記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，“熔鹽儲(chǔ)能+”在規(guī)模化推廣中仍面臨定制化要求高、初始成本偏高、標(biāo)準(zhǔn)體系缺失等挑戰(zhàn)，亟需通過政策引導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同破解。

進(jìn)入國內(nèi)儲(chǔ)熱容量最大的“熔鹽儲(chǔ)能+煤電”350兆瓦機(jī)組示范項(xiàng)目——安徽國能宿州電廠，最引人注目的是兩座巨大的米色圓柱形熔鹽罐：一座高溫熔鹽罐，一座低溫熔鹽罐。它們直徑超過26米，高度近15米，宛若兩座敦實(shí)壯闊的“能量巨塔”。

在新型電力系統(tǒng)加速構(gòu)建的背景下，煤電從主體電源向調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型已成必然。近日，國能宿州電廠熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目正式投運(yùn)，為煤電靈活性改造提供了可復(fù)制的實(shí)踐樣本。在業(yè)內(nèi)人士看來，僅“熔鹽儲(chǔ)能+煤電”這一組合，便已激活百億級(jí)的市場潛力。若將熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展至鋼鐵、化工等高耗熱領(lǐng)域，市場規(guī)模有望攀升至千億元級(jí)。

不過，采訪中，記者發(fā)現(xiàn)，“熔鹽儲(chǔ)能+”在規(guī)模化推廣中仍面臨定制化要求高、初始成本偏高、標(biāo)準(zhǔn)體系缺失等挑戰(zhàn)，亟需通過政策引導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同破解。

爆發(fā)式增長即將來臨

宿州項(xiàng)目的成功投運(yùn)，標(biāo)志著熔鹽儲(chǔ)能在煤電領(lǐng)域的應(yīng)用從理論探索走向工程實(shí)踐。東方電氣集團(tuán)旗下東方鍋爐研發(fā)的“蒸汽加熱熔鹽儲(chǔ)熱+放熱供汽”技術(shù)路線，配置兩個(gè)萬噸級(jí)熔鹽儲(chǔ)罐，儲(chǔ)熱容量達(dá)1000兆瓦時(shí)。在機(jī)組非頂峰時(shí)段，機(jī)組富余蒸汽通過熔鹽換熱器將熱能儲(chǔ)存于熔鹽中；在機(jī)組頂峰時(shí)段，熔鹽釋放熱能產(chǎn)生蒸汽，既保障工業(yè)供熱，又提升發(fā)電能力。

“這一模式的核心價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)了熱能生產(chǎn)和消納的時(shí)間分離。”東方鍋爐光熱和綜合能源事業(yè)部副總經(jīng)理唐豪杰向《中國能源報(bào)》記者介紹，傳統(tǒng)熱電機(jī)組受“以熱定電”約束，調(diào)峰能力受限，而熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)將供熱與發(fā)電解耦，使機(jī)組在保障蒸汽供應(yīng)的同時(shí)，深度參與電網(wǎng)調(diào)峰與頂峰。項(xiàng)目投運(yùn)后，宿州電廠最小技術(shù)出力從額定容量的50%降至30%，持續(xù)調(diào)峰時(shí)間5小時(shí)，最大負(fù)荷從80%提升至100%，持續(xù)頂峰時(shí)長4小時(shí)。

在東方鍋爐總經(jīng)理助理付平的指引下，《中國能源報(bào)》記者得以一窺這個(gè)“超級(jí)充電寶”的奧秘。

在電網(wǎng)用電低谷、電價(jià)低廉或新能源電力如風(fēng)電、光伏過剩時(shí)，宿州電廠的鍋爐并不會(huì)停機(jī)或低效運(yùn)行，而是運(yùn)行在較高負(fù)荷，鍋爐出口蒸汽一部分進(jìn)入儲(chǔ)熱換熱器系統(tǒng)，通過蒸汽儲(chǔ)熱換熱器將冷罐中的190℃低溫熔鹽加熱至390℃，然后泵入熱罐中儲(chǔ)存起來。此時(shí)，熱能被高效地儲(chǔ)存于熱罐里。而在用電高峰、電價(jià)高昂或新能源出力不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)放熱程序。高溫的熔鹽從熱罐中流出，通過熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)加熱機(jī)組給水，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽滿足工業(yè)用汽，機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電。放熱后降溫的熔鹽則返回冷罐，等待下一次“充電”。

“這個(gè)過程，就像一個(gè)巨大的、響應(yīng)速度極快的‘熱力銀行’。它讓傳統(tǒng)的火電機(jī)組，從一個(gè)‘剛性’的發(fā)電單位，變成了一個(gè)可以隨時(shí)‘存取’能量的‘柔性’平臺(tái)。”付平對(duì)《中國能源報(bào)》記者表示，更重要的是，宿州項(xiàng)目驗(yàn)證了熔鹽儲(chǔ)能與煤電機(jī)組耦合的技術(shù)可行性。東方鍋爐通過自主研發(fā)，攻克了多系統(tǒng)集成、多工況主機(jī)安全性評(píng)估、多汽源熔鹽換熱器設(shè)計(jì)、大型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)建造等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備100%國產(chǎn)化。“從系統(tǒng)集成到熔鹽核心設(shè)備，關(guān)鍵裝備技術(shù)均具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”

唐豪杰強(qiáng)調(diào)，蒸汽加熱熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)熱-熱效率超95%，較電加熱熔鹽路線提升一倍多，且壽命周期長達(dá)25年，期間僅需補(bǔ)充少量熔鹽，全生命周期成本優(yōu)勢(shì)顯著。

宿州模式的成功為全國煤電轉(zhuǎn)型提供了范本。據(jù)測(cè)算，全國現(xiàn)有煤電機(jī)組約11億千瓦，若按30%配置熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，可帶動(dòng)百億級(jí)市場投資。“僅火電行業(yè)就能開啟百億級(jí)市場，若擴(kuò)展到鋼鐵、化工等用熱領(lǐng)域，市場前景廣闊。”付平向《中國能源報(bào)》記者透露，目前已有40%以上的煤電集團(tuán)在論證推進(jìn)熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目，行業(yè)爆發(fā)式增長蓄勢(shì)待發(fā)。

規(guī)模化推廣仍存挑戰(zhàn)

盡管前景廣闊，熔鹽儲(chǔ)能在煤電領(lǐng)域的規(guī)模化推廣仍面臨多重挑戰(zhàn)。定制化要求高首當(dāng)其沖——不同煤電機(jī)組的參數(shù)、運(yùn)行工況差異顯著，熔鹽系統(tǒng)需“一機(jī)一策”定制化設(shè)計(jì)。“抽汽點(diǎn)位選擇、蒸汽參數(shù)匹配、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)等都需要反復(fù)優(yōu)化。”浙江大學(xué)周昊教授指出，尤其是蒸汽與熔鹽換熱過程中潛熱利用率低的問題，直接影響系統(tǒng)效率。

成本壓力是另一大制約因素。熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目初始投資較高，宿州項(xiàng)目總投資約3.4億元，對(duì)部分電廠而言資金壓力較大。“雖然全生命周期內(nèi)單位儲(chǔ)能成本遠(yuǎn)優(yōu)于電化學(xué)儲(chǔ)能，但一次性投入仍讓部分企業(yè)望而卻步。”一位不愿具名業(yè)內(nèi)人士表示，此外，大型熔鹽儲(chǔ)罐的地基處理、焊接工藝、防腐保溫等要求嚴(yán)苛，施工成本居高不下。

標(biāo)準(zhǔn)缺失與政策配套不足同樣掣肘行業(yè)發(fā)展。目前，熔鹽儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)尚無國家標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)參照油罐標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，但熔鹽高溫特性對(duì)材料、結(jié)構(gòu)的要求遠(yuǎn)超油罐。“儲(chǔ)罐溫度梯度、熱應(yīng)力分布、熔鹽泄漏防控等缺乏統(tǒng)一規(guī)范，存在安全隱患。”周昊強(qiáng)調(diào)，2019年某國外熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目曾因儲(chǔ)罐裂縫導(dǎo)致熔鹽泄漏，修復(fù)成本高達(dá)3000萬元。同時(shí)，熔鹽儲(chǔ)能參與電力市場的價(jià)格機(jī)制尚未完善，調(diào)峰補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)不明確，影響了項(xiàng)目投資積極性。

“技術(shù)掌握在少數(shù)企業(yè)手中也是推廣難點(diǎn)。”上述不愿具名業(yè)內(nèi)人士坦言，熔鹽儲(chǔ)能涉及材料、熱工、控制等多學(xué)科交叉，核心設(shè)備制造和系統(tǒng)集成能力集中在頭部企業(yè)，中小企業(yè)難以進(jìn)入。此外，不同應(yīng)用場景的技術(shù)需求差異顯著——煤電調(diào)峰側(cè)重快速響應(yīng)，工業(yè)供熱側(cè)重穩(wěn)定輸出，新能源消納側(cè)重長時(shí)存儲(chǔ)，技術(shù)方案的通用性不足，增加了推廣難度。

多維發(fā)力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

如何推動(dòng)熔鹽儲(chǔ)能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展？業(yè)內(nèi)人士均認(rèn)為，需從政策支持、技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等多維度發(fā)力。政策層面，建議將熔鹽儲(chǔ)能納入新型電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃，明確煤電靈活性改造的熔鹽儲(chǔ)能配置比例，并完善電價(jià)補(bǔ)償機(jī)制。“可參考德國經(jīng)驗(yàn)，對(duì)參與深度調(diào)峰的熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目給予容量電價(jià)補(bǔ)貼，或通過碳減排交易機(jī)制提供額外收益。”唐豪杰建議，地方政府也可結(jié)合工業(yè)園區(qū)供熱需求，出臺(tái)熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目專項(xiàng)扶持政策。

技術(shù)降本是規(guī)模化推廣的關(guān)鍵。東方鍋爐正通過材料創(chuàng)新和工藝優(yōu)化降低成本，“我們正在研發(fā)新型多元熔鹽，拓寬工作溫度區(qū)間，減少熔鹽用量。”唐豪杰透露，我們還通過施工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)縮短建設(shè)周期，提升儲(chǔ)罐建造效率。在換熱器領(lǐng)域，正在研發(fā)一體化蒸發(fā)器等新技術(shù)減少設(shè)備造價(jià)。此外，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，突破蒸汽潛熱高效利用、動(dòng)態(tài)控制算法等核心技術(shù)，可進(jìn)一步提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

行業(yè)呼吁盡快制定熔鹽儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收國家標(biāo)準(zhǔn)，明確材料性能、安全間距、監(jiān)測(cè)預(yù)警等技術(shù)要求。同時(shí)，建立熔鹽儲(chǔ)能效率計(jì)算、效益評(píng)估的統(tǒng)一方法，為項(xiàng)目投資決策提供依據(jù)。“可依托宿州等示范項(xiàng)目，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，再上升為國家標(biāo)準(zhǔn)。”周昊建議，加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，推動(dòng)“熔鹽儲(chǔ)能+”技術(shù)方案“走出去”。

在業(yè)內(nèi)人士看來，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同是破局的關(guān)鍵抓手。上游需推動(dòng)熔鹽材料生產(chǎn)規(guī)模化，降低熔鹽材料投資成本；中游需培育具備核心設(shè)備制造能力的專精特新企業(yè)集群和工程成套服務(wù)商；下游則要拓展應(yīng)用場景邊界，從煤電向鋼鐵、化工、新能源基地等多領(lǐng)域延伸。“我們正在新疆、內(nèi)蒙古等地推進(jìn)熔鹽儲(chǔ)能與新能源大基地耦合項(xiàng)目，為工業(yè)園區(qū)提供綜合能源服務(wù)。”付平表示，通過“風(fēng)光火儲(chǔ)一體化”模式，可實(shí)現(xiàn)新能源就地消納與煤電轉(zhuǎn)型雙向賦能。