中國儲能網訊：電力系統(tǒng)中大部分火電機組鍋爐出口蒸汽溫度在540~560℃，高溫熔鹽儲熱技術既能很好匹配這一溫度參數，又能實現(xiàn)大規(guī)模儲熱，非常適合應用于火電機組儲熱。
系統(tǒng)工作原理
如下圖所示，其相當于在火電機組常規(guī)的“鍋爐-汽機”熱力系統(tǒng)中嵌入一套外置的高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)。
▲嵌入高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)的火電機組工藝圖
上述方案中儲熱系統(tǒng)相對獨立，整個儲熱系統(tǒng)由儲熱功率模塊、儲熱容量模塊和放熱功率模塊組成；其中儲熱容量模塊為雙罐系統(tǒng)，由一個高溫罐和一個低溫罐組成。
當機組向下調節(jié)出力時，啟動儲熱功率模塊，鍋爐產生的部分過熱蒸汽和再熱蒸汽通過儲熱功率模塊對熔鹽進行放熱，低溫罐中的冷熔鹽獲得熱量溫度升高，并儲存在高溫罐中。
當機組需要增加出力時，高溫罐中的高溫熔鹽通過放熱功率模塊進行放熱，放熱模塊產生的蒸汽回到汽輪機做功發(fā)電，釋熱后的熔鹽溫度降低回到低溫罐中儲存。
參與儲熱的鍋爐主蒸汽在放熱后形成高壓凝結水，最終回到鍋爐給水系統(tǒng)；鍋爐再熱蒸汽在放熱后仍為蒸汽狀態(tài)，但參數降低，通過增壓措施與汽機高壓缸排汽混合后回到鍋爐再熱系統(tǒng)循環(huán)加熱。上述工藝系統(tǒng)中，各個工藝模塊均為閉式循環(huán)并各自獨立運行，在整個儲放熱過程中，鍋爐和汽機的工質沒有減少，系統(tǒng)靈活性高。
系統(tǒng)技術特點
該系統(tǒng)可以大幅度增加火電廠深度調峰能力，使汽機在15%額定負荷下運行，如果進一步將所發(fā)電力用于電加熱器加熱熔鹽，甚至可以實現(xiàn)機組零功率上網。系統(tǒng)的主要技術特點如下：
1）原鍋爐及其輔機系統(tǒng)運行在較高出力，煤耗低，經濟性和安全性高，也不存在脫硝系統(tǒng)運行問題。
2）調峰幅度深，只需根據需要設置相應功率的換熱裝置即可。
3）調峰時間長，按需設置儲熱罐即可，可以實現(xiàn)單日10h以上的儲熱能力。
4）調峰速度快，能夠滿足電力系統(tǒng)負荷大幅度波動的調節(jié)要求。
5）儲熱參數高，系統(tǒng)綜合效率高，熔鹽儲熱溫度可以達到500℃以上，放熱蒸汽參數可以達到亞臨界參數。
6）儲能系統(tǒng)功率模塊和容量模塊相互獨立，儲熱過程和放熱過程相互獨立，系統(tǒng)運行靈活性高，可以根據各個電廠不同的調峰需求定制儲熱系統(tǒng)方案。
7）改善了整個機組的啟停速度和變負荷能力，提高機組運行靈活性。
8）系統(tǒng)綜合效率高，能耗損失小，經濟效益好。
9）儲熱系統(tǒng)使用壽命長達30年、維護成本低，平準化發(fā)電成本低。
10）對原“鍋爐-汽機”工藝系統(tǒng)改造小，除占地面積稍大以外，對建設條件要求不高，實施便利。
以上技術特點很好地解決了常規(guī)的火電機組靈活性改造方案存在的問題，下表為各種靈活性改造技術方案的對比。
系統(tǒng)的經濟性
高溫熔鹽儲熱技術在火電機組靈活性改造中具有更廣的機組適應性，改造后的機組具有更好的運行靈活性，更強的系統(tǒng)安全性，更高的運營經濟性。
以35萬機組從50%基準負荷深度調峰至20%負荷為例，配置高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)功率105MWe，儲熱時長為8h。按年調峰小時數800h計算，儲熱系統(tǒng)年調峰電量84GWh。
根據2020年6月4日《湖北電力調峰輔助服務市場運營規(guī)則（試行）》，機組調峰至20%的輔助服務加權平均單價可達0.433元kWh，按此計算的年調峰收入為3640萬元。調峰過程中的煤耗指標取300 g/kWh，標煤價750元/t，則年調峰成本為1890萬元，故調峰凈收益為1750萬元。
高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)放熱時，可發(fā)電或者供熱產生收益，當儲能效率取76.2%，上網電價取0.4元/kWh時，其年儲能發(fā)電收益2560萬元，預計今后電力現(xiàn)貨交易可以產生更高發(fā)電收益。
若儲存的熱量不返回汽輪機做功發(fā)電，而是用于工業(yè)供汽，則可以獲得遠高于發(fā)電的供熱收益。
由此可知，上述條件下高溫熔鹽儲熱改造后的年總收益至少高達4310萬元，具有較好的創(chuàng)利能力和應用前景，能承受較高的初投資。
同樣以上述35萬機組調峰為例，高溫熔鹽儲熱改造后，每年可促進新能源消納電量84GWh。
此外，當采用新能源棄電加熱延壽老機組儲能系統(tǒng)，按照熱電效率40%估算，則每年可促進新能源消納電量33.6GWh。
火電機組進行高溫熔鹽儲熱改造，將極大地提高其深度調峰能力，尤其是能解決常規(guī)改造方案存在鍋爐系統(tǒng)效率降低和輔機空轉率增加的問題；同時，機組改造后對外提供高參數工業(yè)供汽的能力將得到大幅度提高，這將有效提高電廠經濟效益，彌補調峰補償機制的不足；高溫熔鹽儲熱技術也可以應用于火電老機組延壽改造，不僅增加系統(tǒng)靈活調峰電源，還可以使老舊電廠企業(yè)資產繼續(xù)發(fā)揮效益。
在系統(tǒng)中選擇一批火電機組進行大規(guī)模高溫儲熱技術改造，可以在不增加煤炭消費總量的基礎上，為系統(tǒng)提供大量靈活調峰電源，有效緩解新能源電力消納問題；同時汽輪發(fā)電機組的容量被保留，可為電力系統(tǒng)提供了備用容量和轉動慣量，有力保障電力供應和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
