中國儲能網(wǎng)訊：在新能源高比例并網(wǎng)的當(dāng)下，風(fēng)電、光伏固有的間歇性、波動性特征，給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)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(zhuǎn)型的背景下，正加速從電量提供者向調(diào)峰支撐者轉(zhuǎn)型，而儲熱技術(shù)的應(yīng)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(diào)峰、平衡電力供需的關(guān)鍵紐帶。
煤電角色將發(fā)生歷史性轉(zhuǎn)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(qiáng)調(diào)，將加快新型能源體系建設(shè)，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(diǎn)亮萬家燈火。
其中一項重要的工作是推進(jìn)化石能源清潔高效利用，推動煤電由基礎(chǔ)保障性電源轉(zhuǎn)為支撐調(diào)節(jié)性電源。
這一轉(zhuǎn)變意味著，未來五年，煤電在中國電力結(jié)構(gòu)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(yīng)的絕對主力，承擔(dān)著電力安全的基礎(chǔ)保障功能。
在雙碳目標(biāo)及新型電力系統(tǒng)建設(shè)推動下，我國能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了深刻變化，根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，十四五期間，可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比由40%提升至60%左右，歷史性超越火電。
這反應(yīng)出中國電源結(jié)構(gòu)將從以可控煤電裝機(jī)為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詮?qiáng)不確定性、弱可控的新能源為主體，由于新能源的間歇性、波動性、反調(diào)峰性和低可調(diào)度性，新能源發(fā)電需通過可靠支撐能力提升轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)電源占比達(dá)到24%左右，但據(jù)不完全統(tǒng)計，2023年，以抽水蓄能和燃?xì)獍l(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(jī)容量仍占重要比例的火電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造是成為緩解系統(tǒng)調(diào)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(fēng)電、光伏具有“間歇性、波動性”，火電通過改造提升調(diào)峰深度和響應(yīng)速度，可在新能源大發(fā)時減少棄風(fēng)棄光，在新能源出力不足時快速補(bǔ)能，保障新能源有效利用。
其次是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)需要實(shí)時平衡電力供與用，新能源占比越高，電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力越大，而火電仍是目前可大規(guī)模連續(xù)調(diào)節(jié)的電源之一。改造后火電能更快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻、備用需求，防止電網(wǎng)頻率波動，避免大面積停電風(fēng)險。
第三、火電角色轉(zhuǎn)型的路徑選擇，“雙碳”目標(biāo)下，火電需從“主力發(fā)電電源”轉(zhuǎn)向“調(diào)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(zhuǎn)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(diào)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(jìn)
我國在火電靈活性改造方面起步相對較晚，為應(yīng)對新能源發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，推動能源轉(zhuǎn)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(guān)于開展全國煤電機(jī)組改造升級的通知》，明確指出存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)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(diào)節(jié)能力3000- 4000萬千瓦，促進(jìn)清潔能源消納。
這一政策標(biāo)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(zhuǎn)型和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵舉措。
2024年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰儲能和智能化調(diào)度能力建設(shè)的指導(dǎo)意見》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，到2027年存量煤電機(jī)組實(shí)現(xiàn) “應(yīng)改盡改”，在新能源占比較高、調(diào)峰能力不足的地區(qū)，探索煤電機(jī)組深度調(diào)峰，最小發(fā)電出力達(dá)到30%額定負(fù)荷以下。
這一政策不僅對改造進(jìn)度提出了更高要求，還對改造后的機(jī)組性能設(shè)定了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，旨在進(jìn)一步提升火電的靈活性和調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)新能源高比例接入的電力系統(tǒng)需求。
在政策的強(qiáng)力推動及新能源裝機(jī)規(guī)模的爆發(fā)式增長的背景下，火電靈活性改造進(jìn)程明顯加快。
經(jīng)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(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組經(jīng)過靈活性改造后，深度調(diào)峰能力分別達(dá)到30%-35%、40%-50%。
隨著國家發(fā)改委對“十五五”煤電角色轉(zhuǎn)向“調(diào)節(jié)支撐電源”的定位，火電的靈活性改造將加速推進(jìn)。
龍山電廠熔鹽儲熱項目
熔鹽儲熱將迎發(fā)展機(jī)遇
現(xiàn)階段，對火電進(jìn)行靈活性改造的路徑主要包括純凝機(jī)組靈活性改造技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活性改造技術(shù)等，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活性改造技術(shù)又包括熱電解耦技術(shù)、儲熱技術(shù)應(yīng)用。
近年來，隨著儲能技術(shù)的快速發(fā)展，火電機(jī)組耦合儲能技術(shù)逐漸成為火電靈活性改造的主流，熔鹽儲熱技術(shù)就是其中之一。
熔鹽儲能利用機(jī)組鍋爐蒸汽，增強(qiáng)火電深度調(diào)峰能力，其原理是在火電機(jī)組熱力系統(tǒng)中的“鍋爐-汽機(jī)”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(jī)耦合”。
深度調(diào)峰時，保持鍋爐正常運(yùn)行負(fù)荷，汽機(jī)運(yùn)行在低負(fù)荷調(diào)峰工況，鍋爐側(cè)多余高參數(shù)蒸汽熱量被儲熱系統(tǒng)存儲，保證大規(guī)模儲熱和深度調(diào)峰運(yùn)行，大型火電機(jī)組用于推動汽輪機(jī)做功的蒸汽溫度在540-560℃，屬于高溫領(lǐng)域，高溫熔鹽儲熱技術(shù)既能很好匹配這一溫度參數(shù)，又能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲熱，非常適合應(yīng)用于火電機(jī)組儲熱。
華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院丁天陽等在今年4月發(fā)表的《熔鹽儲熱用于煤電機(jī)組靈活性改造的研究進(jìn)展》一文中表示，熔鹽儲熱系統(tǒng)具有調(diào)峰能力強(qiáng)、使用壽命長、經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)、環(huán)保友好等諸多優(yōu)勢，能夠提高火電機(jī)組的深度調(diào)峰水平和快速升負(fù)荷速率。
機(jī)組進(jìn)行耦合熔鹽儲能系統(tǒng)改造后，將極大地提高其深度調(diào)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(jī)空轉(zhuǎn)率增加的問題。
與現(xiàn)有的火電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)相比，蒸汽加熱熔鹽儲能的火電調(diào)峰技術(shù)具有能耗更低、運(yùn)行更節(jié)能可靠、改造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
同時，機(jī)組改造后對外提供高參數(shù)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(jīng)濟(jì)效益，彌補(bǔ)調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制的不足。
另外，熔鹽儲能技術(shù)也可應(yīng)用于火電老機(jī)組延壽改造，不僅增加電力系統(tǒng)靈活調(diào)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(shí)踐中，熔鹽儲熱技術(shù)應(yīng)用可以分為電加熱熔鹽儲熱技術(shù)和蒸汽加熱熔鹽儲熱技術(shù)。
電加熱熔鹽儲熱技術(shù)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(jī)組的發(fā)電量，達(dá)到靈活性調(diào)峰的目的，當(dāng)機(jī)組需要頂峰發(fā)電時，通過高溫熔鹽放熱來提高機(jī)組發(fā)電功率。
蒸汽加熱熔鹽儲熱技術(shù)主要是抽取主蒸汽或者再熱蒸汽加熱熔鹽進(jìn)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(jī)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(jī)組的發(fā)電功率。
在國家、地方政策推動下，目前，火電機(jī)組耦合熔鹽儲熱技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)在許多示范項目得以驗(yàn)證，多個項目世界領(lǐng)先。
例如已于2022年投運(yùn)的江蘇國信靖江電廠煤電耦合熔鹽儲熱項目，儲能容量達(dá)到80兆瓦時，已于2022年投運(yùn)，采用電蓄熱解決調(diào)峰和調(diào)頻問題，機(jī)組爬坡速率大于3%，自動發(fā)電控制（AGC）收益較好。
2024年投產(chǎn)的濟(jì)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(chǎn)，可在火電機(jī)組停運(yùn)后2小時內(nèi)，持續(xù)提供60噸/小時的工業(yè)蒸汽，用作機(jī)組事故工況下的應(yīng)急汽源。
2025年7月22日，國內(nèi)首臺“600兆瓦亞臨界火電機(jī)組‘抽汽蓄能’儲熱調(diào)峰靈活性改造”科技示范項目順利通過驗(yàn)收。該項目為國內(nèi)首個“抽汽蓄能”熔鹽儲熱調(diào)峰項目，填補(bǔ)行業(yè)空白。
龍山電廠“抽汽蓄能”熔鹽儲熱系統(tǒng)投運(yùn)后，在600兆瓦火電機(jī)組原有基礎(chǔ)深度調(diào)峰能力基礎(chǔ)上，增加了100兆瓦；在保證鍋爐安全最低穩(wěn)燃負(fù)荷（30%）安全運(yùn)行情況下，機(jī)組最低負(fù)荷可降低至75兆瓦（12.5%額定負(fù)荷），調(diào)峰時長4小時以上；增加機(jī)組頂峰能力47兆瓦，時長6小時以上，機(jī)組最高頂峰負(fù)荷可達(dá)650兆瓦（108%額定負(fù)荷）；整套系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到78.663%；提高機(jī)組升降負(fù)荷速率1.67倍，達(dá)到15兆瓦/每分鐘（2.5%額定功率）。
該項目的成功實(shí)施為煤電機(jī)組耦合熔鹽儲能的規(guī)模化、常態(tài)化發(fā)展提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有力的技術(shù)支撐，在行業(yè)內(nèi)具有顯著的示范效應(yīng)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(tuán)安徽公司宿州電廠熔鹽儲熱煤電靈活性技術(shù)研究應(yīng)用項目通過168小時滿負(fù)荷試運(yùn)行正式移交投運(yùn)，
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(jī)組為基礎(chǔ)，開展熔鹽儲能在火電機(jī)組靈活性改造及深度調(diào)峰中的應(yīng)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(shè)置有儲熱換熱器、蒸發(fā)加熱器和熔鹽泵等設(shè)備的換熱島。設(shè)計儲熱容量為1000兆瓦時，利用燃煤機(jī)組抽汽加熱熔鹽，以滿足熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電解耦及深度調(diào)峰運(yùn)行靈活性要求。
項目建成后，宿州電廠具備在機(jī)組滿額負(fù)荷下連續(xù)供熱4小時、深度調(diào)峰30%額定負(fù)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(dāng)?shù)?0多家工商業(yè)企業(yè)用熱需求。
可以預(yù)見，隨著煤電在“十五五”時期在能源結(jié)果中角色發(fā)生根本性改變，煤電機(jī)組靈活性改造進(jìn)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(jī)遇。
全國最大“火電+熔鹽”儲能項目
