中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月23日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十五屆儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡稱“CIES2025”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和規(guī)?；こ虘?yīng)用。
在3月24日下午的儲(chǔ)熱與長時(shí)儲(chǔ)能專場中，西安熱工研究院鍋爐部電熱所所長、正高級(jí)工程師周科作了題為《新型熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)研究與進(jìn)展》的主旨演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會(huì)發(fā)言整理提煉，僅供參考。
周科
尊敬的各位同行、各位朋友：
大家下午好！非常榮幸給大家分享一下西安熱工研究院這幾年在熔鹽儲(chǔ)能方面做的工作，我的匯報(bào)主要分為以下幾個(gè)方面：前面主要給大家綜述一下熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，后面介紹一下我們現(xiàn)在已經(jīng)完工，以及在建的幾個(gè)熔鹽儲(chǔ)能的項(xiàng)目。
一、新型儲(chǔ)能及新型熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)
新型儲(chǔ)能在構(gòu)建新型能源體系戰(zhàn)略中占有重要的地位，包括削峰填谷、調(diào)峰調(diào)頻、電壓和頻率的調(diào)節(jié)、減少化石能源消耗等等。
截止2024年，新型儲(chǔ)能現(xiàn)在的整體裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到73.76GW，尤其是2024年相對(duì)于2023年，規(guī)模同比增加了130%，雖然熔鹽儲(chǔ)能在新型儲(chǔ)能里面的總體占比相對(duì)比較小，但是它有特殊受眾，也就是工業(yè)供氣的場景，所以這幾年熔鹽儲(chǔ)能也迎來了快速的增長。
熔鹽儲(chǔ)能的場景包括分布式太陽能熱電聯(lián)供、棄電棄風(fēng)光電的供熱、工業(yè)間歇性余熱回收、谷電熱電聯(lián)供調(diào)峰系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)能電站、火電靈活性改造（目前用得比較多）。
二、火電耦合熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)及發(fā)展
火電耦合熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)路線包含供熱火電機(jī)組熱電解耦、純凝火電機(jī)組調(diào)峰/調(diào)頻、退役機(jī)組改造。
歸結(jié)起來它還是一個(gè)以熔鹽儲(chǔ)能為介質(zhì)，電-熱之間相互轉(zhuǎn)換的一個(gè)過程。不同的轉(zhuǎn)換路徑?jīng)Q定了不同的技術(shù)方案，也決定了不同的投入。
火電耦合熔鹽儲(chǔ)能電蓄熱現(xiàn)在用得相對(duì)比較多，它的調(diào)節(jié)過程簡單快速，也不影響機(jī)組的熱平衡，改造起來相對(duì)簡單，系統(tǒng)簡單，運(yùn)行也比較簡單，唯一的缺點(diǎn)可能是效率偏低一些。
還有是前面西子潔能介紹過的蒸汽儲(chǔ)熱，蒸汽儲(chǔ)熱又分為顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱。顯熱儲(chǔ)熱利用了部分蒸汽的熱量，它的系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜一些，因?yàn)樗旧砀约旱臒崃ο到y(tǒng)相耦合，存在能源損失，所以它的顯熱儲(chǔ)熱效率跟后面潛熱儲(chǔ)熱的效率相比低一些。
這是潛熱儲(chǔ)熱，潛熱儲(chǔ)熱是充分利用了蒸汽的潛熱，它的效率比較高，但是它的投資也相對(duì)高一些；應(yīng)用場景受限，因?yàn)樗鷻C(jī)組的關(guān)聯(lián)性比較高，它冷凝成水以后還要回到熱力系統(tǒng)，耦合起來相對(duì)比較復(fù)雜。
熔鹽儲(chǔ)能的運(yùn)營模式，其實(shí)現(xiàn)在各地的政策差異性比較大，我們要靈活地根據(jù)電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的政策，制定針對(duì)性的儲(chǔ)能方式，通過它的儲(chǔ)放過程，跟我們的機(jī)組、電網(wǎng)相耦合起來。
我們這里提了幾個(gè)案例，就是火電耦合熔鹽儲(chǔ)能的收益情況，這里列舉了山東180MWh熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目。因?yàn)樯綎|有電力現(xiàn)貨，每年大概有一千多個(gè)小時(shí)的零電價(jià)以下甚至負(fù)電價(jià)。
前段時(shí)間我去甘肅，甘肅出現(xiàn)了大概一兩千個(gè)小時(shí)，包括東北那邊電力現(xiàn)貨逐步實(shí)施以后，零電價(jià)、負(fù)電價(jià)也比較多，當(dāng)然有一些地方可能有些中長協(xié)議之類的?？傮w來說，現(xiàn)在峰谷差距越來越大。山東德州的180MWh的項(xiàng)目，我們采取了電驅(qū)熱以后，各種收益加起來一年大概是2700多萬。
這是江蘇配的240MWh的熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目，主要收益還是它的調(diào)峰、調(diào)頻，包括工業(yè)供汽收益，它這里也是選的熔鹽電蓄熱。因?yàn)殡娦顭岬恼{(diào)頻能力還是非常強(qiáng)的，不管是一次調(diào)頻還是二次調(diào)頻，這一塊的收益都非常好，能夠達(dá)到兩千多萬。
還有是針對(duì)沒有工業(yè)用汽的機(jī)組，比如河北南網(wǎng)的機(jī)組主要是采暖，而且它沒有工業(yè)供汽，所以它最后選擇熔鹽蒸汽蓄熱，而且采取的是蒸汽中的顯熱蓄熱，它的年收益比工業(yè)供汽少一些，大概是一千五百多萬。
前面講的幾個(gè)儲(chǔ)能規(guī)模差的不多，180MW/240MWh，收益是根據(jù)自身機(jī)組的特點(diǎn)包括它的應(yīng)用場景，它的收益也不太一樣。
對(duì)于我們用熔鹽來做火電靈活性改造來講，我覺得還是需要一廠一策，根據(jù)自己的情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的核算，包括我們先預(yù)估我們的儲(chǔ)熱容量，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的核算，再進(jìn)行投資回收期的分析，最終進(jìn)行后續(xù)的可研、改造工作。
從政策來看，2024年國家發(fā)改委、能源局就在文件里面，《關(guān)于建立健全電力輔助服務(wù)市場價(jià)格機(jī)制的通知》里面就提到了，從各地電網(wǎng)也基本反映出現(xiàn)在的調(diào)峰補(bǔ)貼政策慢慢降低，但電力現(xiàn)貨市場就逐漸起來了。我覺得電力現(xiàn)貨市場起來以后，對(duì)我們的儲(chǔ)能還是利好的，因?yàn)閺哪壳皝砜?，現(xiàn)在電力現(xiàn)貨有高有低，而且峰谷差比較大的地方正好是我們儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，尤其是儲(chǔ)熱大有可為的地方。
三、典型熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)及模塊式新技術(shù)
傳統(tǒng)的熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)包含單罐式、雙罐式。單罐式主要用于小型的小規(guī)模的儲(chǔ)能場景，雙罐主要用在光熱上，這個(gè)用了一二十年。還有就是我們近幾年開發(fā)的模塊化的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它像電磁一樣的，以模塊化的形式來呈現(xiàn)出來。
典型的雙罐式技術(shù)，剛才已經(jīng)說了有近20年的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟度非常高，穩(wěn)定性非常好，熱工研在罐這邊也做了很多工作，我后面會(huì)簡單說我們的案例。它的幾個(gè)核心的設(shè)備，包括長桿熔鹽泵、SGS、熔鹽儲(chǔ)罐，這幾個(gè)是它的核心設(shè)備。
模塊化的技術(shù)是熱工院和我們的合作伙伴近幾年一塊開發(fā)的專利技術(shù)，尤其在中小規(guī)模的場景下，它的占地、投資優(yōu)勢非常明顯。這項(xiàng)技術(shù)在去年2月份的時(shí)候被鑒定為國際領(lǐng)先水平。
這是模塊化的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊為一個(gè)因子，一列模塊叫一個(gè)單元，單元內(nèi)部是串聯(lián)連接，單元和單元之間是并聯(lián)連接。通過串并聯(lián)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了我們的規(guī)?；痛笕萘俊?/span>
這是它的簡單的適宜圖，包括電蓄熱和蒸汽蓄熱，流程相對(duì)比較簡單，相當(dāng)于一個(gè)直流鍋爐。
這是它的核心特點(diǎn)，包括：1.核心設(shè)備高可靠性。前面講了雙罐里面熔鹽泵是一個(gè)易損件，我們這個(gè)模塊化里面是沒有長短泵，用的是短桿泵；
2.蓄熱/放熱一體化。因?yàn)樗鼉?chǔ)放熱的換熱器是內(nèi)置的，所以儲(chǔ)放熱以后大量的電伴熱、疏鹽、熔鹽閥門就減少很多，所以它的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)也有所減少；
3.多單元并聯(lián)系統(tǒng)布置。它采取串并聯(lián)的方式，靈活性就更好了，如果一個(gè)單元出現(xiàn)問題，我們直接把它解列；
4.電、蒸汽蓄熱集成布置，獨(dú)立運(yùn)行。它可以實(shí)現(xiàn)電熱綜合布置，可以一部分電、一部分蒸汽，運(yùn)行靈活性比較強(qiáng)；
5.液固兩相儲(chǔ)熱介質(zhì)。我們這里面采取了液固兩相儲(chǔ)熱介質(zhì)，減少了熔鹽量的使用，降低了成本。同時(shí)熔鹽量少了之后也實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)的安全；
6.熔鹽安全可逆凝固。熔鹽在里面，因?yàn)樗膿Q熱器是內(nèi)置的，所以熔鹽是可以凝固的，這樣的話我們就不需要熔鹽電加熱器，它的能效也會(huì)得到提升；
7.系統(tǒng)可擴(kuò)展。因?yàn)槟K化的話，相對(duì)擴(kuò)展起來還是比較容易的；
8.節(jié)省投資。剛才我說了在中小規(guī)模的儲(chǔ)熱容量下，它還是具有一定的優(yōu)勢，大概可以減少投資10%左右；
9.綜合優(yōu)勢，包括模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，吊裝也比較方便，安裝效率比較高。
四、新型熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)示范項(xiàng)目
示范工程概況1：江蘇國信靖江電廠
這是全球首個(gè)以煤電耦合的熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目。這是熱工院節(jié)能中心2022年12月份投運(yùn)的，它主要用的是電蓄熱，解決調(diào)峰和調(diào)頻的問題，爬坡速率大于3%，這一塊的收益尤其是AGC的收益比較好。
示范工程概況2：北方魏家峁廠
這是國內(nèi)首個(gè)蒸汽蓄熱的項(xiàng)目，雖然龍山是首臺(tái)（套），但第一個(gè)用蒸汽蓄熱的還是魏家峁，既是國內(nèi)首個(gè)蒸汽蓄熱的項(xiàng)目，也是第一個(gè)模塊化的工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，2023年5月15日建成。因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)科技項(xiàng)目，里面攻克了低溫四元熔鹽、液固兩相蓄熱、儲(chǔ)放熱一體化蒸汽、熔鹽-給水換熱、高效承壓熱水儲(chǔ)熱等一系列的技術(shù)和裝備。
這是我們的魏家峁工藝流程圖，包含它怎么取熱、怎么釋熱、怎么回?zé)?，基本上都是跟它的凝結(jié)水系統(tǒng)相耦合的。這是魏家峁項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的調(diào)峰調(diào)頻能力的提升，調(diào)峰能力從40%降到25%，相當(dāng)于增加了15%的調(diào)峰能力；AGC響應(yīng)速率提升了0.5%。這是我們的一些運(yùn)行畫面，因?yàn)槭悄K化的，所以每個(gè)單元都是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，可以看到它的運(yùn)行非常靈活，操作起來也比較方便，獨(dú)立運(yùn)行是它非常重要的一個(gè)特點(diǎn)。這是魏家峁項(xiàng)目最后考核的第三方鑒定的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
示范工程概況3：華能山東德州電廠
這是300MW/180MWh德州項(xiàng)目，項(xiàng)目的調(diào)峰容量增加18萬，供汽能力80t/h，AGC響應(yīng)速率提升1.3左右。項(xiàng)目總投資八千萬左右，投資回收期大概3.6年，主要應(yīng)用了山東地區(qū)的負(fù)電價(jià)的政策，我本來跟電網(wǎng)供電，可能要給電網(wǎng)錢，現(xiàn)在我把不要錢的這部分電儲(chǔ)起來之后拿工業(yè)供汽，所以里外的賬相對(duì)比較好算。
德州這個(gè)項(xiàng)目采取了模塊化的熔鹽儲(chǔ)熱，它的一個(gè)特點(diǎn)是占地面積比較小。從這個(gè)圖里面可以看出熔鹽儲(chǔ)熱模塊就在圖的最右側(cè)的一個(gè)小方塊，其實(shí)它用的是機(jī)組跟前的一個(gè)綠化帶，項(xiàng)目總體占地面積才600平方米，所以對(duì)于很多城市電廠是非常友好的。如果是雙罐的話，根本布置不下，所以這也是模塊化一個(gè)比較大的特點(diǎn)。
德州項(xiàng)目也是我們國內(nèi)首次采取從發(fā)電機(jī)出口母線直接梯接一個(gè)儲(chǔ)能變的案例。
示范工程概況4：濟(jì)寧華源電廠
這是一個(gè)雙罐的項(xiàng)目，是我們節(jié)能中心承擔(dān)的。這個(gè)項(xiàng)目既有電又有蒸汽，50MW/100MWh，首個(gè)汽電融合的聯(lián)合蓄熱的項(xiàng)目。
示范工程概況5：華能海門電廠
前段時(shí)間我們節(jié)能中心在海門也開了一個(gè)推介會(huì)，這是60MW/120MWh，是首臺(tái)百萬機(jī)組耦合熔鹽儲(chǔ)熱的示范項(xiàng)目，也是采取雙罐、電蓄熱，主要還是解決火電機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻的問題。
五、新型熔鹽儲(chǔ)能再建項(xiàng)目簡介
項(xiàng)目1：山東安潤能源熔鹽儲(chǔ)能中心
這是魏橋下屬公司的2000兆瓦時(shí)的項(xiàng)目，也是目前全球最大的新能源電蓄熱項(xiàng)目，采取了雙罐熔鹽儲(chǔ)熱方式，這里面用的是300MW低壓和200MW高壓，這是600伏高壓這塊用得最多的、高壓最大的。這個(gè)項(xiàng)目納入了山東省2025綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。
雙罐電蓄熱項(xiàng)目現(xiàn)在用得比較多，因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目主要是消納綠電。目前很多要上新能源，上網(wǎng)的比較困難，很多地方不給新能源上網(wǎng)。一旦新能源上不了網(wǎng)，就要想到新能源的消納問題。魏橋是一個(gè)孤網(wǎng)，所以它上了很多新能源，我們上的熔鹽項(xiàng)目主要是消納它光伏這一塊的，這個(gè)只是魏橋其中的一期，可能后面魏橋還規(guī)劃更多的熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目。因?yàn)槲簶蜃鳛楦吆哪艿钠髽I(yè)，它做綠色低碳轉(zhuǎn)型也是迫在眉睫的。
項(xiàng)目2：達(dá)拉特旗增量配電網(wǎng)熔鹽儲(chǔ)能站
這是跟新能源耦合項(xiàng)目，這是華能系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)拉特旗工業(yè)園區(qū)的項(xiàng)目，是61MWx4h 244MWht，也是用綠電、光伏產(chǎn)生了棄電，用了熔鹽儲(chǔ)熱產(chǎn)生汽，然后供工業(yè)園區(qū)使用。產(chǎn)汽量11噸，量比較小，但是24小時(shí)不間斷使用。
六、總結(jié)與展望
熔鹽儲(chǔ)能用于熱電解耦供熱、調(diào)頻、調(diào)峰，以及取代未來燃煤鍋爐耦合新能源，實(shí)現(xiàn)中長期、大規(guī)模儲(chǔ)能，是一項(xiàng)非常有前途的儲(chǔ)能技術(shù)，是徹底解決火電機(jī)組運(yùn)行靈活性的“最后一公里”。
同時(shí),剛才也說了有很多新能源和熔鹽耦合的場景。西安熱工院在這一塊，通過過去七八年左右的時(shí)間，從熔鹽選型到材料研發(fā)、設(shè)備開發(fā)、系統(tǒng)集成到最后控制系統(tǒng)的研發(fā)，都做了很多工作，我們也力爭打造大規(guī)模、低成本的熔鹽儲(chǔ)能科技高地。也希望在場的廠家、技術(shù)大牛、高校可以跟我們一塊合作，共同一塊推進(jìn)熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的不斷進(jìn)步。
