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近日，第十二屆中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)在浙江杭州盛大召開(kāi)，浙江昱華新能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)昱華科技）毛華兵出席會(huì)議并作主題演講《模塊熔鹽儲(chǔ)熱的技術(shù)成果和應(yīng)用前景》，全面分享了模塊熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的特點(diǎn)、成果案例和應(yīng)用前景。

圖：毛華兵

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儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀

儲(chǔ)能三大技術(shù)：

（1）電化學(xué)儲(chǔ)能：成本高、壽命短，主要在用戶(hù)側(cè)；

（2）抽水儲(chǔ)能：投資大、選址難，只能在電網(wǎng)側(cè)；

（3）蓄熱儲(chǔ)能：很適用在發(fā)電側(cè)。

毛華兵表示，前兩者都是被動(dòng)儲(chǔ)能，而儲(chǔ)熱技術(shù)受用于發(fā)電側(cè)，是主動(dòng)儲(chǔ)能，源頭儲(chǔ)能，他重點(diǎn)對(duì)比了三種儲(chǔ)熱技術(shù)路線(xiàn)：

（1）水罐儲(chǔ)熱：溫度局限在0-100℃，能源等級(jí)下降；

（2）固體儲(chǔ)熱：產(chǎn)出的蒸汽只有100-200℃，能源等級(jí)下降，且運(yùn)行成本高；

（3）熔鹽儲(chǔ)熱：高溫時(shí)液態(tài)、高比熱容，100-600℃為液態(tài)，正好與工業(yè)蒸汽溫度相符。

熔鹽儲(chǔ)熱有六大優(yōu)點(diǎn)：容量大、壽命長(zhǎng)、成本低、環(huán)保性、技術(shù)成熟和產(chǎn)高溫蒸汽。毛華兵指出，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是雙罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，目前主要應(yīng)用在太陽(yáng)能光熱發(fā)電、火電廠靈活性改造、熱電廠調(diào)峰和企業(yè)供熱中。

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為什么會(huì)出現(xiàn)模塊熔鹽儲(chǔ)熱新技術(shù)？

毛華兵表示，傳統(tǒng)熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)有五點(diǎn)不足：

（1）占地大，幾千甚至上萬(wàn)平方。

（2）只能一次性規(guī)劃和建設(shè)，初始投資很高。

（3）結(jié)構(gòu)龐大，各種配件功率大和要求高，采購(gòu)和更換成本高。

（4）系統(tǒng)復(fù)雜，安全隱患多。出現(xiàn)故障維修艱難，單一故障均會(huì)導(dǎo)致整體停運(yùn)，若罐體泄漏會(huì)導(dǎo)致重大事故。

（5）運(yùn)營(yíng)時(shí)必須保持熔鹽液態(tài)溫度，長(zhǎng)開(kāi)電伴熱，邊儲(chǔ)熱邊耗電，運(yùn)維成本很高。

毛華兵表示，昱華科技在十年前就預(yù)測(cè)到未來(lái)的電力調(diào)峰必將是火電入手，必將應(yīng)用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，于是決心攻克新技術(shù)，投入上千萬(wàn)，成功研發(fā)出儲(chǔ)放熱一體的熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，并建造了模塊儲(chǔ)熱系統(tǒng)。

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模塊儲(chǔ)熱的特點(diǎn)

模塊熔鹽儲(chǔ)熱就是把熔鹽儲(chǔ)熱做成模塊化、電池式，是嶄新的物理儲(chǔ)能技術(shù)，壽命可達(dá)三十多年，成本遠(yuǎn)低于其他儲(chǔ)能，并消除傳統(tǒng)蓄熱技術(shù)存在的缺陷，是傳統(tǒng)技術(shù)的迭代升級(jí)。該技術(shù)能讓火電具備深度的調(diào)峰能力，讓熱電晝夜供熱無(wú)憂(yōu)，幫助新能源發(fā)電充分消納和大力發(fā)展，助推雙碳目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。

毛華兵詳細(xì)介紹了模塊儲(chǔ)熱的特點(diǎn)：

▌思路很跨越

打破固有的罐體儲(chǔ)熱思維，變?yōu)榧珊童B加，即化整為零和合零為整。把龐大的罐體系統(tǒng)化整為零，把蓄—放—換熱的功能設(shè)施集成濃縮在模塊箱體里，結(jié)構(gòu)類(lèi)似電池，再用搭積木的方式疊裝成矩陣整體，完成大項(xiàng)目的需求。

▌產(chǎn)品很神奇

·儲(chǔ)放換熱一體的模塊箱體：面積10平方，體積5-6立方，濃縮了儲(chǔ)熱、放熱、換熱系統(tǒng)。

·蓄熱單元：由十多個(gè)蓄熱模塊疊加組合成一個(gè)蓄熱單元，可獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，蓄熱量15MW/h左右，占地10平方。

·蓄熱系統(tǒng)：多單元并聯(lián)組成大容量矩陣型的蓄熱系統(tǒng)，300MWH的熔鹽蓄熱裝置占地不到300平方。

▌原理很科學(xué)

·蒸汽蓄熱

該方案的蓄熱過(guò)程是將高參數(shù)的蒸汽導(dǎo)入到箱體內(nèi)，降溫、凝結(jié)，熱量釋放留在箱體內(nèi)；放熱則是給水進(jìn)蓄熱箱體，水吸熱變高溫高參數(shù)蒸汽，用于供熱或回汽輪機(jī)組再發(fā)電。毛華兵形象地將方案總結(jié)為高溫?zé)崃康膬?chǔ)存器，把熱量倒時(shí)差。

·電蓄熱

該方案的蓄熱過(guò)程是把熔鹽電加熱，注入模塊箱體內(nèi)，熔鹽流動(dòng)時(shí)不斷釋放熱量并降溫，整個(gè)箱體溫度升到一定高度時(shí)完成了蓄熱工作，溫度可達(dá)550℃以上。放熱過(guò)程是給水進(jìn)箱體底部，水在箱體內(nèi)不斷吸熱升溫到一定高度從頂部排出，完成放熱工作。蓄熱和放熱是不沖突的路徑，可同時(shí)進(jìn)行，充當(dāng)高溫電熱鍋爐和啟動(dòng)鍋爐。

·電—熱綜合蓄熱

該方案綜合了蒸汽蓄熱和電蓄熱的優(yōu)勢(shì)，先蒸汽蓄熱，再電蓄熱進(jìn)一步提高了蓄熱溫差，出來(lái)的蒸汽可用于發(fā)電。經(jīng)測(cè)算電能轉(zhuǎn)化效率可達(dá)60%，與抽水蓄能相近，但投資比抽水蓄能省，建設(shè)快并簡(jiǎn)單，是火電企業(yè)非常理想的儲(chǔ)能方式。

▌優(yōu)勢(shì)很明顯

毛華兵從系統(tǒng)和主設(shè)備、熔鹽和蓄熱能力、建設(shè)以及運(yùn)維和安全性四個(gè)大類(lèi)介紹了模塊儲(chǔ)熱的優(yōu)勢(shì)【詳見(jiàn)下圖】：

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成果案例

▌2018年甘肅某電廠熔鹽電儲(chǔ)熱工程化試驗(yàn)項(xiàng)目

2018年完建了規(guī)模為2.5MW*8h電加熱熔鹽蓄熱深度調(diào)峰的示范工程裝置?？煞€(wěn)定生產(chǎn)425℃/3.3MPa的過(guò)熱蒸汽。系統(tǒng)經(jīng)四年的運(yùn)行驗(yàn)證，安全、穩(wěn)定、可靠，并達(dá)到預(yù)期效果，通過(guò)了甘肅電科院的性能檢測(cè)，深得電廠的認(rèn)可。此項(xiàng)目的成功標(biāo)志模塊熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的誕生和成熟，為后期商業(yè)化應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

▌2022年內(nèi)蒙某電廠蒸汽熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目

2022年華能集團(tuán)應(yīng)用昱華科技的模塊技術(shù)，在內(nèi)蒙某電廠籌劃了“火電廠高溫蒸汽熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)開(kāi)發(fā)與工程示范”的科技項(xiàng)目。2023年5月15日建成投運(yùn)，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)采用蒸汽為熱源的煤電耦合熔鹽儲(chǔ)能工程，獲得了國(guó)內(nèi)首臺(tái)套，并經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，本項(xiàng)目熱能存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換效率為99.06%，性能完全達(dá)標(biāo)。

▌2023年山東某電廠熔鹽電儲(chǔ)熱項(xiàng)目

2021年華能集團(tuán)工業(yè)供汽最大的電廠受電網(wǎng)考核近3000萬(wàn)元，熱電解耦需求非常迫切。規(guī)劃指標(biāo):儲(chǔ)能容量30MWx6h，調(diào)峰增加18萬(wàn)kwh，溫度200-400℃之間，調(diào)頻AGC響應(yīng)速率提升0.5%Pe/min。經(jīng)預(yù)算每年將帶來(lái)2000多萬(wàn)的直接和間接收益，8000多萬(wàn)的投資預(yù)計(jì)3.5年收回。

▌2025年內(nèi)蒙古某開(kāi)發(fā)區(qū)綠電項(xiàng)目(實(shí)施中)

內(nèi)蒙古某地方政府為解決當(dāng)?shù)貤夛L(fēng)棄光，籌劃了244MWh的電蓄熱熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目，每次能把24萬(wàn)度電轉(zhuǎn)為高溫?zé)崃浚瑸楫?dāng)?shù)毓┱羝凸┡?。既減輕新能源配儲(chǔ)能的投資，又減少棄風(fēng)棄光的浪費(fèi)，又推動(dòng)當(dāng)?shù)匦履茉错?xiàng)目的落地和發(fā)展，同時(shí)為當(dāng)?shù)仄髽I(yè)和居民提供綠色廉價(jià)的熱量。

▌2025年江蘇某電廠熔鹽電儲(chǔ)熱項(xiàng)目(實(shí)施中)

江蘇某地電廠擬建240MWh熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，建設(shè)規(guī)模為60MW/240MWh，項(xiàng)目蒸汽參數(shù)為1.6Mpa，300℃，供汽量>130t/h，采用330MW機(jī)組除氧器來(lái)水時(shí)蒸汽發(fā)生能力160t/h，滿(mǎn)足單次滿(mǎn)儲(chǔ)后額定放熱2小時(shí)的供汽需求。

項(xiàng)目建設(shè)

投運(yùn)參觀

權(quán)威報(bào)道

毛華兵表示，我國(guó)雙碳目標(biāo)下新能源發(fā)電必將大規(guī)模遞增，急需解決棄風(fēng)棄光的轉(zhuǎn)換能力，利用模塊儲(chǔ)熱技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)有效。同時(shí)巨大的消納任務(wù)倒逼火電利用本技術(shù)進(jìn)行靈活性改造，充當(dāng)新能源發(fā)電的儲(chǔ)能調(diào)節(jié)器和發(fā)展助推器，讓兩大發(fā)電領(lǐng)域有機(jī)統(tǒng)一和共存共贏，推動(dòng)雙碳目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。

2024年6月24日國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局已下發(fā)高強(qiáng)度的降碳文件，要求至2025年煤電降碳20%，至2027年降碳50%，近期又發(fā)文要求火電具備更強(qiáng)的深度調(diào)峰能力，以及已實(shí)行的電力輔助服務(wù)、現(xiàn)貨交易和調(diào)峰調(diào)頻考核等一系列政策都驅(qū)動(dòng)電廠靈活性改造。擁有十多條顯著優(yōu)勢(shì)的模塊熔鹽儲(chǔ)熱是幾千家火電及熱電企業(yè)的技改首選，電廠配套模塊熔鹽儲(chǔ)熱是提高調(diào)峰能力、減少低負(fù)荷運(yùn)營(yíng)和提高煤效的理想手段。

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應(yīng)用很廣泛

毛華兵列舉了模塊熔鹽儲(chǔ)熱的多種應(yīng)用前景：

其中，他重點(diǎn)介紹了該技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用：

（1）建模塊儲(chǔ)熱站，把棄風(fēng)棄光轉(zhuǎn)化成熱量?jī)?chǔ)存，供應(yīng)蒸汽和居民采暖，既能解決棄風(fēng)棄光，又能低成本無(wú)碳的方式供熱。

（2）用模塊技術(shù)建儲(chǔ)熱型發(fā)電站，把棄風(fēng)棄光轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崃坎⑦m時(shí)發(fā)電，三分之一的轉(zhuǎn)化率下成本不到0.5元/度，比光熱發(fā)電成本省，投資簡(jiǎn)單。

（3）把新能源配儲(chǔ)能的投資轉(zhuǎn)移到周邊或自己系統(tǒng)內(nèi)的火電廠，火電廠實(shí)行靈活性改造具備深度調(diào)峰能力，充當(dāng)新能源發(fā)電的調(diào)節(jié)器，統(tǒng)籌發(fā)電上網(wǎng)是最經(jīng)濟(jì)科學(xué)的方式既沒(méi)有投資浪費(fèi)，又解決了棄風(fēng)棄光。

毛華兵預(yù)測(cè)，在科技的推動(dòng)下，光伏和風(fēng)電的成本在許多地區(qū)將會(huì)降到0.1元/度以下，微型核電技術(shù)相信很快會(huì)突破和應(yīng)用，綠電的充足和廉價(jià)會(huì)讓傳統(tǒng)的電力儲(chǔ)能失去經(jīng)濟(jì)意義，因此，未來(lái)的儲(chǔ)能肯定是儲(chǔ)熱。

目前40%的電力最終用于產(chǎn)熱，而儲(chǔ)能成本對(duì)應(yīng)每度電不到0.1元，毛華兵提倡將不能及時(shí)利用的電力提前轉(zhuǎn)化為熱量，并儲(chǔ)存到另一時(shí)段利用，可省去電力轉(zhuǎn)化的能量損失和巨大投資。

他強(qiáng)調(diào)未來(lái)的電網(wǎng)應(yīng)發(fā)揮自身的地位和優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)建立分布式電—熱轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存站，把多余的電力提前轉(zhuǎn)化為熱能并儲(chǔ)存，擇時(shí)為用戶(hù)提供綠色廉價(jià)的熱量。這樣既能大規(guī)模地調(diào)節(jié)電力平衡，又能減少煤和氣的使用，降低碳排放，助推“雙碳”目標(biāo)。

最后，毛華兵表示，昱華科技的企業(yè)使命是“創(chuàng)造儲(chǔ)熱新技術(shù)，改善能源和電力的運(yùn)行狀況，讓火電、熱電和新能源科學(xué)有序，推動(dòng)我國(guó)雙碳目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)”；企業(yè)定位是“做好模塊熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，為業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)和用戶(hù)提供核心裝備，合力推動(dòng)能源行業(yè)發(fā)展”。昱華科技愿意做好技術(shù)和裝備，實(shí)現(xiàn)行業(yè)共同發(fā)展。