图：王伟
一、项目背景
截止 2023 年底，全国发电总装机容量为 29.2 亿千瓦。其中，非化石能源达 14.7 亿千瓦，且非化石能源发电装机首次超过了火电装机规模，其占总装机容量的比重也首次超过了 50%。火电装机为 13.9 亿千瓦，其中煤电 11.6 亿千瓦，占总装机的 39.9%，煤电装机占比首次降至 40%以下。然而，煤电提供了接近 60%的电量以及 70%以上的调峰任务。
如下图所示，在新型能源体系里，煤电充当着电力安全保障的“压舱石”角色，肩负着基础保障的“重担”。
二、火电机组灵活性技术需求分析
近年来一直着重强调煤电的“三改联动”，具体包含节能、供热以及灵活性这三个部分。可以预料到，伴随电源结构的发生变化，煤电机组进行灵活性改造的进程肯定会加快。
王伟表示，什么是灵活性呢？煤电机组的灵活性主要包括深度调峰、快速爬坡和快速启停。其中，快速启停是改造的终极目标，也就是启停调峰。就目前的实际情况来看，灵活性目标的首要目的是降低机组的最小技术出力；其次是爬坡速率；再次是能够快速启停。
灵活发电技术体系包含三种主要技术。其一为热电解耦技术；其二是深度调峰技术；其三为储能调峰/调频技术。
高比例新能源长时间运行时，在新型储能系统尚未规模化应用之前，煤电在相当长时期内仍会扮演“稳定器”的角色。双碳目标对煤电产业形成了主要约束，以新能源为主体的新型电力系统建设需要煤电提供支撑，然而其主导地位会不断减弱，最终会长期处于“大容量、小电量、煤电+综合能源服务”的运营模式。
未来，煤电机组要成为怎样的电源呢？在整个电网中要承担怎样的角色呢？王伟称，煤电机组需成为有价值的调节性电源，要朝着更安全、更低碳、更灵活、更多元、更高效的方向发展，还要开展综合能源服务，通过充分挖掘机组自身的潜力，增加储热储能，以此实现 0 到 100%之间的功率可调节，达到 5 到 6%Pe/min 的变负荷速率。
三、储能技术研究现状
王伟称，电网对煤电机组灵活性的需求在逐年迅速提升。煤电机组因其自身的调节特性，特别是供热机组，其灵活性调节能力受到限制。电网对煤电灵活性的急切需求与煤电机组自身灵活性能力的不足之间的矛盾越发显著。
储能技术的意义在于能够改变电能生产、输送和使用同步进行的这种模式，进而实现能源在时间维度上的错时利用。熔盐储热技术具备高安全性、低成本、大规模、长寿命以及易回收等特性，在应用于提高煤电机组的灵活性以及为高参数工业提供蒸汽等方面，具有独特的优势。
王伟称，西安热工研究院近些年来对熔盐储热技术领域的攻关以及科技研发予以高度重视。他们形成了完整的知识产权族群，仅熔盐储热相关的发明专利申请数量就达到 348 项，在国内处于首位。同时，他们积累了众多的知识产权，构建了较为完备的知识产权体系，为技术的快速推广奠定了坚实的基础。
四、熔盐储热技术应用研究
熔盐储热与煤电机组耦合分为以下三个环节：
加热环节有两种方案可供选择，分别是蒸汽加热和电加热。在蒸汽加热方面，可以考虑主蒸汽加热方案和再热蒸汽加热方案。而在电加热方面，则可以考虑从高厂变、高公变或者发电机出口取电。
储热环节中，低温熔盐的温度保持在 200℃上下，并且每天的温度下降幅度不会超过 1℃；高温熔盐的温度维持在 400℃左右，每天的温度下降量不会超过 2℃。
- 此时产生的蒸汽能够去往工业供汽或者采暖供汽。
电加热器能够充当可控负载，它可以全天以小功率运行，以此来辅助机组调频，并且能够同时响应一次调频和 AGC。
深调方式为：蒸汽发生系统全力运行，电加热器也全力运行。这样做一方面可以赚取调峰容量补贴，以应对测试；另一方面能够减少现货低价电上网的情况。
顶峰方式为：蒸汽发生系统处于满功率运行状态，而蒸汽加热器以及电加热器不运行或者以小功率运行。这样做的目的是确保机组能够多发点电并将其输送上网，多发一些高价电，从而增加顶峰时的收益。
熔盐储热耦合新能源发电技术
王伟称，在新能源发电存在上网困难的地区，能够利用风光弃电（或是现货交易市场的低谷电）来加热熔盐，把热量储存于熔盐之中。而对于有用电需求或者政策允许的区域，可以设置汽轮发电机组，熔盐储热系统的热量最终以电的形式再次输出。汽轮机全天以极低功率运行，倘若电网需要高负荷，汽轮发电机组就会满负荷发电，多发出高价电。
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