中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：10月2日，全球首個(gè)“雙塔一機(jī)”光熱儲(chǔ)能電站——甘肅酒泉瓜州70萬(wàn)千瓦“光熱儲(chǔ)能+”項(xiàng)目成功進(jìn)入全系統(tǒng)試運(yùn)行。
此前，8月30日，國(guó)家能源集團(tuán)安徽宿州熱電1000兆瓦時(shí)全國(guó)最大“煤電+熔鹽”儲(chǔ)熱項(xiàng)目通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行，正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。
近期，這兩個(gè)極具代表性的熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目落地，備受業(yè)界關(guān)注。作為新型儲(chǔ)能技術(shù)路線之一，熔鹽儲(chǔ)能在應(yīng)用上取得進(jìn)一步突破。
熔鹽儲(chǔ)能借助存儲(chǔ)熱能的方式來(lái)儲(chǔ)存能量，也通常稱為熔鹽儲(chǔ)熱。其工作原理是將熱能或電能轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮懿⑦M(jìn)行儲(chǔ)存，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能源供應(yīng)。其應(yīng)用場(chǎng)景廣闊，包括光熱發(fā)電、火電靈活性改造、電網(wǎng)削峰填谷、谷電制熱、余熱回收等。其中，光熱發(fā)電與火電機(jī)組靈活性改造是當(dāng)前較為突出的應(yīng)用領(lǐng)域。
光熱儲(chǔ)能應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性持續(xù)提升
甘肅酒泉瓜州70萬(wàn)千瓦光熱儲(chǔ)能電站配備6小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，具有儲(chǔ)熱時(shí)間長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、輸出功率穩(wěn)定等特點(diǎn)，可顯著增強(qiáng)調(diào)峰能力。
宿州熱電“煤電+熔鹽”儲(chǔ)熱項(xiàng)目破解了傳統(tǒng)煤電“以熱定電”的行業(yè)困局。項(xiàng)目投運(yùn)后，機(jī)組靈活性大幅提升，機(jī)組調(diào)峰能力從原來(lái)的50%—80%額定負(fù)荷拓展到30%—100%。每年可消納1.28億千瓦時(shí)新能源，同時(shí)將原有供熱能力提升至173%。
兩個(gè)項(xiàng)目的共同關(guān)鍵特性在于調(diào)峰。當(dāng)前，新能源在電力系統(tǒng)中的占比持續(xù)上升，對(duì)調(diào)峰資源的需求日益迫切，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯。截至2025年6月，我國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)裝機(jī)量已達(dá)16.8億千瓦。隨著電力系統(tǒng)呼喚更多調(diào)節(jié)資源，熔鹽儲(chǔ)熱從單一的儲(chǔ)熱功能向系統(tǒng)調(diào)峰、電熱解耦等綜合性角色轉(zhuǎn)變。
我國(guó)新型儲(chǔ)能發(fā)展迅速，多種新型儲(chǔ)能技術(shù)加快探索。
國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《新型儲(chǔ)能規(guī)?；ㄔO(shè)專項(xiàng)行動(dòng)方案（2025—2027年）》明確提出，到2027年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.8億千瓦以上。在此背景下，熔鹽儲(chǔ)能與電化學(xué)儲(chǔ)能等不同技術(shù)路線互相補(bǔ)充、協(xié)同發(fā)展。其中，熔鹽儲(chǔ)能具有大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)壽命、環(huán)保無(wú)污染、安全穩(wěn)定以及不受選址限制等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是構(gòu)建未來(lái)新型能源系統(tǒng)中極具發(fā)展前景的儲(chǔ)能技術(shù)之一。
現(xiàn)階段，商業(yè)化運(yùn)行的光熱發(fā)電基本均以熔鹽作為儲(chǔ)熱、傳熱介質(zhì)，因?yàn)槿埯}具有使用溫度高、傳熱性能好、比熱容大等優(yōu)點(diǎn)。與光伏電站“光—電”的直接轉(zhuǎn)換過(guò)程不同，光熱電站的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程為“光—熱—電”。
目前，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)太陽(yáng)能光熱電站，以熔鹽塔式光熱電站最為常見。2018年，國(guó)家首批太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目之一的青海中控德令哈50兆瓦塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電；同年，我國(guó)首個(gè)百兆瓦級(jí)熔鹽塔式光熱電站在甘肅敦煌建成。2018—2022年，我國(guó)先后投運(yùn)8個(gè)大型熔鹽光熱電站，標(biāo)志著熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用走向成熟。
國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2025年6月底，我國(guó)光熱發(fā)電裝機(jī)達(dá)152萬(wàn)千瓦，位居全球第三；技術(shù)水平上，我國(guó)已建成全球領(lǐng)先的光熱發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵材料設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主可控；上網(wǎng)電價(jià)也從首批示范項(xiàng)目的1.15元/千瓦時(shí)降至0.6元/千瓦時(shí)左右，經(jīng)濟(jì)性顯著提升。
熔鹽儲(chǔ)熱推進(jìn)火電調(diào)節(jié)資源釋放
隨著新能源大規(guī)模接入電力系統(tǒng)，深度調(diào)峰系統(tǒng)不足、火電快速變負(fù)荷速率不夠、不能實(shí)現(xiàn)完全熱電解耦以及規(guī)模化儲(chǔ)能缺失等問(wèn)題日漸凸顯，推動(dòng)了火電技術(shù)與熔鹽耦合研究，進(jìn)一步促進(jìn)熱電解耦。
煤電是現(xiàn)存量級(jí)最大的調(diào)節(jié)資源。我國(guó)煤電裝機(jī)超過(guò)14億千瓦，其中有近50%是供熱機(jī)組。
談到供熱機(jī)組調(diào)峰改造的難點(diǎn)，國(guó)家能源集團(tuán)新能源技術(shù)研究院黨委書記、董事長(zhǎng)禇景春表示：“目前，供熱機(jī)組的技術(shù)特性決定了其在保證供熱和供電的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱電解耦難度極大。當(dāng)前若以電定熱，會(huì)導(dǎo)致深度調(diào)峰與頂峰發(fā)電之間出現(xiàn)矛盾；若以熱定電，機(jī)組又無(wú)法實(shí)現(xiàn)頂峰發(fā)電，這一現(xiàn)狀制約了煤電靈活調(diào)節(jié)資源的進(jìn)一步釋放。”
也就是說(shuō)，傳統(tǒng)熱電機(jī)組產(chǎn)生的蒸汽在供發(fā)電的同時(shí)，還要保證居民采暖、工業(yè)生產(chǎn)用汽，因此在用電低谷時(shí)段難以降低發(fā)電負(fù)荷；而在高峰時(shí)段，由于部分熱量用于對(duì)外供汽，又無(wú)法滿負(fù)荷發(fā)電，供熱與發(fā)電需求難以兼顧。
而熔鹽儲(chǔ)熱就相當(dāng)于給火電機(jī)組裝了個(gè)“熱量充電寶”：在用電低谷時(shí)，將多余蒸汽攜帶的熱量?jī)?chǔ)存在熔鹽中；當(dāng)需要發(fā)電時(shí)，再把熱量釋放出來(lái)繼續(xù)產(chǎn)生蒸汽，既不浪費(fèi)能源，又能應(yīng)對(duì)用電和用熱高峰。
國(guó)家能源集團(tuán)是我國(guó)火電機(jī)組最多的發(fā)電集團(tuán)。據(jù)該集團(tuán)內(nèi)部統(tǒng)計(jì)，旗下約一半的燃煤電廠有意開展熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目。熔鹽儲(chǔ)熱之所以成為火電靈活性改造的技術(shù)支撐方案，是通過(guò)對(duì)多種供熱改造技術(shù)與熱電解耦技術(shù)進(jìn)行全面分析和比選后確定的。
在宿州熱電項(xiàng)目中，三元鹽被選為熔鹽儲(chǔ)熱的主要介質(zhì)。
熔鹽溫域較寬，且種類繁多，包括氟化物、氯化物、碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等。經(jīng)分析與比選發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽的溫域與火電機(jī)組的運(yùn)行需求更為適配。熔鹽通常由兩種或兩種以上的無(wú)機(jī)鹽按不同比例混合配制而成，經(jīng)進(jìn)一步比選，三元鹽的溫域?yàn)?90—450攝氏度，恰好契合當(dāng)下供熱機(jī)組的運(yùn)行溫度范圍。
宿州熱電項(xiàng)目從理論設(shè)計(jì)、控制、應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究，特別是在理論方面，對(duì)整個(gè)供熱機(jī)組進(jìn)行熱力系統(tǒng)重構(gòu)，同時(shí)與熔鹽系統(tǒng)進(jìn)行了全面耦合理論分析模型建設(shè)?！霸诳刂品矫妫覀儗?shí)現(xiàn)了仿真平臺(tái)搭建，因?yàn)檫@么大一個(gè)機(jī)組實(shí)現(xiàn)這么大容量耦合，必須在仿真全面實(shí)施情況下達(dá)到預(yù)期，才能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)。”禇景春介紹，“另外，我們還對(duì)供熱和儲(chǔ)熱過(guò)程中與機(jī)組發(fā)電之間的機(jī)制進(jìn)行全面分析，實(shí)現(xiàn)了電熱儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行策略?！?/span>
同時(shí)，在開展熔鹽蒸汽換熱和釋能相關(guān)技術(shù)研究的過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)推進(jìn)核心關(guān)鍵設(shè)備的研制工作，成功研發(fā)出若干關(guān)鍵核心設(shè)備，涵蓋不同高低溫規(guī)格的熔鹽罐、熔鹽泵以及高性能換熱器等。
熔鹽儲(chǔ)熱耦合煤電機(jī)組可復(fù)制推廣
熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在火電深度調(diào)峰的落地突破，不得不提江蘇國(guó)信靖江電廠熔鹽儲(chǔ)能調(diào)峰供熱項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2022年12月投入運(yùn)行，是全球首個(gè)煤電耦合熔鹽儲(chǔ)熱的成功范例，也是首個(gè)將在光熱發(fā)電領(lǐng)域成熟應(yīng)用的熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用到煤電領(lǐng)域。
華能海門電廠“基于熔鹽儲(chǔ)熱的調(diào)頻調(diào)峰安全供熱綜合提升示范項(xiàng)目”則填補(bǔ)了我國(guó)南方電網(wǎng)區(qū)域熔鹽輔助煤電調(diào)峰、調(diào)頻、供熱保障技術(shù)空白。該項(xiàng)目于2024年投產(chǎn)，是全國(guó)首例熔鹽儲(chǔ)熱耦合百萬(wàn)機(jī)組示范項(xiàng)目。
宿州熱電項(xiàng)目意義十分重大，它進(jìn)一步驗(yàn)證了熔鹽儲(chǔ)熱在機(jī)組調(diào)峰改造上的技術(shù)可行性。最為關(guān)鍵的是，該改造方案具有可復(fù)制、可推廣的特性。
禇景春介紹：“本次通過(guò)熱電解耦，把機(jī)組調(diào)節(jié)容量提高了1倍。目前，全國(guó)火電供熱機(jī)組總?cè)萘考s六七億千瓦，過(guò)去這些機(jī)組的調(diào)節(jié)范圍通常為30%或40%額定負(fù)荷，隨著調(diào)節(jié)資源的進(jìn)一步釋放，全國(guó)將新增近3億千瓦的調(diào)節(jié)容量。這一規(guī)模十分可觀，將為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供強(qiáng)有力的支撐?！?/span>
同時(shí)，宿州熱電項(xiàng)目極大地提升了供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。該項(xiàng)目作為科研項(xiàng)目，整體科研投入達(dá)3.4億元。經(jīng)運(yùn)行測(cè)算，每年收益超5000萬(wàn)元，這不僅改善了火電機(jī)組當(dāng)前的經(jīng)營(yíng)困境，也為火電行業(yè)的下一步轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)技術(shù)方案。
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，風(fēng)光大力發(fā)展所需調(diào)節(jié)資源的投入需要成本，而熔鹽儲(chǔ)熱耦合煤電機(jī)組技術(shù)成本較低。“相當(dāng)于每千瓦時(shí)的建設(shè)成本大約300元，也是目前儲(chǔ)能體系各種技術(shù)方案中成本最低的，與其他新型儲(chǔ)能技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)十分明顯?！钡椌按罕硎?。
下一步，針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步深層次研究，國(guó)家能源集團(tuán)提出了“熱力電池”方案：在風(fēng)光資源富集的地區(qū)，用熔鹽儲(chǔ)熱替代規(guī)模較小的火電鍋爐，把棄風(fēng)棄光的電存到熔鹽中，需要發(fā)電時(shí)，再將熱量釋放產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)火電汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)供電和供能。
據(jù)悉，未來(lái)該場(chǎng)景的應(yīng)用范圍將更為廣闊，能夠助力火電實(shí)現(xiàn)完美轉(zhuǎn)型，屆時(shí)所提供的將是綠電，而且成本相對(duì)較低。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展與深化，熔鹽儲(chǔ)能的市場(chǎng)前景值得期待。
