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近日，第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在浙江杭州召開，西安熱工研究院節能中心汽輪機靈活運行技術研究所所長王偉出席會議并發表主題報告《熔鹽儲熱耦合煤電機組的創新實踐與經濟效益分析》。

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項目背景

王偉指出，自2015年首次參與光熱大會以來，團隊從學習、研發逐步走向實踐轉化，此次重點分享熔鹽儲熱耦合煤電機組的創新實踐與經濟效益。這一研究的大背景是國家“雙碳”目標——2020年9月習近平總書記提出“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標后，為能源電力行業高質量發展指明了方向。

截至2024年底，全國發電總裝機容量達33.5億千瓦，其中非化石能源19.5億千瓦，占比54.9%；火電14.4億千瓦，新能源裝機14.5億千瓦首次超過火電機組，其中煤電裝機11.9億千瓦，占比35.7%，且持續下降。盡管裝機占比不斷下降，煤電仍以不到40%的裝機提供約60%的發電量、70%的頂峰能力和近80%的調節能力，是電力安全保供的“壓艙石”。

近年來，電網頻率問題引發的安全事故愈發突出，甚至超過調峰能力不足導致的問題。

今年4月28日，西班牙和葡萄牙發生大規模停電，波及5000萬民眾。此前的4月16日，西班牙曾實現100%可再生能源供電，但事故當日風電出力驟降、光伏因高溫效率下降10%，導致6.4吉瓦電力缺口，而其儲能容量僅2.1吉瓦時（占電力需求0.3%），無法緩沖供需失衡。

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火電機組靈活性技術需求分析

王偉指出，隨著新能源占比提升，火電機組靈活性改造迫在眉睫，核心目標包括降低最小技術出力、提升爬坡速率、增強快速啟停能力，其中首要目標是降低最小技術出力，其次是爬坡速率，最后是快速啟停。

當前，純凝工況下煤電機組最小技術出力國際先進水平為20%-25%，我國《全國煤電機組改造升級實施方案》要求純凝工況達35%Pe，采暖工況單日6小時達40%Pe。

實際運行中，啟停調峰需求已從“未來趨勢”變為“現實挑戰”。2024-2025供暖季，河北、內蒙地區，煤電機組的啟停調峰次數明顯增加，遠超以往。

政策層面，2025年3月國家發改委、能源局印發的《新一代煤電升級專項行動實施方案（2025—2027年）》提出更嚴苛指標：現役機組最小發電出力需達25%-40%額定負荷，新一代試點示范機組需達20%以下；現役機組負荷變化速率達0.8%-2.5%額定功率/分鐘，新一代機組在50%及以上負荷區間達4%/分鐘、30%-50%區間達2%/分鐘；同時鼓勵具備啟停調峰能力，要求現役及新建機組保供期申報出力達標率不低于98%，新一代試點機組達99%。

此外，煤電中長期將向“大容量、小電量、煤電+綜合能源服務”模式轉型，圍繞清潔降碳、安全可靠、高效調節、智能運行深化技術指標，通過自身挖潛與儲熱儲能結合，實現0-100%Pe功率調節及5%Pe/min快速響應，成為新型電力系統的“穩定器”。

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儲能技術研究現狀

王偉介紹，儲能技術的核心價值在于打破電能生產、輸送、使用的同步性，實現能源時間錯配利用。在各類儲能技術中，熔鹽儲熱因高安全、低成本、大規模、長壽命、易回收等特點，在提升煤電機組靈活性及工業供汽方面獨具優勢。

熔鹽常溫下為固態粉末，熔點以上呈液態，具有流體性質；混合熔鹽耐受溫度高、熱穩定性好、運動粘度低、飽和蒸汽壓低，是理想儲熱介質，世界范圍內商業化太陽能熱發電站普遍采用。目前應用最廣的是太陽鹽（二元鹽，硝酸鉀與硝酸鈉按40:60混合）和希特斯鹽（三元鹽，硝酸鉀、硝酸鈉、亞硝酸鈉按53:7:40混合）。

熔鹽-固體粉末狀態-熔融態-凝固態

在技術研發方面，西安熱工研究院高度重視熔鹽儲熱技術攻關，截至2024年11月，熔鹽儲熱相關專利申請達366項，位列國內第一。其研究聚焦熔鹽在煤電及工業領域的應用，而重點在于系統設計與控制優化，為熔鹽儲熱與煤電機組耦合奠定了堅實基礎。

西安熱工院關于熔鹽儲熱技術的專利統計情況

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熔鹽儲熱與煤電機組耦合集成與靈活運行技術

王偉詳細闡述了熔鹽儲熱與煤電機組耦合的技術方案，主要包括加熱、儲熱、放熱三個環節。加熱環節可以采用蒸汽加熱或電加熱，也可二者聯合方案：蒸汽加熱可利用主汽、再熱蒸汽，電加熱則從高廠變或發電機出口取電。

儲熱環節中，低溫熔鹽維持在200℃左右，每日溫降不超過1℃；高溫熔鹽維持在400℃左右，每日溫降不超過2℃。放熱環節正常工況以機組除氧器出口為水源，事故工況（雙機停運）用除鹽水作為應急水源，產生的蒸汽可用于工業供汽或采暖。

運行方式上，該技術可實現多種功能：調頻時，電加熱器作為可控負載，全天小功率運行輔助機組響應一次調頻與AGC；深調時，蒸汽發生系統運行解決熱電解耦問題，通過蒸汽與電加熱器滿功率運行賺取調峰補貼或減少低價電上網；頂峰時，蒸汽發生系統滿功率運行，蒸汽加熱器與電加熱器小功率運行，保障機組多發高價電。

蒸汽加熱與電加熱各有優劣：蒸汽加熱熱效率高，但抽取高參數大流量蒸汽難度大，深度調峰時更難實現，且利用顯熱成本高、利用潛熱則熔鹽溫度受限，系統復雜性高、可靠性低；電加熱熱效率較低，但能大幅提升調峰深度與調頻性能，靈活性、可靠性更高，還可提高工業供汽可靠性并具備啟動鍋爐功能。

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典型案例

王偉分享了三個熔鹽儲熱耦合煤電機組的示范案例，展示技術落地效果與經濟效益。

▌國信靖江示范項目

該項目于2022年12月投運，在2×USC660MW機組耦合40MW/80MWht熔鹽儲熱系統，實現1.0MPa、260℃、50t/h工業供汽，解決深度調峰與工業供汽的熱電解耦問題。項目達成多項指標：機組深調至＜30%額定負荷，AGC考核Kp值提升＞300%，爬坡速率＞3%Pe/min，鍋爐運行安全性與汽輪機經濟性顯著改善，還承擔環保、免維護的啟動鍋爐角色。

試驗數據顯示，機組變負荷速率達3.91%Pe/min，遠高于電網要求的1.5%Pe/min；AGC調節精度0.11%，優于電網0.5%的標準；一次調頻響應時間＜2s，30s實際負荷變化量達理論量的140.2%，完全滿足考核要求。

2023年4月，該項目首次參與江蘇電力深度調峰市場，增加4萬千瓦調節能力；5月試驗中，機組負荷從50%Pe降至30%Pe穩燃負荷后，進一步降至25.65%Pe，挖掘深度調峰潛力。

經濟效益顯著：熔鹽儲熱系統壽命≥30年，無循環次數限制，每天調頻約1500次，累計超100萬次，平均每天參與深度調峰2小時。僅投運5MW可控負載，機組Kp值從2提升至7-9，達原來的310%。該項目已運行兩年半，根據實際運行數據，年調頻收益3000萬元，調峰收益100萬元，兩年內收回項目成本。

▌濟寧華源熱電示范工程

該項目于2024年6月30日投產，是全國首套“蒸汽+電”聯合加熱的熔鹽儲熱系統，在2×350MW機組耦合50MW/100MWht系統，接入中溫再熱器出口聯箱與6kV高壓廠用電系統。項目實現1.5MPa、300℃、75t/h供汽，深調30%、頂峰100%，AGC指標K值可提升至4以上，具備備用汽源與啟動鍋爐功能。

2024年9月第三方考核顯示，加熱功率51.43MW（設計50MW），儲熱容量103.87MWh（設計100MWh），最大供汽量85.59t/h（設計75t/h），雙機停運工況供汽60.21t/h（設計60t/h），各項指標均超設計要求。根據2024年10月至今的收益分析，月平均收益300萬元左右，累計年收益3500萬元。

山東電網2024年1月至2025年9月負電價時長1222小時（均價-71.01元/兆瓦時），0-150元/兆瓦時時長683小時，為低電價儲熱、高電價放熱創造有利條件。

山東電網低電價數據分析

▌華能海門示范項目

該項目于2024年9月29日投產，是全國首套百萬機組熔鹽儲熱項目，在4×USC1000MW機組耦合60MW/120MWht系統，1、2號機組與3、4號機組分別配置“二拖一”30MW電加熱系統，接入6kV高壓廠用電。

項目實現3.0MPa、300℃、90t/h供汽，深調至＜40%額定負荷，AGC指標K值提升至1.3以上（實測最高2.57），具備備用汽源與啟動鍋爐功能。

技術創新方面，應用6kV電加熱器與690V耦合，功率1MW直驅響應達MS級，溫度范圍210℃-420℃，規模化后成本降低50%，絕緣等級達6kV耐擊穿電壓，可承受上萬次負荷波動，壽命20年。項目自動化程度高，熔鹽區域實現無人值守與機器狗巡檢。

經濟效益上，預估年收益不少于6000萬元，僅調頻日收益約20萬元；2025年春節期間，四臺機組全停，熔鹽系統單獨帶50t/h供汽，驗證了備用汽源和啟動鍋爐的功能。

技術指標和社會效益

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項目團隊與工作基礎

據王偉介紹，西安熱工研究院團隊多年來深耕煤電靈活性領域，承擔多項國家級科技攻關與示范項目，形成深厚工作基礎。團隊參與2項科技部國家重點研發計劃、6項能源局煤電靈活性改造示范項目、4項省級活性改造示范項目，獲國家科技進步二等獎1項、中國電力科技進步一等獎1項。

在產學研合作方面，團隊與清華大學、華北電力大學、西安交通大學等高校，及遼寧電網公司、中國電科院等單位協同攻關，組建陜西省“四主體一聯合”儲能與熱能動力系統靈活低碳校企聯合研究中心，圍繞儲能共性技術展開研究。

科技成果方面，“熔鹽儲熱耦合煤電機組調頻調峰及安全供汽技術”通過中國電力企業聯合會鑒定，達到國際領先水平，被評定為華能集團首臺（套）重大技術裝備，獲2023年華能集團科學技術進步一等獎，并入選2023年“科創中國”先導技術榜單（綠色低碳領域）。

展望未來，王偉認為市場潛力巨大：我國煤電存量11.9億千瓦，僅按3%調頻需求計算，對應儲能規模約0.3億千瓦，按每千瓦700-1000元測算，市場規模達300億以上，若計入10%-20%的調峰需求，市場空間更為廣闊。該技術的推廣將有力提升機組盈利能力，保障“雙碳”背景下的用電靈活與用汽安全，為新型電力系統建設提供重要支撐。