rong)合。

可以說，這支從魏家(jia)峁盛放的(de)花(hua)，正(zheng)在(zai)更(geng)多的(de)地(di)方生根發(fa)芽。華能魏家(jia)峁煤電公司將新質(zhi)生產(chan)力(li)的(de)“魏家(jia)峁實踐”礪(li)行(xing)致遠(yuan)，把百(bai)煉(lian)成鋼的(de)熔鹽儲(chu)熱經驗(yan)輸(shu)送到各地(di)電力(li)系統(tong)，讓“產(chan)學研(yan)用”協同的(de)智慧成為推進“風光火儲(chu)”一體發(fa)展的(de)力(li)量(liang)，匯聚起(qi)新質(zhi)生產(chan)力(li)蓬(peng)勃向上的(de)澎湃動能！

注：文｜武新苗 攝｜張志強 田龍飛 張靜 供稿：中國華能，有刪減。