中國儲能網訊：在新能源高比例并網的當下，風電、光伏固有的間歇性、波動性特征，給電網穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)。
作為電力系統(tǒng)“壓艙石”的火電，在能源轉型的背景下，正加速從電量提供者向調峰支撐者轉型，而儲熱技術的應用，讓傳統(tǒng)火電在新型電力系統(tǒng)中煥發(fā)新活力，成為火電深度調峰、平衡電力供需的關鍵紐帶。
煤電角色將發(fā)生歷史性轉變
10月24日，中共中央舉行新聞發(fā)布會，介紹和解讀黨的二十屆四中全會精神。
國家發(fā)改委主任鄭柵潔強調，將加快新型能源體系建設，到“十五五”末，新增用電需求絕大部分由新增清潔能源發(fā)電量滿足，讓更多綠電穿越山海、點亮萬家燈火。
其中一項重要的工作是推進化石能源清潔高效利用，推動煤電由基礎保障性電源轉為支撐調節(jié)性電源。
這一轉變意味著，未來五年，煤電在中國電力結構中的角色將發(fā)生根本性變化。
過去幾十年，煤電一直是中國電力供應的絕對主力，承擔著電力安全的基礎保障功能。
在雙碳目標及新型電力系統(tǒng)建設推動下，我國能源結構發(fā)生了深刻變化，根據國家能源局數據，十四五期間，可再生能源發(fā)電裝機占比由40%提升至60%左右，歷史性超越火電。
這反應出中國電源結構將從以可控煤電裝機為主導轉變?yōu)橐詮姴淮_定性、弱可控的新能源為主體，由于新能源的間歇性、波動性、反調峰性和低可調度性，新能源發(fā)電需通過可靠支撐能力提升轉變?yōu)橹黧w電源。
因此，新型電力系統(tǒng)核心在于提升靈活性，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確提出，2025年靈活調節(jié)電源占比達到24%左右，但據不完全統(tǒng)計，2023年，以抽水蓄能和燃氣發(fā)電電站為主的靈活性電源占比僅為16%。
在現(xiàn)階段，對裝機容量仍占重要比例的火電機組進行靈活性改造是成為緩解系統(tǒng)調峰壓力，解決新能源電力消納問題的重要手段。
具體而言，火電靈活性有三大作用，首先，風電、光伏具有“間歇性、波動性”，火電通過改造提升調峰深度和響應速度，可在新能源大發(fā)時減少棄風棄光，在新能源出力不足時快速補能，保障新能源有效利用。
其次是保障電網安全穩(wěn)定運行，電網需要實時平衡電力供與用，新能源占比越高，電網調節(jié)壓力越大，而火電仍是目前可大規(guī)模連續(xù)調節(jié)的電源之一。改造后火電能更快速響應電網調頻、備用需求，防止電網頻率波動，避免大面積停電風險。
第三、火電角色轉型的路徑選擇，“雙碳”目標下，火電需從“主力發(fā)電電源”轉向“調節(jié)支撐電源”，國家發(fā)改委主任鄭柵潔的講話表明，“十五五”時期，煤電在能源綠色低碳轉型過程中仍將發(fā)揮重要作用，通過靈活性改造，煤電在新的能源體系中，將更多扮演支撐性和調節(jié)性角色，為可再生能源的大規(guī)模消納提供支撐。
煤電靈活性改造將加速推進
我國在火電靈活性改造方面起步相對較晚，為應對新能源發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，推動能源轉型和電力系統(tǒng)升級，國家出臺了一系列政策，大力支持火電靈活性改造。
2021年，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》，明確指出存量煤電機組靈活性改造應改盡改，“十四五” 期間完成靈活性改造2億千瓦，增加系統(tǒng)調節(jié)能力3000- 4000萬千瓦，促進清潔能源消納。
這一政策標志著火電靈活性改造上升為國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，成為推動能源轉型和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關鍵舉措。
2024年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于加強電網調峰儲能和智能化調度能力建設的指導意見》進一步強調，到2027年存量煤電機組實現(xiàn) “應改盡改”，在新能源占比較高、調峰能力不足的地區(qū)，探索煤電機組深度調峰，最小發(fā)電出力達到30%額定負荷以下。
這一政策不僅對改造進度提出了更高要求，還對改造后的機組性能設定了更為嚴格的標準，旨在進一步提升火電的靈活性和調節(jié)能力，以適應新能源高比例接入的電力系統(tǒng)需求。
在政策的強力推動及新能源裝機規(guī)模的爆發(fā)式增長的背景下，火電靈活性改造進程明顯加快。
經過“十三五”“十四五”我國在東北、西北等新能源富集地區(qū)啟動火電靈活性改造示范工程，目前，我國純凝機組和熱電聯(lián)產機組經過靈活性改造后，深度調峰能力分別達到30%-35%、40%-50%。
隨著國家發(fā)改委對“十五五”煤電角色轉向“調節(jié)支撐電源”的定位，火電的靈活性改造將加速推進。
龍山電廠熔鹽儲熱項目
熔鹽儲熱將迎發(fā)展機遇
現(xiàn)階段，對火電進行靈活性改造的路徑主要包括純凝機組靈活性改造技術、熱電聯(lián)產機組靈活性改造技術等，熱電聯(lián)產機組靈活性改造技術又包括熱電解耦技術、儲熱技術應用。
近年來，隨著儲能技術的快速發(fā)展，火電機組耦合儲能技術逐漸成為火電靈活性改造的主流，熔鹽儲熱技術就是其中之一。
熔鹽儲能利用機組鍋爐蒸汽，增強火電深度調峰能力，其原理是在火電機組熱力系統(tǒng)中的“鍋爐-汽機”之間，嵌入大容量高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)，削弱原本剛性聯(lián)系的“爐機耦合”。
深度調峰時，保持鍋爐正常運行負荷，汽機運行在低負荷調峰工況，鍋爐側多余高參數蒸汽熱量被儲熱系統(tǒng)存儲，保證大規(guī)模儲熱和深度調峰運行，大型火電機組用于推動汽輪機做功的蒸汽溫度在540-560℃，屬于高溫領域，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。
華中科技大學能源與動力工程學院丁天陽等在今年4月發(fā)表的《熔鹽儲熱用于煤電機組靈活性改造的研究進展》一文中表示，熔鹽儲熱系統(tǒng)具有調峰能力強、使用壽命長、經濟效益優(yōu)、環(huán)保友好等諸多優(yōu)勢，能夠提高火電機組的深度調峰水平和快速升負荷速率。
機組進行耦合熔鹽儲能系統(tǒng)改造后，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。
與現(xiàn)有的火電機組調峰技術相比，蒸汽加熱熔鹽儲能的火電調峰技術具有能耗更低、運行更節(jié)能可靠、改造成本低等優(yōu)點。
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。
另外，熔鹽儲能技術也可應用于火電老機組延壽改造，不僅增加電力系統(tǒng)靈活調峰電源，還可使老舊電廠繼續(xù)發(fā)揮效益。
在火電靈活性改造實踐中，熔鹽儲熱技術應用可以分為電加熱熔鹽儲熱技術和蒸汽加熱熔鹽儲熱技術。
電加熱熔鹽儲熱技術是利用電廠多余的發(fā)電量直接加熱熔鹽并儲存在熔鹽儲罐中，以減少機組的發(fā)電量，達到靈活性調峰的目的，當機組需要頂峰發(fā)電時，通過高溫熔鹽放熱來提高機組發(fā)電功率。
蒸汽加熱熔鹽儲熱技術主要是抽取主蒸汽或者再熱蒸汽加熱熔鹽進行儲熱。儲熱工況下，將蒸汽熱量通過鹽汽換熱器換熱給熔鹽，降低機組的發(fā)電功率，釋熱工況下，將熔鹽熱量釋放到熱力系統(tǒng)中以增加機組的發(fā)電功率。
在國家、地方政策推動下，目前，火電機組耦合熔鹽儲熱技術的優(yōu)勢已經在許多示范項目得以驗證，多個項目世界領先。
例如已于2022年投運的江蘇國信靖江電廠煤電耦合熔鹽儲熱項目，儲能容量達到80兆瓦時，已于2022年投運，采用電蓄熱解決調峰和調頻問題，機組爬坡速率大于3%，自動發(fā)電控制（AGC）收益較好。
2024年投產的濟寧華源熱電廠“汽電”聯(lián)合加熱的熔鹽儲能項目，儲能容量為100兆瓦時，已于2024年投產，可在火電機組停運后2小時內，持續(xù)提供60噸/小時的工業(yè)蒸汽，用作機組事故工況下的應急汽源。
2025年7月22日，國內首臺“600兆瓦亞臨界火電機組‘抽汽蓄能’儲熱調峰靈活性改造”科技示范項目順利通過驗收。該項目為國內首個“抽汽蓄能”熔鹽儲熱調峰項目，填補行業(yè)空白。
龍山電廠“抽汽蓄能”熔鹽儲熱系統(tǒng)投運后，在600兆瓦火電機組原有基礎深度調峰能力基礎上，增加了100兆瓦；在保證鍋爐安全最低穩(wěn)燃負荷（30%）安全運行情況下，機組最低負荷可降低至75兆瓦（12.5%額定負荷），調峰時長4小時以上；增加機組頂峰能力47兆瓦，時長6小時以上，機組最高頂峰負荷可達650兆瓦（108%額定負荷）；整套系統(tǒng)能量轉換效率達到78.663%；提高機組升降負荷速率1.67倍，達到15兆瓦/每分鐘（2.5%額定功率）。
該項目的成功實施為煤電機組耦合熔鹽儲能的規(guī)?；?、常態(tài)化發(fā)展提供了寶貴的實踐經驗和有力的技術支撐，在行業(yè)內具有顯著的示范效應和推廣價值。
8月30日，中國能建安徽電建二公司承建的全國最大“火電+熔能項目國家能源集團安徽公司宿州電廠熔鹽儲熱煤電靈活性技術研究應用項目通過168小時滿負荷試運行正式移交投運，
該項目位于安徽宿州市埇橋區(qū)，以宿州電廠2臺350兆瓦超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組為基礎，開展熔鹽儲能在火電機組靈活性改造及深度調峰中的應用研究。項目主體包括390℃高溫和190℃低溫兩個熔鹽儲罐，一座設置有儲熱換熱器、蒸發(fā)加熱器和熔鹽泵等設備的換熱島。設計儲熱容量為1000兆瓦時，利用燃煤機組抽汽加熱熔鹽，以滿足熱電聯(lián)產機組熱電解耦及深度調峰運行靈活性要求。
項目建成后，宿州電廠具備在機組滿額負荷下連續(xù)供熱4小時、深度調峰30%額定負荷下連續(xù)供熱5小時的能力。對外供熱能力可增加至410噸/小時，年平均供熱220萬噸，能滿足當地40多家工商業(yè)企業(yè)用熱需求。
可以預見，隨著煤電在“十五五”時期在能源結果中角色發(fā)生根本性改變，煤電機組靈活性改造進程將顯著加快，而熔鹽儲能作為火電靈活性改造的配套方案，將迎來更大的發(fā)展機遇。
全國最大“火電+熔鹽”儲能項目
