10月2日,全球首個“雙塔一機”光熱儲能電站——甘肅酒泉瓜州70萬千瓦“光熱儲能+”項目成功進入全系統試運行。
此前,8月30日,國家能源集團安徽宿州熱電1000兆瓦時全國最大“煤電+熔鹽”儲熱項目通過168小時試運行,正式投入商業運營。
近期,這兩個極具代表性的熔鹽儲能項目落地,備受業界關注。作為新型儲能技術路線之一,熔鹽儲能在應用上取得進一步突破。
熔鹽儲能借助存儲熱能的方式來儲存能量,也通常稱為熔鹽儲熱。其工作原理是將熱能或電能轉化為高溫熱能并進行儲存,進而實現穩定的能源供應。其應用場景廣闊,包括光熱發電、火電靈活性改造、電網削峰填谷、谷電制熱、余熱回收等。其中,光熱發電與火電機組靈活性改造是當前較為突出的應用領域。
光熱儲能應用經濟性持續提升
甘肅酒泉瓜州70萬千瓦光熱儲能電站配備6小時熔鹽儲熱系統,具有儲熱時間長、響應速度快、輸出功率穩定等特點,可顯著增強調峰能力。
宿州熱電“煤電+熔鹽”儲熱項目破解了傳統煤電“以熱定電”的行業困局。項目投運后,機組靈活性大幅提升,機組調峰能力從原來的50%—80%額定負荷拓展到30%—100%。每年可消納1.28億千瓦時新能源,同時將原有供熱能力提升至173%。
兩個項目的共同關鍵特性在于調峰。當前,新能源在電力系統中的占比持續上升,對調峰資源的需求日益迫切,熔鹽儲熱技術的調節優勢愈發凸顯。截至2025年6月,我國風電、光伏累計裝機量已達16.8億千瓦。隨著電力系統呼喚更多調節資源,熔鹽儲熱從單一的儲熱功能向系統調峰、電熱解耦等綜合性角色轉變。
我國新型儲能發展迅速,多種新型儲能技術加快探索。
國家發展改革委、國家能源局印發的《新型儲能規模化建設專項行動方案(2025—2027年)》明確提出,到2027年新型儲能裝機規模達到1.8億千瓦以上。在此背景下,熔鹽儲能與電化學儲能等不同技術路線互相補充、協同發展。其中,熔鹽儲能具有大規模、長時間、長壽命、環保無污染、安全穩定以及不受選址限制等優勢,被認為是構建未來新型能源系統中極具發展前景的儲能技術之一。
現階段,商業化運行的光熱發電基本均以熔鹽作為儲熱、傳熱介質,因為熔鹽具有使用溫度高、傳熱性能好、比熱容大等優點。與光伏電站“光—電”的直接轉換過程不同,光熱電站的能量轉換過程為“光—熱—電”。
目前,熔鹽儲熱技術已成功應用于國內多個太陽能光熱電站,以熔鹽塔式光熱電站最為常見。2018年,國家首批太陽能熱發電示范項目之一的青海中控德令哈50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站實現并網發電;同年,我國首個百兆瓦級熔鹽塔式光熱電站在甘肅敦煌建成。2018—2022年,我國先后投運8個大型熔鹽光熱電站,標志著熔鹽儲熱技術在光熱發電領域的應用走向成熟。
國家能源局數據顯示,截至2025年6月底,我國光熱發電裝機達152萬千瓦,位居全球第三;技術水平上,我國已建成全球領先的光熱發電全產業鏈,關鍵材料設備實現自主可控;上網電價也從首批示范項目的1.15元/千瓦時降至0.6元/千瓦時左右,經濟性顯著提升。
熔鹽儲熱推進火電調節資源釋放
隨著新能源大規模接入電力系統,深度調峰系統不足、火電快速變負荷速率不夠、不能實現完全熱電解耦以及規?;瘍δ苋笔У葐栴}日漸凸顯,推動了火電技術與熔鹽耦合研究,進一步促進熱電解耦。
煤電是現存量級最大的調節資源。我國煤電裝機超過14億千瓦,其中有近50%是供熱機組。
談到供熱機組調峰改造的難點,國家能源集團新能源技術研究院黨委書記、董事長禇景春表示:“目前,供熱機組的技術特性決定了其在保證供熱和供電的同時,實現熱電解耦難度極大。當前若以電定熱,會導致深度調峰與頂峰發電之間出現矛盾;若以熱定電,機組又無法實現頂峰發電,這一現狀制約了煤電靈活調節資源的進一步釋放。”
也就是說,傳統熱電機組產生的蒸汽在供發電的同時,還要保證居民采暖、工業生產用汽,因此在用電低谷時段難以降低發電負荷;而在高峰時段,由于部分熱量用于對外供汽,又無法滿負荷發電,供熱與發電需求難以兼顧。
而熔鹽儲熱就相當于給火電機組裝了個“熱量充電寶”:在用電低谷時,將多余蒸汽攜帶的熱量儲存在熔鹽中;當需要發電時,再把熱量釋放出來繼續產生蒸汽,既不浪費能源,又能應對用電和用熱高峰。
國家能源集團是我國火電機組最多的發電集團。據該集團內部統計,旗下約一半的燃煤電廠有意開展熔鹽儲熱項目。熔鹽儲熱之所以成為火電靈活性改造的技術支撐方案,是通過對多種供熱改造技術與熱電解耦技術進行全面分析和比選后確定的。
在宿州熱電項目中,三元鹽被選為熔鹽儲熱的主要介質。
熔鹽溫域較寬,且種類繁多,包括氟化物、氯化物、碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽等。經分析與比選發現,硝酸鹽的溫域與火電機組的運行需求更為適配。熔鹽通常由兩種或兩種以上的無機鹽按不同比例混合配制而成,經進一步比選,三元鹽的溫域為190—450攝氏度,恰好契合當下供熱機組的運行溫度范圍。
宿州熱電項目從理論設計、控制、應用進行了系統研究,特別是在理論方面,對整個供熱機組進行熱力系統重構,同時與熔鹽系統進行了全面耦合理論分析模型建設。“在控制方面,我們實現了仿真平臺搭建,因為這么大一個機組實現這么大容量耦合,必須在仿真全面實施情況下達到預期,才能夠實現工程建設。”禇景春介紹,“另外,我們還對供熱和儲熱過程中與機組發電之間的機制進行全面分析,實現了電熱儲協同運行策略。”
同時,在開展熔鹽蒸汽換熱和釋能相關技術研究的過程中,項目團隊推進核心關鍵設備的研制工作,成功研發出若干關鍵核心設備,涵蓋不同高低溫規格的熔鹽罐、熔鹽泵以及高性能換熱器等。
熔鹽儲熱耦合煤電機組可復制推廣
熔鹽儲熱技術在火電深度調峰的落地突破,不得不提江蘇國信靖江電廠熔鹽儲能調峰供熱項目。該項目于2022年12月投入運行,是全球首個煤電耦合熔鹽儲熱的成功范例,也是首個將在光熱發電領域成熟應用的熔鹽儲熱技術應用到煤電領域。
華能海門電廠“基于熔鹽儲熱的調頻調峰安全供熱綜合提升示范項目”則填補了我國南方電網區域熔鹽輔助煤電調峰、調頻、供熱保障技術空白。該項目于2024年投產,是全國首例熔鹽儲熱耦合百萬機組示范項目。
宿州熱電項目意義十分重大,它進一步驗證了熔鹽儲熱在機組調峰改造上的技術可行性。最為關鍵的是,該改造方案具有可復制、可推廣的特性。
禇景春介紹:“本次通過熱電解耦,把機組調節容量提高了1倍。目前,全國火電供熱機組總容量約六七億千瓦,過去這些機組的調節范圍通常為30%或40%額定負荷,隨著調節資源的進一步釋放,全國將新增近3億千瓦的調節容量。這一規模十分可觀,將為新型電力系統建設提供強有力的支撐。”
同時,宿州熱電項目極大地提升了供熱機組的經濟性。該項目作為科研項目,整體科研投入達3.4億元。經運行測算,每年收益超5000萬元,這不僅改善了火電機組當前的經營困境,也為火電行業的下一步轉型發展提供了優質技術方案。
在新型電力系統建設過程中,風光大力發展所需調節資源的投入需要成本,而熔鹽儲熱耦合煤電機組技術成本較低。“相當于每千瓦時的建設成本大約300元,也是目前儲能體系各種技術方案中成本最低的,與其他新型儲能技術相比,這項技術的經濟性優勢十分明顯。”禇景春表示。
下一步,針對這項技術進一步深層次研究,國家能源集團提出了“熱力電池”方案:在風光資源富集的地區,用熔鹽儲熱替代規模較小的火電鍋爐,把棄風棄光的電存到熔鹽中,需要發電時,再將熱量釋放產生蒸汽推動火電汽輪機和發電機,實現供電和供能。
據悉,未來該場景的應用范圍將更為廣闊,能夠助力火電實現完美轉型,屆時所提供的將是綠電,而且成本相對較低。隨著應用領域的不斷拓展與深化,熔鹽儲能的市場前景值得期待。
責任編輯: 張磊