1月16日，國海證券發(fā)布名為《熔鹽儲能：長時儲能黃金賽道（下篇-多應(yīng)用場景、產(chǎn)業(yè)鏈分析）》的最新研究報告，其中結(jié)合多方數(shù)據(jù)和實(shí)際項目案例重點(diǎn)展示了熔鹽儲熱技術(shù)在火電靈活改造、工業(yè)蒸汽生產(chǎn)中的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

報告指出，熔鹽同時扮演了傳熱和儲能介質(zhì)。硝酸鹽具有工作溫度區(qū)間廣、儲能密度高、無需高壓運(yùn)行、黏度低流動性好、壽命長等優(yōu)良特性，非常適合作為傳熱、儲能介質(zhì)。

目前熔鹽儲能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)等新能源系統(tǒng)，利用了硝酸鹽儲能特性將太陽光熱能轉(zhuǎn)換為熔鹽的內(nèi)能來存儲和發(fā)出能量，實(shí)現(xiàn)了能量在時空上的遷移，滿足可再生能源的電網(wǎng)調(diào)峰需求。除了光熱領(lǐng)域外，熔鹽儲能在熔鹽儲能供暖、供蒸汽、火電機(jī)組靈活改造領(lǐng)域有競爭優(yōu)勢。

具體來說，熔鹽儲能作為單獨(dú)的儲能單元模塊，可以很好匹配火電靈活改造、工業(yè)蒸汽生產(chǎn)需求。通過在火電機(jī)組中加入大容量熔鹽儲能模塊，可以實(shí)現(xiàn)熱電解耦，能耗效率接近抽水蓄能，幫助火電機(jī)組增加向下調(diào)峰范圍到20%，可以獲取更多電力輔助收益、蒸汽產(chǎn)出收益。熔鹽儲能模塊可以利用其消納谷電儲能的能力，將電能轉(zhuǎn)換為熱能，產(chǎn)出蒸汽、熱水或者綠電，實(shí)現(xiàn)北方煤改電、工業(yè)園區(qū)綠色化改造。

火電靈活性改造：熔鹽儲能相比常規(guī)路徑具備優(yōu)勢

據(jù)報告，常規(guī)火電機(jī)組改造路徑有一定局限性?；痣姍C(jī)組靈活性改造方案目標(biāo)是增加調(diào)峰深度、實(shí)現(xiàn)快速啟停、加快爬坡能力，其中重點(diǎn)是提高機(jī)組的深度調(diào)峰能力。常規(guī)火電機(jī)組的路徑包括鍋爐側(cè)系統(tǒng)改造方案和汽機(jī)側(cè)“熱電解耦”方案。鍋爐側(cè)改造方案一般是圍繞解決低負(fù)荷工況下，鍋爐不能穩(wěn)定燃燒以及脫硝不能正常運(yùn)行的問題；汽機(jī)側(cè)改造方案則是針對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，在供熱季采用解耦或者削弱“以熱定電”的運(yùn)行方式，滿足機(jī)組供熱要求的同時減少發(fā)電出力。但常規(guī)靈活性改造也存在一些問題，例如低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下主機(jī)效率降低、影響機(jī)組設(shè)備壽命、燃料系統(tǒng)控制的問題，而且熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組改造方案只適用于采暖期，有一定局限性。

圖：常規(guī)火電機(jī)組靈活改造方案，資料來源：《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》李峻等，國海證券研究所

而加入高溫熔鹽儲能系統(tǒng)，則是火電機(jī)組靈活性改造的一種新型技術(shù)路線?；痣婂仩t的低負(fù)荷運(yùn)行是靈活運(yùn)行的最大瓶頸，因此設(shè)置儲熱系統(tǒng)可以將鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽存儲起來，削弱原本剛性的“爐機(jī)耦合”。火電機(jī)組鍋爐出口蒸汽溫度在540~560℃，與高溫熔鹽儲熱技術(shù)很好的匹配了溫度參數(shù)，非常適合火電機(jī)組儲熱。

圖：嵌入高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)的火電機(jī)組工藝圖，資料來源：《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》李峻等

火電常規(guī)機(jī)組的靈活性改造原理是，在火電機(jī)組“鍋爐-汽機(jī)”熱力系統(tǒng)中嵌入一套外置的高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)。當(dāng)火電機(jī)組向下調(diào)節(jié)出力時，啟動儲熱模塊，鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽和再熱蒸汽通過儲熱功率模塊對熔鹽進(jìn)行放熱，低溫罐中冷熔鹽升溫后存儲在儲熱罐中。當(dāng)火電機(jī)組需要出力時，高溫熔鹽罐中的高溫熔鹽通過放熱功率模塊進(jìn)行放熱，產(chǎn)生的蒸汽回到汽輪機(jī)做工發(fā)電，釋放熱量后的熔鹽再次回到低溫罐中存儲。

火電靈活改造配置熔鹽儲熱系統(tǒng)優(yōu)勢：

1、理論綜合效率高：根據(jù)李峻2021年《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》中的估算，火電熔鹽儲能系統(tǒng)理論綜合效率為76.2%，接近抽水蓄能機(jī)組，能源利用效率高于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、電鍋爐調(diào)峰供熱方案。

2、大幅度增加火電廠深度調(diào)峰能力：汽機(jī)可以在5%額定負(fù)荷下運(yùn)行，如果加入電加熱模塊，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組零功率上網(wǎng)。

3、儲熱時間長：靈活設(shè)置儲熱罐容量即可，可以實(shí)現(xiàn)單日10h 以上儲熱能力，可以通過擴(kuò)大熔鹽儲熱罐容量擴(kuò)充儲能時長。

4、儲熱參數(shù)高：熔鹽儲熱溫度可以達(dá)到500℃以上，蒸汽溫度可以達(dá)到亞臨界參數(shù)。

5、使用壽命長、綜合效率高：使用壽命長達(dá)30 年，平準(zhǔn)化發(fā)電成本低。熔鹽儲熱的火電靈活改造技術(shù)與現(xiàn)有的改造方案相比，具有能耗低、機(jī)組運(yùn)行節(jié)能可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過熔鹽放熱，可以拓寬機(jī)組負(fù)荷的調(diào)峰范圍，提高機(jī)組運(yùn)行的靈活性。

同時，高溫熔鹽儲熱技術(shù)在火電機(jī)組有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

第一，改造后的火電機(jī)組可以更好的適應(yīng)電力市場改革，獲取更多輔助服務(wù)收益。隨著各地電力輔助服務(wù)市場政策加快出臺，采用高溫熔鹽儲熱技術(shù)改造的火電機(jī)組靈活性高、調(diào)節(jié)速度快，可以適應(yīng)深度調(diào)峰、啟停調(diào)峰、旋轉(zhuǎn)備用交易等輔助服務(wù)。

第二，電力現(xiàn)貨市場交易加快后，帶有熔鹽儲能的火電機(jī)組可以大規(guī)模儲熱，存儲谷電，在電價高的時候釋放熱量獲取高收益。

第三，大容量熔鹽儲能可以實(shí)現(xiàn)供蒸汽、供熱。未改造的熱電聯(lián)產(chǎn)火電機(jī)組仍然是熱電耦合狀態(tài)，具有季節(jié)使用局限性。高溫熔鹽儲熱技術(shù)可以拓展火電靈活機(jī)組的供熱場景，創(chuàng)造額外供熱、供蒸汽收益。

第四，高溫熔鹽儲熱技術(shù)可以參加退役火電機(jī)組延壽改造。拆除機(jī)組煤炭、鍋爐系統(tǒng)后，可以保留汽輪機(jī)組，利用熔鹽儲能吸收新機(jī)組熱量或消納谷電，通過放熱驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，增加整體電站的尖峰發(fā)電出力能力。

圖：火電機(jī)組采取高溫熔鹽儲熱技術(shù)的應(yīng)用前景展望，資料來源：《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》李峻等、國海證券研究所整理

根據(jù)《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》（李峻等，2021年）中的舉例說明，經(jīng)過高溫熔鹽改造后的火電機(jī)組在如下表的參數(shù)假設(shè)下，考慮調(diào)峰服務(wù)費(fèi)收入情況下，350MW的火電機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)4310萬元的年度收益。

表：火電機(jī)組熔鹽儲能改造后參加調(diào)峰服務(wù)費(fèi)用的收入模型測算，資料來源：《基于高溫熔鹽儲熱的火電機(jī)組靈活性改造技術(shù)及其應(yīng)用前景分析》李峻等（2021年）、國海證券研究所

工業(yè)蒸汽：熔鹽儲熱實(shí)現(xiàn)谷電存熱，保障供熱供汽

據(jù)報告介紹，與火電靈活改造類似，利用熔鹽優(yōu)良的儲能特性，熔鹽儲能還可以用于谷電加熱（利用谷電將低溫熔鹽加熱后存儲至高溫熔鹽罐，在白天用熱用汽時段，利用高溫熔鹽供暖供熱）、余熱回收（通過熔鹽儲熱系統(tǒng)將鋼鐵生產(chǎn)的余熱回收利用，用于供暖供熱、發(fā)電等）。

圖：新型熔鹽蓄熱供熱技術(shù)原理示意圖，資料來源：《熔鹽蓄熱供熱技術(shù)研究與示范項目》周宇涵

熔鹽儲能可在低谷時段消納富余電能，尖、高峰時段對外供熱、供蒸汽。新型熔鹽蓄熱供熱技術(shù)通過利用晚間谷電加熱熔鹽儲能，加熱后的高溫熔鹽儲存到儲罐中，白天放熱，通過循環(huán)泵將高溫熔鹽抽出與換熱器給水換熱，實(shí)現(xiàn)供熱需求。

利用該技術(shù)可以24 小時為用戶供熱，有效轉(zhuǎn)移了富余的低谷電力，提高了電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能的使用率，也增加了供熱安全保障和品質(zhì)。和其他技術(shù)比，熔鹽儲熱的儲能密度、占地面積、使用壽命來具有優(yōu)勢。既適合北方高密集城市地區(qū)對熱水、蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行綠色改造，也適合工業(yè)地區(qū)工業(yè)蒸汽的生產(chǎn)應(yīng)用。

表：不同蓄熱技術(shù)的對比，資料來源：《熔鹽蓄熱供熱技術(shù)研究與示范項目》周宇涵

報告梳理了目前國內(nèi)已經(jīng)投入運(yùn)行的熔鹽儲熱改造項目的情況，以北京兩個供熱中心改造項目為例，在天然氣價格上漲的背景下，利用谷電進(jìn)行供熱均能實(shí)現(xiàn)比較好的經(jīng)濟(jì)性。

1、北京熱力集團(tuán)花家地供熱中心熔鹽儲熱改造項目

根據(jù)《熔鹽蓄熱供熱技術(shù)研究與示范項目》（2021 年）中引用案例——北京熱力集團(tuán)花家地供熱服務(wù)中心，原本配置9 臺14MW 燃?xì)忮仩t，非供暖季只啟用一臺燃?xì)忮仩t，每天啟停也造成能耗大、經(jīng)濟(jì)性差的問題。因此公司投資669 萬元（設(shè)備投資、不含稅）建設(shè)了一套加熱功率2.1MW 的新型熔鹽儲熱裝置，該示范項目滿足了非冬季與燃?xì)忮仩t廠房聯(lián)合，并在冬季可以進(jìn)行應(yīng)急供熱的需求。

根據(jù)2019 年數(shù)據(jù)實(shí)測，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的效率達(dá)到96.3%，通過熔鹽加熱生產(chǎn)的熱水電費(fèi)成本2.75 萬元，折合熱水共計2512 噸，折算熱水單噸電費(fèi)成本10.9元，2019 年的熱水供應(yīng)價格為35 元每噸，收益較好。

2、北京熱力供應(yīng)中心北京西站蒸汽供應(yīng)熔鹽儲熱改造項目

根據(jù)《熔鹽儲能供蒸汽技術(shù)的應(yīng)用前景分析》(2022 年)中引用案例——北京一燃?xì)鉄崃嶂行臑楸本┪髡竟?yīng)蒸汽負(fù)荷項目為例，該項目采取了利用熔鹽儲代替燃?xì)忮仩t進(jìn)行替代。該項目利用低谷電時間段，將低價格電能轉(zhuǎn)換為熱能存儲，白天時使用熔鹽儲能系統(tǒng)對外供應(yīng)蒸汽。該項目獲得了張家口及赤峰綠電進(jìn)京指標(biāo)；采用低谷綠電作為熱源，補(bǔ)貼后谷電價格為0.15 元/kWh。

根據(jù)該電價進(jìn)行核算，折算后的蒸汽運(yùn)行成本為105 元/t，作為新能源儲能消納供蒸汽示范項目，該運(yùn)行成本僅為燃?xì)膺\(yùn)行成本（北京燃?xì)鈨r格2.6 元/m3，蒸汽成本為208 元/t）的50%左右，大大節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

3、西子潔能紹興柯橋熔鹽發(fā)電、儲熱供汽項目

根據(jù)西子潔能技術(shù)專家劉可亮在《利用綠電熔鹽儲能，助力零碳產(chǎn)業(yè)園的實(shí)踐》（2022 年）主題演講中介紹的案例，西子潔能承接的紹興綠電熔鹽儲能項目進(jìn)展迅速，零碳園區(qū)的商業(yè)模式開始推廣。西子潔能正在打造首個綠色零碳產(chǎn)業(yè)園項目。該綠電熔鹽儲能示范項目位于浙江紹興濱海工業(yè)園區(qū)（柯橋），園區(qū)內(nèi)以紡織印染行業(yè)為主。紡織印染行業(yè)是浙江的高能耗產(chǎn)業(yè)之一，低碳轉(zhuǎn)型壓力較大。

根據(jù)浙江省發(fā)展改革委《關(guān)于促進(jìn)浙江省新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見（征求意見稿）》提出：“不將綠色電力消費(fèi)計入碳排放量核算，探索綠色電力消費(fèi)抵扣一定比例能耗”。高能耗企業(yè)有動力在節(jié)能降碳找尋新的路徑。紹興綠電項目儲能時長達(dá)10 小時，利用熔鹽儲能滿足園區(qū)的用熱及用電需求。

項目的主要參數(shù)包括，熔鹽的使用量約7500 噸，使用的是光熱領(lǐng)域應(yīng)用最多的二元熔鹽。蒸汽參數(shù)3MPa，257℃；負(fù)責(zé)把電轉(zhuǎn)化成熱的電加熱功率比較大，約150MW。在背壓的運(yùn)行工況下，機(jī)組發(fā)電能力是8MW；如果是純凝，后面低壓發(fā)電能力是17MW，加起來機(jī)組的頂峰能力為25MW；年運(yùn)行小時數(shù)是8400小時。采用背壓發(fā)電供熱系統(tǒng)+純凝頂峰系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)有頂峰需求響應(yīng)時，背壓機(jī)出口蒸汽停止對外供熱，轉(zhuǎn)而進(jìn)入純凝機(jī)進(jìn)行全純凝運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的需求響應(yīng)服務(wù)。

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