走进国家能源集团安徽公司宿州电厂，最先映入眼帘的是两座米色圆柱形巨罐。它们如巨人般比肩而立，旁边银龙般的管道纵横蜿蜒。
这是我国最大的“煤电+熔盐”储能项目、全国首台套吉瓦时级煤电熔盐储换热成套装备及控制系统、国家首批绿色低碳先进技术示范项目。
“这个项目于8月底建成投产，它破解了传统煤电‘以热定电’的难题，让煤电机组有了灵活调峰的‘超能力’，为全国煤电灵活性改造提供了可复制、可推广的新模式。”国家能源集团安徽公司党委书记、董事长云天宝告诉科技日报记者。
破解“以热定电”困局
在“双碳”目标引领下，我国能源结构转型正加速推进。随着新能源在电力结构中的占比不断攀升，电力系统调峰压力日益加大。在此背景下，煤电成为非常重要的灵活性调峰电源。然而，传统煤电机组为了满足对外供热需求，面临着“以热定电”的困局，难以灵活调峰。
“所谓‘以热定电’，简单来说，就是指机组的发电负荷必须根据实时供热需求来决定。”国家能源集团安徽公司宿州电厂董事长吴德伟解释，为了保证向周边工业区或居民区持续、稳定供热，机组必须维持较高锅炉负荷，从而必须产生相应电量。
这种强制联动的运行模式，导致机组无法根据电网的实时需求灵活地调节发电量：在供热需求大时，即使电网不需要那么多电力，机组也不能减少发电；反之，在电网需要更多电力支撑时，如果供热需求不足，机组也无法有效提升发电能力。
为破解这一难题，国家能源集团于2022年启动“基于熔盐储热的煤电灵活性关键技术研究及示范应用”项目，旨在通过熔盐储热技术，大幅提升能源综合利用效率，有效解决煤电机组在深度调峰、顶峰发电与稳定供热之间的多重矛盾。
“熔盐储热是一种新型储能方式，具有转化效率高、能量密度大、运营成本低等优势。”国家能源集团新能源技术研究院储能技术研究中心负责人金翼介绍，熔盐储热技术的引入，相当于为传统煤电机组外接了一个“储热宝”，在机组调峰压力较小时，熔盐储热装置会利用机组的富余热能来加热熔盐，将热能储存在高温熔盐罐中，相当于提前把热存起来；等到调峰压力较大、需要机组全力发电时，装置便释放储存的热能，接手供热任务，从而支撑机组满负荷发电。
攻克多项关键技术
技术路线确定后，选择何种熔盐作为储热介质，成为项目实施的首要课题。熔盐种类繁多，如氟化物、氯化物、硝酸盐等，其适用的温度范围也各不相同。“经过大量实验，我们发现硝酸盐的整体温度范围最符合火电机组的运行要求。”国家能源集团新能源技术研究院储能技术研究中心总工程师丁涛说，“在此基础上，我们通过深入比选发现，由三种硝酸盐混合配制的‘三元盐’工作温度范围为190℃至450℃，恰好覆盖了当前供热机组的典型运行温度区间，因而被确定为最终选择。”
在完成熔盐选型的基础上，国家能源集团新能源技术研究院从理论设计、控制、应用三个层面系统推进，攻克了系统集成与协同控制中的多项关键技术。
该项目在系统设计上提出创新方案，采用“主蒸汽+热再蒸汽+四抽蒸汽”三路协同抽汽方式，实现蒸汽在换热后直接供热，达成能量的梯级利用，储放热系统整体效率高达83.4%。这打破了传统煤电机组“以热定电”的运行限制，首次实现吉瓦时级别大规模熔盐储热。在协同控制方面，项目首次开发了煤电耦合熔盐储热仿真平台，形成了联合协调控制技术，为系统安全、稳定、高效运行奠定了坚实基础。
“安全是熔盐储能系统实现长期可靠运行的根本前提。我们以‘本质安全’为核心理念，将安全设计贯穿于项目研发全周期。”国家能源集团安徽公司宿州电厂熔盐储热项目技术主管廖世伟说。
比如，在设计储罐时，研发团队以“防泄漏”为首要原则，采用外置式加热循环系统，使罐体本身几乎不设开口，从结构上彻底消除泄漏风险；在为罐体打地基时，团队更是层层设防，铺设多层特种陶粒与耐火砖，仿佛为巨罐垫上“隔热垫”，并通过反复实验确保地基均匀密实，有效防止罐体倾斜。
架起协同发展桥梁
熔盐储热系统投运后，宿州电厂煤电机组发电负荷的“顶尖峰、压低谷”能力大幅提升，在保证最大供热量连续供热5小时的情况下，机组深度调峰的最低发电负荷可降低至30%；在需要顶尖峰100%额定发电负荷运行时，由熔盐储热系统提供的供热蒸汽可连续供热4小时。
“熔盐储热系统建设成功，不仅解决了机组调峰与供热之间的矛盾，推动了煤电机组向支撑性、调节性电源转型，还有助于消纳电厂周边区域的弃风弃光电量。”吴德伟告诉记者，经测算，该系统每年可提升新能源消纳能力约1.28亿千瓦时，减少碳排放约8.5万吨，预估年合计收益约4500万元。
同时，该项目投产后，每年可增加供热能力220万吨，最大供热能力提高到原有的173%，可满足当地40多家企业用热需求，实现供热收入大幅增加。同时，项目还能促进产业集聚，为安徽北部吸引优质企业入驻创造有利条件。
云天宝说，宿州电厂“煤电+熔盐”储能项目以熔盐为媒，架起了煤电与新能源协同发展的桥梁。随着技术的持续迭代与推广，熔盐储热未来将在构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系和新型电力系统中发挥更大作用。
“基于宿州电厂‘煤电+熔盐’项目研发的耦合煤电机组的大容量熔盐储热关键技术，目前已经在国家能源集团廊坊热电、荆州热电等火电厂推广应用，大幅提升了现有煤电机组的响应速度和灵活性。”金翼说，“同时，我们正在申报国家煤炭清洁高效利用重大专项，力争为新一代煤电关键技术研究和新型电力系统建设贡献国能智慧和核心技术解决方案。”
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