绿色新质生产力 | 熔盐储热技术，助力热电联产机组灵活性改造
2025年3月27日
绿色创新发展研究院iGDP
编者按
2025年3月15日，安徽宿州电厂“火电+熔盐”储能项目主体完工，这标志着我国最大规模的“火电+熔盐”储能项目主体正式落成，之后将进入设备调试阶段。
“火电+熔盐”利用熔盐在升温和降温时的温差来储存和释放能量，一方面，如同给传统电厂装上”热能充电宝”：在电网需求低谷时(如新能源大发或夜间)，通过抽汽或富余电能给熔盐”充电”储存热能，此时机组可主动降低发电量实现深度调峰；待到用电高峰期或需要提升出力时，再将储存的”热能电量”释放出来加热锅炉用水，实现”放电”增发电力。另一方面，这套系统让电厂供热和发电像手机的“双卡双待”功能般互不干扰——即使机组降负荷运行，储存的高温熔盐仍能持续供热，打破传统电厂”发电必须产热”的刚性捆绑。
据悉，安徽宿州电厂“火电+熔盐”储能项目建成后，能够实现机组满额负荷连续供热4小时，在深度调峰30%额定负荷下实现连续供热5小时，同时对外供热能力达410吨/小时，比原来供热能力提高了260吨/小时。
本期“绿色新质生产力评述专栏”聚焦熔盐储能技术，特别是其在助力煤电灵活性改造和优化电网调节等方面的潜力，并介绍国内应用案例与发展趋势。
随着我国可再生能源发电比例快速提高，高波动性的出力对于传统电力系统的运行和可再生能源进一步消纳带来了挑战，加快推进煤电机组灵活性改造显得尤为迫切，亟需更大规模的灵活性电源来消纳可再生能源发电，保障电力系统低碳发展。
国家发展改革委、国家能源局在2024年2月和2025年1月相继出台了《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》和《电力系统调节能力优化专项行动实施方案(2025-2027年)》，要求深入开展煤电机组灵活性改造，提升火电调节能力，到2027年存量煤电机组实现“应改尽改”。
热电解耦是提升热电联产机组灵活性的关键条件。实现热电解耦主要有汽轮机侧改造和储热两种技术路线。储热技术能够有效帮助热电联产机组解决两个痛点，一是解决“以热定电”问题，提升煤电机组的深度调峰能力；二是改善煤电机组深度调峰时，由于煤耗增加和设备磨损带来的经济性降低的问题。此外，储热还可以增强电厂调频能力。完成灵活性改造后，电厂可以通过容量补贴、参与调峰调频等辅助服务获得额外收益。
具体而言，储热技术包括水储热、熔盐储热、固体颗粒储热、以及电锅炉储热等[1]。熔盐储热和其他技术相比，其储能密度大，储能时间长，能够实现大规模储热放热[2]。熔盐储热技术与煤电机组蒸汽温度参数适配性较好，使用温度可达600℃，可储存高品位热量，是最适合耦合煤电的储热技术[1,3]。
图1：煤电机组耦合储热的效果 图源：作者绘制
煤电+熔盐储热，如何高效耦合？
研究与实践显示，煤电与熔盐储热系统耦合可明显提高调峰能力，拓宽机组运行区间和响应速度，并通过合理设计提高热效率和降低供电煤耗[2]。
燃煤发电耦合熔盐储热的方案众多，主要区别在储热系统取热和放热的位置差异。熔盐储热与煤电耦合的工作方式主要可分为加热-储热-释热三个环节，取热可采用抽汽或直接用富裕电能加热，使熔盐保持稳定的高温，待放热时对高压加热器或除氧器出口等水源进行加热，提高机组发电量[4]。
当用电负荷降低、新能源出力或其他需要降低发电量的时段，抽取蒸汽或用电对熔盐进行加热，发电量减少，实现深度调峰。而此时发电量的降低不再影响热力的供应——高温熔盐储热可以释放储蓄的热量，实现供热与调峰的解耦。此外，熔盐储热设备也可以在用电高峰期时释热，对煤电机组回水进行加热提高发电量。[2,5]
在可再生能源丰富的地区，可利用无法并网的风电光伏或低谷电加热熔盐，实现“风光火储一体化”发展，也是促进可再生消纳，并提升煤电机组灵活性的有效方式。此外，电加热器也可作为可控负载辅助机组调频。[4]
图2：煤电耦合储热主要环节 图源：作者绘制
应用案例
2024年4月，我国发布《绿色低碳先进技术示范项目清单(第一批)》，共纳入47个示范项目。其中，基于熔盐储热的煤电灵活性改造技术，是所有示范项目中的两个与煤电相关的技术之一。在地方层面，江苏、甘肃、内蒙古等省级地区和杭州等市级地区均出台政策明确支持熔盐储热技术发展，各地多个示范项目也已经顺利投产。
公开信息显示，目前我国有至少三十个采用熔盐储热技术进行煤电灵活性改造的项目，分别处于已经投产、开始建设或规划阶段。已投产项目位于江苏、内蒙古、山东、广东、河北等省份；在建或规划中项目位于安徽、陕西、山东、湖北、江苏、山西、附件、河北、内蒙古、江西等省份[6]。
已投产项目采取的设计较为多元。从煤电机组情况来看，大多数用于有供热需求的超临界、超超临界煤电机组，也有与无供热需求的机组搭配进行调峰调频改造的实践。储热方式包括仅采用熔盐储热、结合水储热等方式，加热方式包括抽汽或结合电加热等，如下表所示。
表1：我国各省煤电配备储热灵活性改造案例 图源：作者绘制
挑战与机遇
在现有示范项目中，将熔盐为主的储热系统与煤电机组结合，均体现出对煤电机组较好的灵活性改造效果和经济性。熔盐储热技术本身在光热发电领域、清洁供热领域已经有很多实践，技术相对成熟。
然而也有研究指出，煤电耦合熔盐储热系统仍面临技术、经济、标准与规范等层面的一些挑战。在技术层面，需进一步明确关键设备制造业相关标准，进一步改善熔盐材料的性能，提高商业化程度。经济层面，主要问题是熔盐储能初始投资较高。在运维层面，需应对熔盐易凝结问题，考虑电伴热、预热、停机防凝保温等问题，运维复杂度提升。[1–3]
总的来看，煤电耦合熔盐储热技术较为适合有稳定的高品位、大规模供汽需求，并且有较高可再生能源占比和消纳需求地区，例如内蒙古、河北、山东、安徽等省份。这些地区能够充分发挥该技术的优势，助力能源结构转型和电网灵活性提升。
参考文献
[1]杨镇华, 欧阳杰, 贺晨. 煤电机组热电解耦技术路线对比[J/OL]. 能源与节能, 2024(07): 68-71+78. DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2024.07.038.
[2]张钟平;刘亨;谢玉荣;赵大周;牟敏;陈桥. 熔盐储热技术的应用现状与研究进展[J]. 综合智慧能源, 2023(09 vo 45): 40-47.
[3]韩元, 王超, 朱愉洁, 等. 煤电与新能源技术现状及协同发展路径[J/OL]. 新型电力系统, 2024, 2(04): 386-405. DOI:10.20121/j.2097-2784.ntps.N20240011.
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[5]巩志强, 商攀峰, 徐明新, 等. 煤电机组耦合储热系统的灵活性调峰特性研究及其性能评价[Z]//中国电机工程学报: 卷 44. 2024: 4837-4850.
[6]CSPPLAZA. 中国熔盐储热（非光热）在建和推进项目[EB/OL]. [2025-02-06]. https://mp.weixin.qq.com/s/BEG3zIB_LfeDpDYNe1fGow.
[7]江苏省国资委 国信集团 全球首套煤电机组耦合熔盐储热示范工程在江苏国信靖江发电公司顺利投运[EB/OL]. [2025-01-07]. https://jsgzw.jiangsu.gov.cn/art/2022/12/22/art_11788_10711614.html.
[8]国内首套66万千瓦煤电机组耦合蒸汽熔盐储热调峰调频示范项目成功投运-北极星碳管家网[EB/OL]. [2025-01-07]. https://news.bjx.com.cn/html/20230519/1307749.shtml.
[9]黑色煤海绽放白色奇迹——探访魏家峁蒸汽熔盐储热系统示范工程-新华网[EB/OL]. [2025-01-08]. https://www.news.cn/government/20240930/9684794637de46a580ab44b529b04f1b/c.html.
[10]华能海门电厂熔盐储热示范项目预计明年投产 – 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟[EB/OL]. [2025-02-07]. http://www.cnste.org/html/xiangmu/2023/1109/11684.html.
[11]全国已投运非光热熔盐储热项目统计 – CSPPLAZA光热发电网-太阳能热发电行业权威媒体商务平台！[EB/OL]. [2025-02-06]. https://www.cspplaza.com/article-26858-1.html.
[12]GLOBAL ENERGY MONITOR. Global Coal Plant Tracker, Global Energy Monitor, July 2024 release.[DS]. 2024.
[13]国家能源集团龙山电厂600MW机组熔盐储热调峰灵活性改造项目地基正式完成 – CSPPLAZA光热发电网-太阳能热发电行业权威媒体商务平台！[EB/OL]. [2025-02-06]. https://www.cspplaza.com/article-25023-1.html.
[14]1000MWh！国家能源集团全国首个熔盐储热替代电化学储能项目开工_宿州_机组_热电[EB/OL]. [2025-01-06]. https://www.sohu.com/a/www.sohu.com/a/753829937_121123906.
[15]国家能源集团新能源院宿州热电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-东方电气集团东方锅炉股份有限公司[EB/OL]. [2025-02-07]. https://www.dbc.com.cn/info/1428/1634.htm.
[16]CSPPLAZA. 榆神榆横热电联产项目通过基建期安全生产标准化一级达标评审[EB/OL]. [2025-02-06]. https://www.cspplaza.com/article-26455-1.html.