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CSPPLAZA光熱發電網訊：為保證新型電力系統實現穩(wen)健運行(xing)，我國(guo)提(ti)出了“兩(liang)個一(yi)體化”（在(zai)風(feng)光水火(huo)儲(chu)一(yi)體化、源網荷儲(chu)一(yi)體化）并積極建設布局綜合能源大基地項目。在(zai)此背景(jing)下，熔鹽儲(chu)熱(re)技術低成本(ben)、應用(yong)場(chang)景(jing)靈活(huo)多變、工(gong)作(zuo)溫度高等優勢備受關注(zhu)，盡管目前裝(zhuang)機(ji)較小，但其發展速(su)度快(kuai)，應用(yong)前景(jing)不可估(gu)量。

在2023年3月2日舉辦的中國第四屆儲熱大會上，中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司總工程師助理徐斌就《綜合能源基地熔鹽儲熱技術應用》作了主題報告，詳細介紹了熔鹽儲熱技術在火電機組的深調+頂峰、退役火電機組改造為儲能調峰電站、退役火電機組改造為可供熱的儲能調峰電站三種應用場景下的技術思路。

圖：中國電力工程顧問集團(tuan)西北電力設計院(yuan)有限(xian)公(gong)司總工程師助理 徐斌

國內傳統新能源消納當前面臨的困難

徐斌(bin)表示，結合2021年2月25日國家(jia)發(fa)改委(wei)、國家(jia)能(neng)源(yuan)局研究(jiu)發(fa)布(bu)的(de)《關(guan)于推進電力源(yuan)網荷儲一體(ti)化(hua)和(he)多能(neng)互補發(fa)展的(de)指導意見》相關(guan)要(yao)求，一體(ti)化(hua)基地在頂層(ceng)設計(ji)上主要(yao)需要(yao)考慮以(yi)下原則(ze)：一是優先新能(neng)源(yuan)開發(fa)；二是加強一體(ti)化(hua)項目(mu)調節(jie)能(neng)力；三是要(yao)確保一體(ti)化(hua)項目(mu)及通(tong)道(dao)經濟性好；四是保證安(an)全可靠性高。

關(guan)于綜合(he)能源基地存在的問題，徐(xu)斌指出主(zhu)要有以下幾點：一(yi)是(shi)送(song)(song)端配(pei)套新能源電(dian)(dian)量占比偏(pian)低；二(er)是(shi)部分(fen)點對(dui)網(wang)外(wai)送(song)(song)通(tong)道利(li)用程度較低（50%-65%）；三是(shi)水(shui)電(dian)(dian)豐(feng)枯期(qi)處理(li)差異明顯，外(wai)送(song)(song)通(tong)道枯期(qi)利(li)用率低；四是(shi)送(song)(song)端電(dian)(dian)源互補(bu)協調難(nan)度大(da)，隸(li)屬(shu)不(bu)同，缺乏(fa)統(tong)籌；五是(shi)發(fa)展(zhan)模式不(bu)統(tong)一(yi)，各方利(li)益主(zhu)體分(fen)歧大(da)。

針對上述問題，徐斌表示當(dang)前亟需(xu)經濟的(de)儲(chu)能技術，可(ke)利用(yong)存(cun)量常規(gui)電(dian)源(yuan)，合(he)理配置儲(chu)能，統籌各類(lei)電(dian)源(yuan)規(gui)劃、設計、建設、運營，優先(xian)發展新能源(yuan)，積極實施存(cun)量“風光水(shui)火(huo)儲(chu)一(yi)體(ti)化”提(ti)升，穩(wen)妥(tuo)推進增(zeng)(zeng)量“風光水(shui)(儲(chu))一(yi)體(ti)化”，探索增(zeng)(zeng)量“風光儲(chu)一(yi)體(ti)化”，嚴(yan)控增(zeng)(zeng)量“風光火(huo)(儲(chu))一(yi)體(ti)化”。

對于(yu)(yu)存量新能(neng)(neng)源項目(mu)，結合新能(neng)(neng)源特性、受端系統消納空間(jian)，研究論(lun)證增加儲能(neng)(neng)設施(shi)的必要性和可(ke)行性。對于(yu)(yu)增量風光儲一體化，優(you)化配套儲能(neng)(neng)規模，充分發揮配套儲能(neng)(neng)調(diao)峰、調(diao)頻作用，最小(xiao)化風光儲綜合發電成本，提升綜合競(jing)爭力。

儲熱在目前儲能裝機中占比較小，但發展較快！

據徐(xu)斌介紹，大型(xing)的主要儲(chu)能(neng)形式有(you)抽蓄、電化學和(he)(he)熱儲(chu)，根據2020年的相關數據，目(mu)前90%是抽水蓄能(neng)，7%左右是電化學，剩(sheng)下的儲(chu)熱和(he)(he)壓縮空氣占2%-3%。

其(qi)(qi)中(zhong)，抽(chou)水蓄能(neng)技(ji)術相對成熟、使(shi)用壽(shou)命長、功率容量大(da)，但其(qi)(qi)對于選(xuan)址的要求也相對較高，造(zao)價(jia)大(da)概是(shi)7500元/千瓦，算是(shi)中(zhong)規中(zhong)矩(ju)，同時其(qi)(qi)電電轉(zhuan)(zhuan)換效率比(bi)較高，所有的能(neng)量轉(zhuan)(zhuan)換其(qi)(qi)實(shi)就是(shi)機械(xie)能(neng)——勢能(neng)——電能(neng)，效率大(da)體(ti)是(shi)在75%左右(you)。

電化學儲能(neng)具有(you)能(neng)量密度高(gao)(gao)(gao)、循環壽命(ming)長、體(ti)積小、質量輕的(de)優(you)勢(shi)，但成本較高(gao)(gao)(gao)、容量會緩慢衰退(tui)、不耐受(shou)過充過放。“電化學儲能(neng)電電轉換效率比較高(gao)(gao)(gao)，可(ke)以(yi)達到90%以(yi)上，但它的(de)主要的(de)問題(ti)是成本比較高(gao)(gao)(gao)，千(qian)瓦時造價(jia)1500元(yuan)到1800元(yuan)左右，造價(jia)比較高(gao)(gao)(gao)。”徐(xu)斌指出。

壓(ya)(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)儲能近些年也(ye)比(bi)較熱(re)，它是把(ba)富余(yu)的(de)電(dian)能將空(kong)(kong)(kong)氣(qi)進行壓(ya)(ya)縮，分成(cheng)兩個(ge)能量，一個(ge)是壓(ya)(ya)力能（勢能），另一個(ge)是在(zai)(zai)(zai)壓(ya)(ya)縮過程(cheng)當(dang)中會產生熱(re)能，我們把(ba)熱(re)存儲起來，這樣(yang)高品(pin)質(zhi)的(de)電(dian)能就被變化成(cheng)低品(pin)質(zhi)的(de)壓(ya)(ya)力能了(le)，所以(yi)壓(ya)(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)儲能的(de)效率沒有抽蓄這么高。目(mu)前壓(ya)(ya)縮空(kong)(kong)(kong)氣(qi)的(de)建設(she)成(cheng)本(ben)約在(zai)(zai)(zai)7千(qian)多塊錢每千(qian)瓦，效率在(zai)(zai)(zai)60%-70%的(de)水平，總(zong)體和(he)抽蓄相當(dang)。

而熱(re)(re)儲(chu)能(neng)是把高品(pin)質的電能(neng)轉換(huan)為低品(pin)質的熱(re)(re)能(neng)，如果需要再把熱(re)(re)能(neng)轉換(huan)為電能(neng)效(xiao)率(lv)就(jiu)會比(bi)較低一些(xie)（火電效(xiao)率(lv)在40%左(zuo)右）。儲(chu)熱(re)(re)的特點就(jiu)是相比(bi)其它幾(ji)種儲(chu)能(neng)技術成本(ben)比(bi)較低，儲(chu)能(neng)形式多樣，可(ke)靈活滿足不(bu)同場景要求，規模(mo)效(xiao)應(ying)明顯，但是一般系統(tong)相對(dui)復雜。

參考上圖(tu)，徐(xu)斌表示，“這是(shi)我們做汽側儲(chu)(chu)能基本的思路，其中冷庫中使用(yong)的熔鹽(yan)是(shi)二元鹽(yan)（圖(tu)中藍色儲(chu)(chu)罐，運行(xing)溫度290℃），我們把不(bu)用(yong)的廢電或(huo)者(zhe)是(shi)需要抽的抽濕(shi)氣通(tong)過換熱(re)器把熱(re)量傳(chuan)遞給熱(re)庫（圖(tu)中紅色儲(chu)(chu)罐，工作溫度為565℃），也是(shi)常規光(guang)熱(re)系統(tong)(tong)的運行(xing)溫度。需要放熱(re)的時候，熱(re)庫通(tong)過換熱(re)器把熱(re)量傳(chuan)遞給汽水系統(tong)(tong)變(bian)成過熱(re)蒸汽，通(tong)過汽輪機做功帶(dai)動發電機發電，這是(shi)整套熱(re)力學循環。”

熔鹽儲能技術耦合火電機組的三種應用思路

1、火電機組深調+頂峰

徐斌介紹(shao)：“在(zai)火(huo)力(li)發電(dian)的(de)汽水循(xun)環中，汽輪機做完(wan)功(gong)的(de)乏汽通(tong)過冷凝器，從汽體(ti)變成液(ye)體(ti)，冷卻(que)到(dao)(dao)液(ye)體(ti)，用給水泵把壓力(li)加起來之后在(zai)鍋爐中吸熱(re)變成過熱(re)蒸汽，在(zai)汽輪機高壓缸做功(gong)，做完(wan)功(gong)再回到(dao)(dao)鍋爐吸熱(re)，再到(dao)(dao)低壓缸或(huo)者是中壓缸做功(gong)，這(zhe)就是標準的(de)火(huo)電(dian)機組的(de)汽水循(xun)環。”

“我們知(zhi)道現在火(huo)電機(ji)組(zu)深(shen)調最(zui)困難是鍋(guo)(guo)爐(lu)，汽輪機(ji)往下調，調到20%問題不(bu)大，但(dan)鍋(guo)(guo)爐(lu)有(you)最(zui)低(di)穩燃(ran)負荷要求（30%左右），低(di)于(yu)這個(ge)負荷就會(hui)有(you)很多問題，首先(xian)是干(gan)濕態轉(zhuan)換(huan)的問題，再下來(lai)流量(liang)太小(xiao)鍋(guo)(guo)爐(lu)的水冷壁(bi)進去的水分布(bu)就不(bu)均勻，有(you)可(ke)能會(hui)造成(cheng)個(ge)別地方(fang)局部的超溫(wen)，對鍋(guo)(guo)爐(lu)安全性有(you)影響。

所(suo)以我們當時想的(de)(de)(de)是(shi)汽(qi)輪機(ji)要(yao)調20%沒有(you)(you)(you)什么問題，從(cong)鍋爐的(de)(de)(de)穩燃負荷(he)35%-20%之間，這(zhe)15%的(de)(de)(de)熱量(liang)我們抽(chou)出來(lai)(lai)用(yong)熔鹽加(jia)熱起來(lai)(lai)，將冷庫(ku)(ku)中(zhong)熔鹽用(yong)熔鹽泵打起來(lai)(lai)，經(jing)過循環存(cun)到熱庫(ku)(ku)把(ba)它存(cun)起來(lai)(lai)，這(zhe)就是(shi)我們完成了一(yi)個功能深調。”徐斌說。“再來(lai)(lai)說下頂(ding)峰(feng)，當大基地所(suo)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)火(huo)電機(ji)組都開(kai)起來(lai)(lai)，晚高(gao)峰(feng)沒有(you)(you)(you)光伏風電了，所(suo)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)機(ji)組都開(kai)起來(lai)(lai)還是(shi)不能滿足(zu)要(yao)求的(de)(de)(de)時候，這(zhe)時候就有(you)(you)(you)了頂(ding)峰(feng)的(de)(de)(de)要(yao)求，就會再上一(yi)臺(tai)小機(ji)，用(yong)于頂(ding)上晚上兩三個小時晚高(gao)峰(feng)的(de)(de)(de)用(yong)電需要(yao)。”

就該技(ji)術思路(lu)的(de)(de)(de)效率來看，徐(xu)斌介紹(shao)道：“通過模擬計算，電(dian)(dian)電(dian)(dian)效率現在算出來是50%-60%，這個效率還是可以(yi)(yi)的(de)(de)(de)；因為我們(men)沒(mei)有(you)能源從高品(pin)質到低(di)品(pin)質轉化的(de)(de)(de)過程(cheng)，直(zhi)接把火電(dian)(dian)的(de)(de)(de)蒸汽以(yi)(yi)熱能形(xing)式進行存(cun)儲，然后(hou)被(bei)存(cun)儲熱能最(zui)后(hou)還回到氣體循環(huan)去做功，所以(yi)(yi)沒(mei)有(you)能源品(pin)質轉換(huan)的(de)(de)(de)過程(cheng)，所以(yi)(yi)效率還是可以(yi)(yi)的(de)(de)(de)。”

投資方面，徐斌以(yi)2x660MW機(ji)組為例(li)進(jin)行了介紹，在提供(gong)4h200MW出力的條(tiao)件下，系統(tong)(tong)總(zong)(zong)費(fei)用(yong)為約7億元，以(yi)單位(wei)kW計(ji)算，全廠(chang)總(zong)(zong)單位(wei)造價為約3500元/kW。單就儲(chu)熱系統(tong)(tong)來說，配(pei)置了約2300MWh的熔鹽儲(chu)能(neng)系統(tong)(tong)，主要包括熔鹽和熔鹽儲(chu)罐，這部分費(fei)用(yong)約2.7億元，以(yi)單位(wei)kWh計(ji)算，儲(chu)能(neng)部分的單位(wei)造價為120元/kWh，約占總(zong)(zong)投資的38%。

徐斌(bin)對(dui)此(ci)解釋道：“單位(wei)千瓦(wa)造(zao)價3500塊(kuai)錢，這是加了增容(rong)小(xiao)機(ji)和冷(leng)卻系(xi)(xi)(xi)統和小(xiao)機(ji)系(xi)(xi)(xi)統情(qing)況(kuang)(kuang)下，如(ru)果不考慮小(xiao)機(ji)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下光有熔(rong)(rong)鹽系(xi)(xi)(xi)統，造(zao)價200塊(kuai)錢左(zuo)右/kWh，現在整(zheng)個熔(rong)(rong)鹽系(xi)(xi)(xi)統造(zao)價提高了，在300-400塊(kuai)錢/kWh。對(dui)比來看，熔(rong)(rong)鹽儲熱系(xi)(xi)(xi)統效率(lv)雖然不如(ru)電化學，但是電化學造(zao)價約1000元/kWh，造(zao)價方面具(ju)有很大優勢的(de)(de)熔(rong)(rong)鹽儲熱技術也有自(zi)身應用(yong)的(de)(de)優勢和場景。”

2、退役火電機組改造為儲能調峰電站

退(tui)(tui)役(yi)火(huo)電機(ji)(ji)(ji)(ji)組改造為儲能調峰(feng)電站（如下(xia)圖(tu)所示，黃色區域(yu)是鍋爐(lu)，粉色區域(yu)是汽(qi)機(ji)(ji)(ji)(ji)），針對需(xu)要退(tui)(tui)役(yi)的機(ji)(ji)(ji)(ji)組我們(men)可(ke)以還利用原有的熱(re)(re)(re)網，只是將(jiang)鍋爐(lu)部分刪掉(diao)，新建熔鹽電加熱(re)(re)(re)系(xi)統，利用低(di)谷電/棄電為熱(re)(re)(re)源(yuan)，在需(xu)要的時(shi)候把熱(re)(re)(re)存起(qi)來(lai)進(jin)入熱(re)(re)(re)罐(guan)，需(xu)要調峰(feng)的時(shi)候熱(re)(re)(re)量通過換熱(re)(re)(re)器變成(cheng)蒸汽(qi)，然后(hou)推動汽(qi)輪機(ji)(ji)(ji)(ji)做功。

徐斌指出，現在一些在建(jian)的(de)光熱電(dian)站也計劃配置電(dian)加熱器，因為光熱電(dian)廠的(de)電(dian)價補貼(tie)沒有(you)了(le)，在綜(zong)合(he)能(neng)(neng)源基地(di)中像新(xin)疆以(yi)1：9配新(xin)能(neng)(neng)源——1份(fen)光熱配9份(fen)新(xin)能(neng)(neng)源；大家為了(le)新(xin)能(neng)(neng)源指標還(huan)要(yao)配光熱，但(dan)考慮到盈利(li)性大家都盡量把(ba)成(cheng)本最高的(de)鏡場(chang)的(de)成(cheng)本往小去壓，但(dan)是(shi)儲能(neng)(neng)的(de)時長又是(shi)國(guo)家規定(ding)好的(de)，所以(yi)鏡場(chang)和儲能(neng)(neng)就不匹(pi)配了(le)。現在通過(guo)加一些熔鹽電(dian)加熱系統(tong)，如果整(zheng)個綜(zong)合(he)能(neng)(neng)源基地(di)現在出現棄(qi)電(dian)，就可以(yi)把(ba)棄(qi)電(dian)變成(cheng)熱再(zai)回(hui)去。

以(yi)2*300MW系(xi)統為例(li)進(jin)行了介紹（如上圖），左側(ce)(ce)是1號(hao)機(ji)，右(you)側(ce)(ce)是2號(hao)機(ji)，儲熱量是6000MWh，改造目標是調(diao)峰4h；占地方面是利用原有(you)鍋爐及其輔機(ji)區(qu)域能(neng)夠滿足熔(rong)鹽罐和換(huan)熱器(qi)用地需(xu)要(yao)，同時利用原有(you)煤倉(cang)間區(qu)域布(bu)置電加(jia)熱器(qi)。

徐斌表示：“效(xiao)率(lv)(lv)方(fang)面，高(gao)(gao)品質(zhi)的電(dian)(dian)(dian)(dian)能變成低(di)品質(zhi)的熱效(xiao)率(lv)(lv)很高(gao)(gao)，幾(ji)乎沒有(you)什(shen)么損(sun)(sun)失，97%都是電(dian)(dian)(dian)(dian)損(sun)(sun)失；而從低(di)品質(zhi)的熱回到高(gao)(gao)品質(zhi)的電(dian)(dian)(dian)(dian)損(sun)(sun)失很大，我們超(chao)高(gao)(gao)機組(zu)熱電(dian)(dian)(dian)(dian)效(xiao)率(lv)(lv)可以達到45-46%，亞臨界機組(zu)要低(di)一些(xie)，能量利用率(lv)(lv)大概(gai)在40%左右，整體(ti)方(fang)案造價920元/kW。”

3、退役火電機組改造為可供熱的儲能調峰電站

第(di)三個應用場景是將退(tui)役火電機(ji)組(zu)改(gai)造(zao)成可(ke)供熱的儲能(neng)調峰(feng)電站(zhan)，即利用退(tui)役/關(guan)停機(ji)組(zu)改(gai)造(zao)為可(ke)供熱的儲能(neng)電站(zhan)，提高(gao)整體(ti)循環效(xiao)率。

徐斌(bin)表(biao)示：“如上(shang)邊的介紹，在綜合(he)能源(yuan)基地里面(mian)將棄電(dian)結合(he)電(dian)加(jia)熱然后再根據需要調峰的效率太低(di)了，只有(you)(you)40%左(zuo)右，怎么樣才能盈利？我們(men)給業主算(suan)過，利用熔鹽電(dian)加(jia)熱器必(bi)須(xu)2.5度(du)電(dian)進(jin)來才能出1度(du)電(dian)進(jin)去，波(bo)峰波(bo)谷(gu)之間的價差(cha)要達(da)到2倍以(yi)上(shang)才有(you)(you)可能盈利，而且這還沒(mei)有(you)(you)算(suan)投(tou)入；如果回收的棄電(dian)必(bi)須(xu)重(zhong)新變(bian)到電(dian)去，必(bi)須(xu)波(bo)峰波(bo)谷(gu)的價差(cha)要達(da)到一定的程(cheng)度(du)才可以(yi)盈利。”

徐斌指出：“如(ru)果(guo)綜(zong)合(he)能(neng)源(yuan)基地還有(you)(you)供(gong)熱的(de)需求就不一樣了(le)，這種情(qing)況(kuang)下(xia)能(neng)源(yuan)利用(yong)效率可(ke)以(yi)(yi)達(da)到(dao)很高。我們(men)可(ke)以(yi)(yi)看(kan)到(dao)還是這個系(xi)統，我們(men)用(yong)背壓(ya)機替代純凝(ning)機組(zu)（循(xun)環(huan)水的(de)水溫相應會提高），把循(xun)環(huan)水儲存起來(lai)后然(ran)后再利用(yong)循(xun)環(huan)水去供(gong)熱，這樣冷(leng)端的(de)損(sun)失就沒有(you)(you)了(le)。我們(men)可(ke)以(yi)(yi)看(kan)到(dao)這種情(qing)況(kuang)下(xia)能(neng)源(yuan)利用(yong)效率達(da)到(dao)85%以(yi)(yi)上，相比第二種應用(yong)場(chang)景投資每千瓦也就多(duo)了(le)60塊錢，只是多(duo)了(le)熔(rong)鹽罐(guan)和汽(qi)輪機高背壓(ya)改造的(de)成本。”