伴隨著雙碳目標(biāo)的政策推進(jìn)，中國作為世界上最大煤炭消費(fèi)國，是實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。到2020年，中國的煤電裝機(jī)總量將達(dá)到11億千瓦，超過所有其他國家的總和。并且，中國的大多數(shù)燃煤電廠是在過去的十年中投產(chǎn)運(yùn)行的。因此，與美國和歐盟等地區(qū)的陳舊設(shè)施相比，中國的現(xiàn)役煤電廠還有很長(zhǎng)的使用壽命。但是，為了實(shí)現(xiàn)人類共同的氣候目標(biāo)，我們需要對(duì)全球所有——包括中國在內(nèi)的——燃煤電廠進(jìn)行迅速的淘汰和深度減排。世界范圍內(nèi)，燃煤電廠幾十年的平均壽命也將成為歷史。

圖1燃煤電廠光伏風(fēng)電儲(chǔ)能綠色發(fā)展路徑（圖片來自DLR）

煤電相關(guān)行業(yè)組織提議，在“十四五”能源規(guī)劃（2021–2025年）以及2035年基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)劃中，提高中國的煤電裝機(jī)上限。國網(wǎng)能源研究院隸屬于國有電力公用事業(yè)企業(yè)中國國家電網(wǎng)公司，預(yù)計(jì)到2030年，中國可能需要12億千瓦的煤電裝機(jī)，以維持電網(wǎng)的穩(wěn)定。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)是代表中國電力企業(yè)的行業(yè)協(xié)會(huì)，建議煤電裝機(jī)在2030年達(dá)到13億千瓦的峰值。隸屬中國能源建設(shè)集團(tuán)的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，則認(rèn)為煤電裝機(jī)到2035年要達(dá)到14億千瓦才能滿足電力需求。燃煤電廠如何能夠從灰色走向藍(lán)色最終實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，本文根據(jù)三個(gè)階段進(jìn)行探討燃煤電廠未來之路。

圖2燃煤電廠走向綠色發(fā)展的三個(gè)階段（摘自網(wǎng)絡(luò)）

基于燃煤機(jī)組的現(xiàn)實(shí)發(fā)展，目前還處在灰色一維時(shí)代，以機(jī)組本身為中心，以實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝超低排放為目標(biāo)，隨著近幾年綠色可再生能源，特別是風(fēng)電光伏裝機(jī)比例加大后，基于生態(tài)文明建設(shè)需要，降低棄風(fēng)棄光比例的要求。燃煤機(jī)組開始悄然改變中，需要拿出渾身解數(shù)，利用自身的調(diào)節(jié)能力，開展電源調(diào)峰。目前我國在運(yùn)煤電機(jī)組一般最小出力為45～60%，冬季供熱期僅能低至65～85%。純凝機(jī)組靈活性提升主要取決于鍋爐燃燒穩(wěn)定性以及汽輪機(jī)和主要輔機(jī)的適應(yīng)性。目前國內(nèi)推動(dòng)試點(diǎn)示范項(xiàng)目通過靈活性改造，最小技術(shù)出力可低至30%～35%額定容量，部分機(jī)組可以低至20%～25%。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組靈活性提升路線主要包括：大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)，熱水蓄熱調(diào)峰技術(shù)，固體電蓄熱鍋爐調(diào)峰技術(shù)，電極鍋爐調(diào)峰技術(shù)，切除低壓缸技術(shù)，余熱回收供熱技術(shù)，主、再蒸汽減溫減壓供熱技術(shù)等。改造后，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小技術(shù)出力達(dá)到40%～50%額定容量，部分“熱電解耦”改造最小技術(shù)出力可進(jìn)一步降低。改造后，機(jī)組能夠達(dá)到現(xiàn)階段環(huán)保要求。煤電機(jī)組靈活性改造在經(jīng)濟(jì)上具有較好優(yōu)勢(shì)。

圖3燃煤發(fā)電廠的20個(gè)子系統(tǒng)

目前靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500元～1500元之間，遠(yuǎn)低于抽水蓄能、獨(dú)立儲(chǔ)能電站等其它調(diào)節(jié)手段。由于煤電機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煤耗增加、能效下降，在積極消納風(fēng)、光、核發(fā)電量后，綜合供電煤耗下降、社會(huì)整體能效和環(huán)保水平提升。另外，機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，更大規(guī)模的百萬千瓦、60萬千瓦的超（超）臨界機(jī)組比60萬、30萬千瓦亞臨界機(jī)組能效下降更明顯，應(yīng)優(yōu)先考慮30萬千瓦及以下、部分60萬千瓦亞臨界機(jī)組進(jìn)行靈活性改造，并對(duì)于此部分機(jī)組考慮延長(zhǎng)壽命，滿足未來新能源為主體的電力系統(tǒng)調(diào)峰供熱需要，整體綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更好。

隨著碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)實(shí)施，燃煤機(jī)組也被無情的推入藍(lán)色二維新時(shí)代，更需要內(nèi)生動(dòng)力跨界應(yīng)用，特別是思維改變的新業(yè)態(tài)，重構(gòu)燃煤機(jī)組的定位，增加大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，從自身的基礎(chǔ)負(fù)荷轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助負(fù)荷的革命轉(zhuǎn)變。響應(yīng)習(xí)總書記新時(shí)代能源四個(gè)革命，一個(gè)合作的指導(dǎo)思想，落實(shí)滿足構(gòu)建新能源為主體的新型電力體系，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的轉(zhuǎn)型升級(jí)高質(zhì)量發(fā)展，維護(hù)新型燃煤電廠的新業(yè)態(tài)長(zhǎng)期生存發(fā)展需要，以電力供給側(cè)與工業(yè)消費(fèi)側(cè)融合創(chuàng)新發(fā)展。逐步打造新型燃煤電廠的發(fā)展需要，通過采用大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)，十四五到2030年碳達(dá)峰前，首先實(shí)現(xiàn)非供暖季以深度調(diào)峰滿足新能源發(fā)展為目標(biāo)，融合風(fēng)、光、儲(chǔ)、煤一體化融合發(fā)展，以大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)為中心的多能互補(bǔ)利用，先邁出一大步，實(shí)現(xiàn)非供暖季新型燃煤電廠去煤化，以新能源調(diào)峰電源為主的綠色發(fā)展目標(biāo)，為進(jìn)入全面綠色發(fā)展階段做好充分的準(zhǔn)備?；谖磥硇略龅娜济簷C(jī)組主要以調(diào)峰供熱電源形式為主，當(dāng)下必須要認(rèn)真思考新上燃煤機(jī)組的規(guī)模大小應(yīng)該禁止再上高參數(shù)大機(jī)組，而是應(yīng)該從未來遠(yuǎn)期考慮，重點(diǎn)以30-60萬千瓦亞臨界機(jī)組為主，才能滿足未來火電深度調(diào)峰超低負(fù)荷運(yùn)行綜合經(jīng)濟(jì)性考慮。避免延續(xù)過去的高參數(shù)大機(jī)組慣性思維，而是綜合考慮未來燃煤機(jī)組的生存屬性，以靈活深調(diào)融入到大比例新能源為主的新型電力體系中，發(fā)揮燃煤機(jī)組內(nèi)生新動(dòng)力，跨界新應(yīng)用的堅(jiān)強(qiáng)支撐力量。

圖4燃煤電廠熔鹽儲(chǔ)能多能互補(bǔ)初級(jí)階段（圖片轉(zhuǎn)自中南電力設(shè)計(jì)院）

暢想碳達(dá)峰后的燃煤電廠，如何從延長(zhǎng)壽命階段到永續(xù)長(zhǎng)期與新能源為主體的電力系統(tǒng)中共存。勢(shì)必跨進(jìn)綠色三維時(shí)代，在通過非供暖季去煤化后的發(fā)展時(shí)期后，完全進(jìn)入新型燃煤電廠的無煤化再電氣化時(shí)代，通過構(gòu)建強(qiáng)大的儲(chǔ)能體系，實(shí)現(xiàn)以新型燃煤電廠為基礎(chǔ)的數(shù)字新能源應(yīng)用平臺(tái)。燃煤電廠再電氣化是指在傳統(tǒng)電氣化的基礎(chǔ)上，充分利用新能源、新材料和信息技術(shù)，進(jìn)一步拓展電能的利用范圍和規(guī)模，新型燃煤電廠完全替代煤炭等終端化石能源消費(fèi)，推動(dòng)全社會(huì)電氣化水平再度躍升，并促進(jìn)清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，最終實(shí)現(xiàn)以清潔能源為主導(dǎo)、以電為中心的高度電氣化社會(huì)的過程。再電氣化根植于燃煤電廠加速清潔低碳轉(zhuǎn)型、積極應(yīng)對(duì)氣候變化的進(jìn)程之中，與以往傳統(tǒng)工業(yè)化時(shí)期的電氣化進(jìn)程有本質(zhì)區(qū)別。清潔低碳電氣化，從能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看，傳統(tǒng)電氣化主要依靠煤炭、天然氣等化石能源發(fā)電來保障電力供應(yīng)，而再電氣化則伴隨著風(fēng)能、太陽能等新能源的大規(guī)模開發(fā)和利用，體現(xiàn)為清潔能源對(duì)化石能源的替代和發(fā)電能源占一次能源消費(fèi)比重的提升。新型燃煤再電氣化工廠，是以現(xiàn)有電廠為基礎(chǔ)，通過綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的變化，逐步成為以新能源儲(chǔ)能為主的新型源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化中心，屬于未來創(chuàng)新性可再生能源數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)中心，為實(shí)現(xiàn)燃煤電廠自身永續(xù)生存的發(fā)展路徑，完全脫胎換骨為無煤化的綜合能源服務(wù)中心。未來新型燃煤電廠基于大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用，采用光熱、光伏、風(fēng)電、熱泵+X等多能互補(bǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷、熱、電三聯(lián)供的綜合能源服務(wù)中心。

圖5燃煤電廠大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能綠色再電氣化新階段

熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)來源于成熟的光熱發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域，我司通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)融合、產(chǎn)業(yè)鏈整合，開展設(shè)計(jì)適用于燃煤電廠深度調(diào)峰、工業(yè)蒸汽供熱、清潔供暖領(lǐng)域新技術(shù)應(yīng)用，滿足工業(yè)園區(qū)綠色制造低碳發(fā)展需要。儲(chǔ)能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對(duì)推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)蒸汽系統(tǒng)主要由熔鹽材料、熔鹽儲(chǔ)罐、熔鹽泵、電加熱器、換熱器、除氧器、控制系統(tǒng)和各種水泵以及管道閥門等組成。熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)采用冷熱熔鹽雙罐設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的運(yùn)行模式，通過改變?nèi)廴邴}的流向，來決定系統(tǒng)是儲(chǔ)熱還是放熱。

燃煤電廠的加速綠色升級(jí)轉(zhuǎn)型，需要充分利用好現(xiàn)價(jià)段新能源高速增長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，充分利用好風(fēng)電光伏新增儲(chǔ)能比例的政策機(jī)遇，充分利用好電力輔助服務(wù)市場(chǎng)及電力現(xiàn)貨交易的政策轉(zhuǎn)變期，實(shí)現(xiàn)新業(yè)態(tài)內(nèi)生動(dòng)力和跨界應(yīng)用，從電源供應(yīng)商逐步向多能互補(bǔ)到再電氣化的方向發(fā)展。燃煤電廠一路能夠伴隨著新能源的快速發(fā)展，從電力體系的主導(dǎo)者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助者，到未來的服務(wù)者的不同時(shí)代角色轉(zhuǎn)變。大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)充分發(fā)揮自身的高安全、大容量、低成本、易回收諸多優(yōu)勢(shì)，助力燃煤電廠從灰色踏入藍(lán)色，奔向綠色新業(yè)態(tài)發(fā)展提供規(guī)?；瘍?chǔ)能支撐，共同為燃煤電廠實(shí)現(xiàn)深度調(diào)峰和機(jī)組延壽貢獻(xiàn)力量。

山西常晟新能源科技充分利用在光熱發(fā)電領(lǐng)域大規(guī)模熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過內(nèi)生動(dòng)力和跨界應(yīng)用的創(chuàng)新思維，在原有熔鹽核心材料生產(chǎn)制造優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，聯(lián)合國內(nèi)外熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)，開發(fā)具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，攻克熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)的化鹽、防凝、儲(chǔ)存諸多技術(shù)難題，采用增設(shè)新型熔鹽儲(chǔ)能化鹽系統(tǒng)、防凝、儲(chǔ)存技術(shù)等多重創(chuàng)新優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)在燃煤機(jī)組深度調(diào)峰，工業(yè)蒸汽應(yīng)用領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)。

注：本文由山西常晟新能源科技王工（13810518839）供稿，愿攜手大家一起推動(dòng)燃煤電廠的深度調(diào)峰與機(jī)組延壽的項(xiàng)目合作推動(dòng)。