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在內蒙古準格爾旗，漫長的(de)(de)(de)海陸變遷(qian)不(bu)僅形成了(le)溝(gou)壑縱(zong)橫、峁(mao)梁(liang)起伏的(de)(de)(de)地貌，同時(shi)也孕育了(le)“地下煤(mei)海”的(de)(de)(de)富饒資源(yuan)。地處蒙、晉、陜(shan)交界(jie)，在溝(gou)壑峁(mao)梁(liang)間的(de)(de)(de)魏家峁(mao)鎮，一種新的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)力(li)量正肆意向上生(sheng)長著(zhu)。當前，在構建新型電(dian)力(li)系統的(de)(de)(de)命題(ti)(ti)下，火電(dian)兜底保障的(de)(de)(de)重要作用愈發凸顯，提升機組調峰調頻能(neng)力(li)成為行業高質量發展的(de)(de)(de)題(ti)(ti)中之義，熔鹽(yan)儲熱則打(da)開了(le)火電(dian)深(shen)度調峰的(de)(de)(de)一扇窗，讓人們(men)看到了(le)儲能(neng)帶給電(dian)力(li)系統的(de)(de)(de)無限可能(neng)。

峁梁溝壑漾“新”風

來到華(hua)能魏家峁(mao)煤電公司的(de)(de)生產廠(chang)區，白色的(de)(de)熔鹽(yan)儲熱裝置矗立在主廠(chang)房北側，與(yu)周圍的(de)(de)儲熱水罐相得益彰。這是國內首臺套60萬(wan)千(qian)瓦(wa)及(ji)以上燃煤電廠(chang)耦(ou)合高溫蒸汽熔鹽(yan)儲熱系統示范工程。

“魏(wei)(wei)家峁(mao)熔(rong)鹽(yan)(yan)項(xiang)目(mu)建(jian)設之初的(de)首要任務是提升(sheng)煤電(dian)(dian)機(ji)組(zu)深度調(diao)峰的(de)能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)，讓機(ji)組(zu)具(ju)備既能(neng)(neng)(neng)高也能(neng)(neng)(neng)低(di)的(de)能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)。”談及魏(wei)(wei)家峁(mao)高溫蒸汽熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)熱項(xiang)目(mu)的(de)緣起，魏(wei)(wei)家峁(mao)煤電(dian)(dian)公司(si)(si)副總(zong)經理(li)齊(qi)建(jian)平表示。隨著“雙(shuang)碳(tan)”目(mu)標的(de)深入推(tui)進，為充分挖掘火(huo)電(dian)(dian)深度調(diao)峰能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)，靈活(huo)性改造成為火(huo)電(dian)(dian)行業發(fa)展的(de)主旋律，魏(wei)(wei)家峁(mao)煤電(dian)(dian)公司(si)(si)也一(yi)直在積極探(tan)尋火(huo)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)改造的(de)新路(lu)徑。恰逢此時，西(xi)(xi)安熱工(gong)院研(yan)發(fa)的(de)高溫蒸汽熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)熱技術走進魏(wei)(wei)家峁(mao)煤電(dian)(dian)公司(si)(si)的(de)視野中。2022年(nian)，魏(wei)(wei)家峁(mao)煤電(dian)(dian)公司(si)(si)與西(xi)(xi)安熱工(gong)院一(yi)拍即合，邁出了“煤電(dian)(dian)機(ji)組(zu)+熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)”的(de)第一(yi)步。

“最初研發團隊給出了三套方案，經過對(dui)比分析(xi)，結合魏家峁不需(xu)供熱(re)的特(te)性，最終確定了‘熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)+水儲熱(re)’的技術方案。”西安熱(re)工院項目負責人成汭珅(shen)介紹。煤電(dian)機(ji)組(zu)耦合熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)是利(li)用(yong)熔(rong)鹽(yan)在(zai)升溫或降溫過程中的溫差(cha)來(lai)實現(xian)熱(re)能(neng)存儲和釋放(fang)：當機(ji)組(zu)在(zai)低負荷(he)時(shi)，可將煤電(dian)機(ji)組(zu)產生的高(gao)溫蒸汽通(tong)過梯級利(li)用(yong)后儲存于熔(rong)鹽(yan)中；當機(ji)組(zu)在(zai)中高(gao)負荷(he)運行時(shi)，再將儲存在(zai)熔(rong)鹽(yan)中的熱(re)量釋放(fang)出來(lai)，直(zhi)接用(yong)于機(ji)組(zu)發電(dian)的用(yong)熱(re)環節。

該(gai)技術方案(an)具有適用范圍廣、綠色(se)環保、安全穩(wen)定(ding)等優點(dian)，儲熱蒸汽的(de)梯級(ji)利用，不僅極(ji)大提(ti)高(gao)了(le)(le)機(ji)組深度(du)調(diao)峰的(de)能力(li)，保障了(le)(le)電網安全穩(wen)定(ding)運(yun)行的(de)同時(shi)，也解決(jue)了(le)(le)低負荷(he)時(shi)存在(zai)的(de)脫硝(xiao)煙溫低、輔汽不足的(de)問題，推動了(le)(le)火(huo)電行業(ye)的(de)環保升級(ji)和可持續發展。

協同攻關 打響發電熔鹽耦合“第一槍”

魏家峁煤(mei)電(dian)公司(si)與西安熱(re)工院的這(zhe)場(chang)“強(qiang)強(qiang)聯合(he)”，打響了燃煤(mei)發電(dian)機組(zu)熔(rong)鹽儲熱(re)的“第一槍”，填補(bu)了我(wo)國“熔(rong)鹽儲熱(re)+熱(re)水儲熱(re)”輔(fu)助煤(mei)電(dian)調(diao)峰調(diao)頻的技術空白，也為魏家峁煤(mei)電(dian)機組(zu)靈活(huo)性改造(zao)打開了新(xin)思路。

不過，科技創(chuang)新(xin)從來不是一蹴而(er)就的(de)，創(chuang)新(xin)之(zhi)路(lu)也(ye)并非一帆風順。西(xi)安熱工院與(yu)魏家(jia)峁煤電(dian)公司一同摸索，在熔(rong)鹽儲熱這個新(xin)型儲能領(ling)域蹚出新(xin)路(lu)。

“我(wo)(wo)們整個(ge)(ge)團(tuan)隊也是摸著(zhu)石(shi)頭過河，在發現問(wen)題(ti)和(he)解決(jue)問(wen)題(ti)中不斷進行迭代升級。甚至在正式投(tou)產前一(yi)個(ge)(ge)月，我(wo)(wo)們的(de)熔鹽模塊還微(wei)調過一(yi)次。”成汭珅回憶(yi)說。雖然(ran)理(li)論準(zhun)備(bei)和(he)前期開(kai)發工作都做得很好，但終(zhong)試時由于(yu)規模的(de)差異，實際效果與(yu)預期目(mu)(mu)標依然(ran)存在一(yi)定差距(ju)。為了保質保量如期完成任(ren)務，科研人員一(yi)絲都不敢懈怠，聯調聯試后，所有項目(mu)(mu)工程師(shi)(shi)均(jun)常駐(zhu)魏家峁，直到(dao)(dao)看到(dao)(dao)試投(tou)運數據和(he)效果的(de)那(nei)一(yi)刻，工程師(shi)(shi)們懸著(zhu)的(de)心才放下來。

隨著項目(mu)的持續推進，難(nan)題(ti)也接踵而至。作為(wei)以混合(he)(he)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)為(wei)儲(chu)熱介質的儲(chu)能技術(shu)，熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱系統(tong)的設計運(yun)行與熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)介質種類緊密相關(guan)。為(wei)此，華(hua)能結合(he)(he)各(ge)大(da)高(gao)校優(you)勢科技，研(yan)(yan)(yan)發出具有自主知識產權的液(ye)固(gu)兩(liang)相蓄熱材(cai)料和低溫(wen)四(si)元(yuan)配方新(xin)型熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)，架(jia)起了產學(xue)研(yan)(yan)(yan)用(yong)的橋梁。“雖(sui)然近年來熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱技術(shu)在光熱發電領(ling)域廣(guang)為(wei)熟知，但與煤電機組耦合(he)(he)卻鮮少應用(yong)。”成汭珅表示，光熱發電領(ling)域的熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)主要為(wei)二(er)元(yuan)鹽(yan)(yan)(yan)，我們與北京工業大(da)學(xue)等高(gao)校一道，創(chuang)新(xin)性地將四(si)元(yuan)鹽(yan)(yan)(yan)研(yan)(yan)(yan)發成果應用(yong)到煤電機組耦合(he)(he)中，使熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)具備更(geng)低熔(rong)(rong)(rong)點、更(geng)寬液(ye)體(ti)溫(wen)域、低腐(fu)蝕性的優(you)勢。

來到儲(chu)(chu)熱閥門(men)隔壁(bi)的(de)集(ji)控(kong)室設備間(jian)，筆者看到，運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)正通(tong)過數字(zi)運(yun)行(xing)平臺(tai)有條不紊地(di)觀察著(zhu)儲(chu)(chu)熱系(xi)統(tong)各個部(bu)位的(de)溫(wen)度(du)、壓力等(deng)(deng)運(yun)行(xing)數據。在(zai)(zai)看似簡單的(de)儲(chu)(chu)能(neng)罐外表之下，熔鹽(yan)儲(chu)(chu)熱系(xi)統(tong)內部(bu)構(gou)造卻(que)極其復雜。為了更好地(di)適(shi)應(ying)新運(yun)行(xing)系(xi)統(tong)帶來的(de)改變，在(zai)(zai)正式投產之前，魏家峁(mao)煤(mei)電(dian)公(gong)司對集(ji)控(kong)中心、運(yun)行(xing)和巡視檢修人(ren)員(yuan)開展(zhan)了一場為期兩(liang)周(zhou)的(de)全(quan)(quan)員(yuan)專項培訓。“對于(yu)大部(bu)分職工(gong)而言，熔鹽(yan)儲(chu)(chu)熱尚屬新事(shi)物，我們一方面通(tong)過理(li)論知(zhi)識、工(gong)藝流程、操作規程等(deng)(deng)加強(qiang)員(yuan)工(gong)培訓，同時，在(zai)(zai)培訓過程中還會(hui)進行(xing)應(ying)急演練，提升(sheng)突(tu)發事(shi)故應(ying)對處理(li)能(neng)力，守住安全(quan)(quan)生產的(de)底(di)線和紅線。”魏家峁(mao)煤(mei)電(dian)公(gong)司運(yun)行(xing)部(bu)部(bu)長(chang)韓麗明強(qiang)調。

從“魏家峁實踐”走向“全國經驗”

在各方聯合攻(gong)關(guan)下，2023年5月，國內首套(tao)66萬千瓦煤(mei)電機組耦合蒸汽熔鹽儲熱調峰示范項目在華能魏家峁(mao)煤(mei)電公司成功投(tou)運(yun)，打造了熔鹽蒸汽儲熱技術(shu)在火(huo)電靈活性改造領域的新(xin)范式。

“投運消息一出，我的電話(hua)都被打(da)‘爆’了(le)，系統內外的同行都想(xiang)打(da)探效果。”作為最(zui)早(zao)參與項目的人員之(zhi)一，魏家峁(mao)煤電公司生產管(guan)理部陳康樂激動地說。

如(ru)今時隔一年(nian)，又是一年(nian)五月天，綻放在黑色大地上的(de)純(chun)白之花依然奪目(mu)。“大規模熔鹽儲熱系(xi)統與火電(dian)機組(zu)的(de)耦合應(ying)用，不(bu)僅優化了火電(dian)運行(xing)模式(shi)，還降低燃煤消(xiao)耗，延長設備(bei)的(de)使用壽命，實現(xian)經濟(ji)效(xiao)益(yi)的(de)最大化。”陳康(kang)樂還算了一筆(bi)賬，項(xiang)目(mu)運行(xing)后，機組(zu)調(diao)峰(feng)的(de)額定負(fu)(fu)荷從60%提升(sheng)到(dao)75%，機組(zu)負(fu)(fu)荷響應(ying)速率(lv)提升(sheng)0.5%額定負(fu)(fu)荷/分鐘以(yi)上，全(quan)年(nian)可增加新能(neng)源消(xiao)納電(dian)量6億(yi)千瓦時，節約燃煤18萬(wan)噸(dun)，減排二氧(yang)化碳30萬(wan)噸(dun)，理想狀態下每年(nian)可為全(quan)廠(chang)增加收益(yi)超1000萬(wan)元。

熔(rong)鹽蒸汽與(yu)火電(dian)機組(zu)的(de)耦合創(chuang)新，不僅(jin)成(cheng)(cheng)為魏家峁(mao)探索全面參與(yu)電(dian)網調(diao)峰輔助服務的(de)有力支撐(cheng)，項目(mu)的(de)建成(cheng)(cheng)及投運也(ye)成(cheng)(cheng)為新型儲(chu)(chu)能落地的(de)急先鋒，為國內同類型燃煤發電(dian)機組(zu)深度調(diao)峰改(gai)造(zao)提供了(le)全新的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案。“目(mu)前(qian)，一批熔(rong)鹽儲(chu)(chu)熱火電(dian)靈活性改(gai)造(zao)項目(mu)已經(jing)開始推進，華能在(zai)德州、海門(men)等(deng)電(dian)廠的(de)熔(rong)鹽儲(chu)(chu)能項目(mu)建設規劃已經(jing)啟動(dong)，下(xia)半年(nian)，北方(fang)公(gong)司(si)達拉特(te)旗(qi)增(zeng)量配(pei)電(dian)網熔(rong)鹽儲(chu)(chu)熱項目(mu)也(ye)將有新的(de)進展(zhan)，當(dang)然還有江蘇(su)蘇(su)龍熱電(dian)等(deng)部分華能系統外的(de)公(gong)司(si)也(ye)在(zai)與(yu)我(wo)們接洽。”成(cheng)(cheng)汭(rui)珅表(biao)示(shi)。更重要(yao)的(de)是，隨著應(ying)用(yong)規模的(de)不斷擴大，對(dui)儲(chu)(chu)能裝置(zhi)、煙氣加熱器等(deng)下(xia)游產業(ye)的(de)帶動(dong)和促進作用(yong)也(ye)大大增(zeng)強，將有力推動(dong)全產業(ye)鏈的(de)協同合作與(yu)技(ji)術(shu)融合。

可以說，這(zhe)支從(cong)魏家(jia)峁盛放(fang)的(de)花(hua)，正在更(geng)多(duo)的(de)地方(fang)生根發(fa)芽。華能(neng)魏家(jia)峁煤電(dian)公司將新質生產力(li)的(de)“魏家(jia)峁實踐”礪行致(zhi)遠，把百煉成鋼的(de)熔(rong)鹽儲(chu)熱(re)經驗輸送到(dao)各(ge)地電(dian)力(li)系統(tong)，讓“產學(xue)研用”協同(tong)的(de)智慧成為推進“風光(guang)火儲(chu)”一體發(fa)展的(de)力(li)量，匯(hui)聚起新質生產力(li)蓬(peng)勃(bo)向上的(de)澎湃動能(neng)！

注：文｜武新苗 攝｜張志強 田龍飛 張靜 供稿：中國華能，有刪減。