記者在采訪中發現,“熔鹽儲能+”在規模化推廣中仍面臨定制化要求高、初始成本偏高、標準體系缺失等挑戰,亟需通過政策引導、技術創新與產業鏈協同破解。
進入國內儲熱容量最大的“熔鹽儲能+煤電”350兆瓦機組示范項目——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,宛若兩座敦實壯闊的“能量巨塔”。
在新型電力系統加速構建的背景下,煤電從主體電源向調節性電源轉型已成必然。近日,國能宿州電廠熔鹽儲熱項目正式投運,為煤電靈活性改造提供了可復制的實踐樣本。在業內人士看來,僅“熔鹽儲能+煤電”這一組合,便已激活百億級的市場潛力。若將熔鹽儲能應用范圍進一步拓展至鋼鐵、化工等高耗熱領域,市場規模有望攀升至千億元級。
不過,采訪中,記者發現,“熔鹽儲能+”在規模化推廣中仍面臨定制化要求高、初始成本偏高、標準體系缺失等挑戰,亟需通過政策引導、技術創新與產業鏈協同破解。
爆發式增長即將來臨
宿州項目的成功投運,標志著熔鹽儲能在煤電領域的應用從理論探索走向工程實踐。東方電氣集團旗下東方鍋爐研發的“蒸汽加熱熔鹽儲熱+放熱供汽”技術路線,配置兩個萬噸級熔鹽儲罐,儲熱容量達1000兆瓦時。在機組非頂峰時段,機組富余蒸汽通過熔鹽換熱器將熱能儲存于熔鹽中;在機組頂峰時段,熔鹽釋放熱能產生蒸汽,既保障工業供熱,又提升發電能力。
“這一模式的核心價值在于實現了熱能生產和消納的時間分離。”東方鍋爐光熱和綜合能源事業部副總經理唐豪杰向《中國能源報》記者介紹,傳統熱電機組受“以熱定電”約束,調峰能力受限,而熔鹽儲熱系統將供熱與發電解耦,使機組在保障蒸汽供應的同時,深度參與電網調峰與頂峰。項目投運后,宿州電廠最小技術出力從額定容量的50%降至30%,持續調峰時間5小時,最大負荷從80%提升至100%,持續頂峰時長4小時。
在東方鍋爐總經理助理付平的指引下,《中國能源報》記者得以一窺這個“超級充電寶”的奧秘。
在電網用電低谷、電價低廉或新能源電力如風電、光伏過剩時,宿州電廠的鍋爐并不會停機或低效運行,而是運行在較高負荷,鍋爐出口蒸汽一部分進入儲熱換熱器系統,通過蒸汽儲熱換熱器將冷罐中的190℃低溫熔鹽加熱至390℃,然后泵入熱罐中儲存起來。此時,熱能被高效地儲存于熱罐里。而在用電高峰、電價高昂或新能源出力不足時,系統會啟動放熱程序。高溫的熔鹽從熱罐中流出,通過熔鹽蒸汽發生系統加熱機組給水,產生高溫高壓的蒸汽滿足工業用汽,機組滿負荷發電。放熱后降溫的熔鹽則返回冷罐,等待下一次“充電”。
“這個過程,就像一個巨大的、響應速度極快的‘熱力銀行’。它讓傳統的火電機組,從一個‘剛性’的發電單位,變成了一個可以隨時‘存取’能量的‘柔性’平臺。”付平對《中國能源報》記者表示,更重要的是,宿州項目驗證了熔鹽儲能與煤電機組耦合的技術可行性。東方鍋爐通過自主研發,攻克了多系統集成、多工況主機安全性評估、多汽源熔鹽換熱器設計、大型儲罐設計建造等關鍵技術,實現了核心設備100%國產化。“從系統集成到熔鹽核心設備,關鍵裝備技術均具備自主知識產權。”
唐豪杰強調,蒸汽加熱熔鹽儲熱系統熱-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25年,期間僅需補充少量熔鹽,全生命周期成本優勢顯著。
宿州模式的成功為全國煤電轉型提供了范本。據測算,全國現有煤電機組約11億千瓦,若按30%配置熔鹽儲能系統,可帶動百億級市場投資。“僅火電行業就能開啟百億級市場,若擴展到鋼鐵、化工等用熱領域,市場前景廣闊。”付平向《中國能源報》記者透露,目前已有40%以上的煤電集團在論證推進熔鹽儲能項目,行業爆發式增長蓄勢待發。
規模化推廣仍存挑戰
盡管前景廣闊,熔鹽儲能在煤電領域的規模化推廣仍面臨多重挑戰。定制化要求高首當其沖——不同煤電機組的參數、運行工況差異顯著,熔鹽系統需“一機一策”定制化設計。“抽汽點位選擇、蒸汽參數匹配、系統動態響應等都需要反復優化。”浙江大學周昊教授指出,尤其是蒸汽與熔鹽換熱過程中潛熱利用率低的問題,直接影響系統效率。
成本壓力是另一大制約因素。熔鹽儲能項目初始投資較高,宿州項目總投資約3.4億元,對部分電廠而言資金壓力較大。“雖然全生命周期內單位儲能成本遠優于電化學儲能,但一次性投入仍讓部分企業望而卻步。”一位不愿具名業內人士表示,此外,大型熔鹽儲罐的地基處理、焊接工藝、防腐保溫等要求嚴苛,施工成本居高不下。
標準缺失與政策配套不足同樣掣肘行業發展。目前,熔鹽儲罐設計尚無國家標準,企業參照油罐標準設計,但熔鹽高溫特性對材料、結構的要求遠超油罐。“儲罐溫度梯度、熱應力分布、熔鹽泄漏防控等缺乏統一規范,存在安全隱患。”周昊強調,2019年某國外熔鹽儲能項目曾因儲罐裂縫導致熔鹽泄漏,修復成本高達3000萬元。同時,熔鹽儲能參與電力市場的價格機制尚未完善,調峰補償標準不明確,影響了項目投資積極性。
“技術掌握在少數企業手中也是推廣難點。”上述不愿具名業內人士坦言,熔鹽儲能涉及材料、熱工、控制等多學科交叉,核心設備制造和系統集成能力集中在頭部企業,中小企業難以進入。此外,不同應用場景的技術需求差異顯著——煤電調峰側重快速響應,工業供熱側重穩定輸出,新能源消納側重長時存儲,技術方案的通用性不足,增加了推廣難度。
多維發力促進產業發展
如何推動熔鹽儲能行業高質量發展?業內人士均認為,需從政策支持、技術創新、標準建設等多維度發力。政策層面,建議將熔鹽儲能納入新型電力系統建設規劃,明確煤電靈活性改造的熔鹽儲能配置比例,并完善電價補償機制。“可參考德國經驗,對參與深度調峰的熔鹽儲能項目給予容量電價補貼,或通過碳減排交易機制提供額外收益。”唐豪杰建議,地方政府也可結合工業園區供熱需求,出臺熔鹽儲能項目專項扶持政策。
技術降本是規模化推廣的關鍵。東方鍋爐正通過材料創新和工藝優化降低成本,“我們正在研發新型多元熔鹽,拓寬工作溫度區間,減少熔鹽用量。”唐豪杰透露,我們還通過施工工藝優化設計縮短建設周期,提升儲罐建造效率。在換熱器領域,正在研發一體化蒸發器等新技術減少設備造價。此外,加強產學研合作,突破蒸汽潛熱高效利用、動態控制算法等核心技術,可進一步提升系統經濟性。
行業呼吁盡快制定熔鹽儲罐設計、施工、驗收國家標準,明確材料性能、安全間距、監測預警等技術要求。同時,建立熔鹽儲能效率計算、效益評估的統一方法,為項目投資決策提供依據。“可依托宿州等示范項目,總結經驗形成行業標準,再上升為國家標準。”周昊建議,加強國際標準對接,推動“熔鹽儲能+”技術方案“走出去”。
在業內人士看來,產業鏈協同是破局的關鍵抓手。上游需推動熔鹽材料生產規模化,降低熔鹽材料投資成本;中游需培育具備核心設備制造能力的專精特新企業集群和工程成套服務商;下游則要拓展應用場景邊界,從煤電向鋼鐵、化工、新能源基地等多領域延伸。“我們正在新疆、內蒙古等地推進熔鹽儲能與新能源大基地耦合項目,為工業園區提供綜合能源服務。”付平表示,通過“風光火儲一體化”模式,可實現新能源就地消納與煤電轉型雙向賦能。
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