中國儲能網(wǎng)訊：在內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗，漫長的海陸變遷不僅形成了溝壑縱橫、峁梁起伏的地貌，同時(shí)也孕育了“地下煤?！钡母火堎Y源。地處蒙、晉、陜交界，在溝壑峁梁間的魏家峁鎮(zhèn)，一種新的能源力量正肆意向上生長著。當(dāng)前，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的命題下，火電兜底保障的重要作用愈發(fā)凸顯，提升機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻能力成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的題中之義，熔鹽儲熱則打開了火電深度調(diào)峰的一扇窗，讓人們看到了儲能帶給電力系統(tǒng)的無限可能。
峁梁溝壑漾“新”風(fēng)
來到華能魏家峁煤電公司的生產(chǎn)廠區(qū)，白色的熔鹽儲熱裝置矗立在主廠房北側(cè)，與周圍的儲熱水罐相得益彰。這是國內(nèi)首臺套60萬千瓦及以上燃煤電廠耦合高溫蒸汽熔鹽儲熱系統(tǒng)示范工程。
“魏家峁熔鹽項(xiàng)目建設(shè)之初的首要任務(wù)是提升煤電機(jī)組深度調(diào)峰的能力，讓機(jī)組具備既能高也能低的能力?！闭劶拔杭裔垢邷卣羝埯}儲熱項(xiàng)目的緣起，魏家峁煤電公司副總經(jīng)理齊建平表示。隨著“雙碳”目標(biāo)的深入推進(jìn)，為充分挖掘火電深度調(diào)峰能力，靈活性改造成為火電行業(yè)發(fā)展的主旋律，魏家峁煤電公司也一直在積極探尋火電機(jī)組改造的新路徑。恰逢此時(shí)，西安熱工院研發(fā)的高溫蒸汽熔鹽儲熱技術(shù)走進(jìn)魏家峁煤電公司的視野中。2022年，魏家峁煤電公司與西安熱工院一拍即合，邁出了“煤電機(jī)組+熔鹽儲能”的第一步。
“最初研發(fā)團(tuán)隊(duì)給出了三套方案，經(jīng)過對比分析，結(jié)合魏家峁不需供熱的特性，最終確定了‘熔鹽儲熱+水儲熱’的技術(shù)方案?！蔽靼矡峁ぴ喉?xiàng)目負(fù)責(zé)人成汭珅介紹。煤電機(jī)組耦合熔鹽儲熱是利用熔鹽在升溫或降溫過程中的溫差來實(shí)現(xiàn)熱能存儲和釋放：當(dāng)機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)，可將煤電機(jī)組產(chǎn)生的高溫蒸汽通過梯級利用后儲存于熔鹽中；當(dāng)機(jī)組在中高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，再將儲存在熔鹽中的熱量釋放出來，直接用于機(jī)組發(fā)電的用熱環(huán)節(jié)。
該技術(shù)方案具有適用范圍廣、綠色環(huán)保、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，儲熱蒸汽的梯級利用，不僅極大提高了機(jī)組深度調(diào)峰的能力，保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，也解決了低負(fù)荷時(shí)存在的脫硝煙溫低、輔汽不足的問題，推動了火電行業(yè)的環(huán)保升級和可持續(xù)發(fā)展。
協(xié)同攻關(guān)打響發(fā)電熔鹽耦合“第一槍”
魏家峁煤電公司與西安熱工院的這場“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，打響了燃煤發(fā)電機(jī)組熔鹽儲熱的“第一槍”，填補(bǔ)了我國“熔鹽儲熱+熱水儲熱”輔助煤電調(diào)峰調(diào)頻的技術(shù)空白，也為魏家峁煤電機(jī)組靈活性改造打開了新思路。
不過，科技創(chuàng)新從來不是一蹴而就的，創(chuàng)新之路也并非一帆風(fēng)順。西安熱工院與魏家峁煤電公司一同摸索，在熔鹽儲熱這個(gè)新型儲能領(lǐng)域蹚出新路。
“我們整個(gè)團(tuán)隊(duì)也是摸著石頭過河，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題中不斷進(jìn)行迭代升級。甚至在正式投產(chǎn)前一個(gè)月，我們的熔鹽模塊還微調(diào)過一次。”成汭珅回憶說。雖然理論準(zhǔn)備和前期開發(fā)工作都做得很好，但終試時(shí)由于規(guī)模的差異，實(shí)際效果與預(yù)期目標(biāo)依然存在一定差距。為了保質(zhì)保量如期完成任務(wù)，科研人員一絲都不敢懈怠，聯(lián)調(diào)聯(lián)試后，所有項(xiàng)目工程師均常駐魏家峁，直到看到試投運(yùn)數(shù)據(jù)和效果的那一刻，工程師們懸著的心才放下來。
隨著項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，難題也接踵而至。作為以混合熔鹽為儲熱介質(zhì)的儲能技術(shù)，熔鹽儲熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行與熔鹽介質(zhì)種類緊密相關(guān)。為此，華能結(jié)合各大高校優(yōu)勢科技，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液固兩相蓄熱材料和低溫四元配方新型熔鹽，架起了產(chǎn)學(xué)研用的橋梁。“雖然近年來熔鹽儲熱技術(shù)在光熱發(fā)電領(lǐng)域廣為熟知，但與煤電機(jī)組耦合卻鮮少應(yīng)用。”成汭珅表示，光熱發(fā)電領(lǐng)域的熔鹽主要為二元鹽，我們與北京工業(yè)大學(xué)等高校一道，創(chuàng)新性地將四元鹽研發(fā)成果應(yīng)用到煤電機(jī)組耦合中，使熔鹽具備更低熔點(diǎn)、更寬液體溫域、低腐蝕性的優(yōu)勢。
來到儲熱閥門隔壁的集控室設(shè)備間，筆者看到，運(yùn)行人員正通過數(shù)字運(yùn)行平臺有條不紊地觀察著儲熱系統(tǒng)各個(gè)部位的溫度、壓力等運(yùn)行數(shù)據(jù)。在看似簡單的儲能罐外表之下，熔鹽儲熱系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造卻極其復(fù)雜。為了更好地適應(yīng)新運(yùn)行系統(tǒng)帶來的改變，在正式投產(chǎn)之前，魏家峁煤電公司對集控中心、運(yùn)行和巡視檢修人員開展了一場為期兩周的全員專項(xiàng)培訓(xùn)?！皩τ诖蟛糠致毠ざ?，熔鹽儲熱尚屬新事物，我們一方面通過理論知識、工藝流程、操作規(guī)程等加強(qiáng)員工培訓(xùn)，同時(shí)，在培訓(xùn)過程中還會進(jìn)行應(yīng)急演練，提升突發(fā)事故應(yīng)對處理能力，守住安全生產(chǎn)的底線和紅線。”魏家峁煤電公司運(yùn)行部部長韓麗明強(qiáng)調(diào)。
從“魏家峁實(shí)踐”走向“全國經(jīng)驗(yàn)”
在各方聯(lián)合攻關(guān)下，2023年5月，國內(nèi)首套66萬千瓦煤電機(jī)組耦合蒸汽熔鹽儲熱調(diào)峰示范項(xiàng)目在華能魏家峁煤電公司成功投運(yùn)，打造了熔鹽蒸汽儲熱技術(shù)在火電靈活性改造領(lǐng)域的新范式。
“投運(yùn)消息一出，我的電話都被打‘爆’了，系統(tǒng)內(nèi)外的同行都想打探效果。”作為最早參與項(xiàng)目的人員之一，魏家峁煤電公司生產(chǎn)管理部陳康樂激動地說。
如今時(shí)隔一年，又是一年五月天，綻放在黑色大地上的純白之花依然奪目?！按笠?guī)模熔鹽儲熱系統(tǒng)與火電機(jī)組的耦合應(yīng)用，不僅優(yōu)化了火電運(yùn)行模式，還降低燃煤消耗，延長設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化?！标惪禈愤€算了一筆賬，項(xiàng)目運(yùn)行后，機(jī)組調(diào)峰的額定負(fù)荷從60%提升到75%，機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)速率提升0.5%額定負(fù)荷/分鐘以上，全年可增加新能源消納電量6億千瓦時(shí)，節(jié)約燃煤18萬噸，減排二氧化碳30萬噸，理想狀態(tài)下每年可為全廠增加收益超1000萬元。
熔鹽蒸汽與火電機(jī)組的耦合創(chuàng)新，不僅成為魏家峁探索全面參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)的有力支撐，項(xiàng)目的建成及投運(yùn)也成為新型儲能落地的急先鋒，為國內(nèi)同類型燃煤發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰改造提供了全新的解決方案?！澳壳?，一批熔鹽儲熱火電靈活性改造項(xiàng)目已經(jīng)開始推進(jìn)，華能在德州、海門等電廠的熔鹽儲能項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃已經(jīng)啟動，下半年，北方公司達(dá)拉特旗增量配電網(wǎng)熔鹽儲熱項(xiàng)目也將有新的進(jìn)展，當(dāng)然還有江蘇蘇龍熱電等部分華能系統(tǒng)外的公司也在與我們接洽?！背蓻I珅表示。更重要的是，隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對儲能裝置、煙氣加熱器等下游產(chǎn)業(yè)的帶動和促進(jìn)作用也大大增強(qiáng)，將有力推動全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作與技術(shù)融合。
可以說，這支從魏家峁盛放的花，正在更多的地方生根發(fā)芽。華能魏家峁煤電公司將新質(zhì)生產(chǎn)力的“魏家峁實(shí)踐”礪行致遠(yuǎn)，把百煉成鋼的熔鹽儲熱經(jīng)驗(yàn)輸送到各地電力系統(tǒng)，讓“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同的智慧成為推進(jìn)“風(fēng)光火儲”一體發(fā)展的力量，匯聚起新質(zhì)生產(chǎn)力蓬勃向上的澎湃動能！
筆者手記
五月是什么顏色？
暮春淺夏，繾綣的春風(fēng)還未走遠(yuǎn)，初夏的爛漫已躍上枝頭。在華能魏家峁煤電公司，五月，是蜿蜒流動的黑，蓬勃跳躍的綠，是一望無垠的白，也是澄澈浩瀚的藍(lán)。
在華能魏家峁，有煤電機(jī)組里燃燒著的“黑”色煤炭和儲能罐中流動著的“白”色熔鹽，這里有最優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，也有最硬核的能源科技，這里集聚著能源由現(xiàn)在向未來的強(qiáng)大力量。
在華能魏家峁，成片的光伏板下綠浪綿延，形成獨(dú)具魏家峁特色的綠色經(jīng)濟(jì)，綠草無邊際、青山多嫵媚，“綠水青山就是金山銀山”的聲音響徹峁梁溝壑間。
在華能魏家峁，我看到澄澈浩瀚的“藍(lán)”圖，一輛輛智能駕駛換電卡車正從這里駛出，智能化礦山的藍(lán)圖在這里繪就，新的能源希望在這里升騰。
在魏家峁，我真實(shí)地感受到黑色的血液與綠色的脈動，也更加真切地體會到中華之能所蘊(yùn)含的巨大能量，深刻把握發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的底層邏輯，華能在黑與白的底色中，開出綠色的花、長出紅色的果實(shí)、繪就宏偉“藍(lán)”圖，一幅波瀾壯闊的能源畫卷正徐徐鋪開。
