中國儲能網(wǎng)訊：在內(nèi)蒙古準格爾旗，漫長的海陸變遷不僅形成了溝壑縱橫、峁梁起伏的地貌，同時也孕育了“地下煤?！钡母火堎Y源。地處蒙、晉、陜交界，在溝壑峁梁間的魏家峁鎮(zhèn)，一種新的能源力量正肆意向上生長著。當前，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的命題下，火電兜底保障的重要作用愈發(fā)凸顯，提升機組調(diào)峰調(diào)頻能力成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的題中之義，熔鹽儲熱則打開了火電深度調(diào)峰的一扇窗，讓人們看到了儲能帶給電力系統(tǒng)的無限可能。
峁梁溝壑漾“新”風
來到華能魏家峁煤電公司的生產(chǎn)廠區(qū)，白色的熔鹽儲熱裝置矗立在主廠房北側(cè)，與周圍的儲熱水罐相得益彰。這是國內(nèi)首臺套60萬千瓦及以上燃煤電廠耦合高溫蒸汽熔鹽儲熱系統(tǒng)示范工程。
“魏家峁熔鹽項目建設之初的首要任務是提升煤電機組深度調(diào)峰的能力，讓機組具備既能高也能低的能力。”談及魏家峁高溫蒸汽熔鹽儲熱項目的緣起，魏家峁煤電公司副總經(jīng)理齊建平表示。隨著“雙碳”目標的深入推進，為充分挖掘火電深度調(diào)峰能力，靈活性改造成為火電行業(yè)發(fā)展的主旋律，魏家峁煤電公司也一直在積極探尋火電機組改造的新路徑。恰逢此時，西安熱工院研發(fā)的高溫蒸汽熔鹽儲熱技術(shù)走進魏家峁煤電公司的視野中。2022年，魏家峁煤電公司與西安熱工院一拍即合，邁出了“煤電機組+熔鹽儲能”的第一步。
“最初研發(fā)團隊給出了三套方案，經(jīng)過對比分析，結(jié)合魏家峁不需供熱的特性，最終確定了‘熔鹽儲熱+水儲熱’的技術(shù)方案。”西安熱工院項目負責人成汭珅介紹。煤電機組耦合熔鹽儲熱是利用熔鹽在升溫或降溫過程中的溫差來實現(xiàn)熱能存儲和釋放：當機組在低負荷時，可將煤電機組產(chǎn)生的高溫蒸汽通過梯級利用后儲存于熔鹽中；當機組在中高負荷運行時，再將儲存在熔鹽中的熱量釋放出來，直接用于機組發(fā)電的用熱環(huán)節(jié)。
該技術(shù)方案具有適用范圍廣、綠色環(huán)保、安全穩(wěn)定等優(yōu)點，儲熱蒸汽的梯級利用，不僅極大提高了機組深度調(diào)峰的能力，保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的同時，也解決了低負荷時存在的脫硝煙溫低、輔汽不足的問題，推動了火電行業(yè)的環(huán)保升級和可持續(xù)發(fā)展。
協(xié)同攻關(guān)打響發(fā)電熔鹽耦合“第一槍”
魏家峁煤電公司與西安熱工院的這場“強強聯(lián)合”，打響了燃煤發(fā)電機組熔鹽儲熱的“第一槍”，填補了我國“熔鹽儲熱+熱水儲熱”輔助煤電調(diào)峰調(diào)頻的技術(shù)空白，也為魏家峁煤電機組靈活性改造打開了新思路。
不過，科技創(chuàng)新從來不是一蹴而就的，創(chuàng)新之路也并非一帆風順。西安熱工院與魏家峁煤電公司一同摸索，在熔鹽儲熱這個新型儲能領(lǐng)域蹚出新路。
“我們整個團隊也是摸著石頭過河，在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題中不斷進行迭代升級。甚至在正式投產(chǎn)前一個月，我們的熔鹽模塊還微調(diào)過一次?！背蓻I珅回憶說。雖然理論準備和前期開發(fā)工作都做得很好，但終試時由于規(guī)模的差異，實際效果與預期目標依然存在一定差距。為了保質(zhì)保量如期完成任務，科研人員一絲都不敢懈怠，聯(lián)調(diào)聯(lián)試后，所有項目工程師均常駐魏家峁，直到看到試投運數(shù)據(jù)和效果的那一刻，工程師們懸著的心才放下來。
隨著項目的持續(xù)推進，難題也接踵而至。作為以混合熔鹽為儲熱介質(zhì)的儲能技術(shù)，熔鹽儲熱系統(tǒng)的設計運行與熔鹽介質(zhì)種類緊密相關(guān)。為此，華能結(jié)合各大高校優(yōu)勢科技，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液固兩相蓄熱材料和低溫四元配方新型熔鹽，架起了產(chǎn)學研用的橋梁?！半m然近年來熔鹽儲熱技術(shù)在光熱發(fā)電領(lǐng)域廣為熟知，但與煤電機組耦合卻鮮少應用?！背蓻I珅表示，光熱發(fā)電領(lǐng)域的熔鹽主要為二元鹽，我們與北京工業(yè)大學等高校一道，創(chuàng)新性地將四元鹽研發(fā)成果應用到煤電機組耦合中，使熔鹽具備更低熔點、更寬液體溫域、低腐蝕性的優(yōu)勢。
來到儲熱閥門隔壁的集控室設備間，筆者看到，運行人員正通過數(shù)字運行平臺有條不紊地觀察著儲熱系統(tǒng)各個部位的溫度、壓力等運行數(shù)據(jù)。在看似簡單的儲能罐外表之下，熔鹽儲熱系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造卻極其復雜。為了更好地適應新運行系統(tǒng)帶來的改變，在正式投產(chǎn)之前，魏家峁煤電公司對集控中心、運行和巡視檢修人員開展了一場為期兩周的全員專項培訓?！皩τ诖蟛糠致毠ざ?，熔鹽儲熱尚屬新事物，我們一方面通過理論知識、工藝流程、操作規(guī)程等加強員工培訓，同時，在培訓過程中還會進行應急演練，提升突發(fā)事故應對處理能力，守住安全生產(chǎn)的底線和紅線?！蔽杭裔姑弘姽具\行部部長韓麗明強調(diào)。
從“魏家峁實踐”走向“全國經(jīng)驗”
在各方聯(lián)合攻關(guān)下，2023年5月，國內(nèi)首套66萬千瓦煤電機組耦合蒸汽熔鹽儲熱調(diào)峰示范項目在華能魏家峁煤電公司成功投運，打造了熔鹽蒸汽儲熱技術(shù)在火電靈活性改造領(lǐng)域的新范式。
“投運消息一出，我的電話都被打‘爆’了，系統(tǒng)內(nèi)外的同行都想打探效果。”作為最早參與項目的人員之一，魏家峁煤電公司生產(chǎn)管理部陳康樂激動地說。
如今時隔一年，又是一年五月天，綻放在黑色大地上的純白之花依然奪目?！按笠?guī)模熔鹽儲熱系統(tǒng)與火電機組的耦合應用，不僅優(yōu)化了火電運行模式，還降低燃煤消耗，延長設備的使用壽命，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化?！标惪禈愤€算了一筆賬，項目運行后，機組調(diào)峰的額定負荷從60%提升到75%，機組負荷響應速率提升0.5%額定負荷/分鐘以上，全年可增加新能源消納電量6億千瓦時，節(jié)約燃煤18萬噸，減排二氧化碳30萬噸，理想狀態(tài)下每年可為全廠增加收益超1000萬元。
熔鹽蒸汽與火電機組的耦合創(chuàng)新，不僅成為魏家峁探索全面參與電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務的有力支撐，項目的建成及投運也成為新型儲能落地的急先鋒，為國內(nèi)同類型燃煤發(fā)電機組深度調(diào)峰改造提供了全新的解決方案?！澳壳?，一批熔鹽儲熱火電靈活性改造項目已經(jīng)開始推進，華能在德州、海門等電廠的熔鹽儲能項目建設規(guī)劃已經(jīng)啟動，下半年，北方公司達拉特旗增量配電網(wǎng)熔鹽儲熱項目也將有新的進展，當然還有江蘇蘇龍熱電等部分華能系統(tǒng)外的公司也在與我們接洽?！背蓻I珅表示。更重要的是，隨著應用規(guī)模的不斷擴大，對儲能裝置、煙氣加熱器等下游產(chǎn)業(yè)的帶動和促進作用也大大增強，將有力推動全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作與技術(shù)融合。
可以說，這支從魏家峁盛放的花，正在更多的地方生根發(fā)芽。華能魏家峁煤電公司將新質(zhì)生產(chǎn)力的“魏家峁實踐”礪行致遠，把百煉成鋼的熔鹽儲熱經(jīng)驗輸送到各地電力系統(tǒng)，讓“產(chǎn)學研用”協(xié)同的智慧成為推進“風光火儲”一體發(fā)展的力量，匯聚起新質(zhì)生產(chǎn)力蓬勃向上的澎湃動能！
筆者手記
五月是什么顏色？
暮春淺夏，繾綣的春風還未走遠，初夏的爛漫已躍上枝頭。在華能魏家峁煤電公司，五月，是蜿蜒流動的黑，蓬勃跳躍的綠，是一望無垠的白，也是澄澈浩瀚的藍。
在華能魏家峁，有煤電機組里燃燒著的“黑”色煤炭和儲能罐中流動著的“白”色熔鹽，這里有最優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，也有最硬核的能源科技，這里集聚著能源由現(xiàn)在向未來的強大力量。
在華能魏家峁，成片的光伏板下綠浪綿延，形成獨具魏家峁特色的綠色經(jīng)濟，綠草無邊際、青山多嫵媚，“綠水青山就是金山銀山”的聲音響徹峁梁溝壑間。
在華能魏家峁，我看到澄澈浩瀚的“藍”圖，一輛輛智能駕駛換電卡車正從這里駛出，智能化礦山的藍圖在這里繪就，新的能源希望在這里升騰。
在魏家峁，我真實地感受到黑色的血液與綠色的脈動，也更加真切地體會到中華之能所蘊含的巨大能量，深刻把握發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的底層邏輯，華能在黑與白的底色中，開出綠色的花、長出紅色的果實、繪就宏偉“藍”圖，一幅波瀾壯闊的能源畫卷正徐徐鋪開。
