2022年12月初，西安热工研究院总包的国信靖江熔盐储热项目成功投运，该项目是我国首个熔盐储热技术耦合煤电机组项目，为我国火电机组实施熔盐储热改造提供了样板。
在6月13日于浙江杭州召开的2023中国国际光热大会暨CSPPLAZA第十届年会上，西安热工研究院节能中心汽轮机灵活运行技术研究所副所长王伟就《熔盐储热耦合煤电机组调频调峰及安全供汽技术》作了主题汇报，汇报以国信靖江应用示范项目为例，从多方面出发，详细阐述了熔盐储热与煤电机组耦合集成与灵活运行技术的优势。
▲西安热工研究院节能中心汽轮机灵活运行技术研究所副所长王伟
1、项目背景
2021年3月15日，总书记在中央财经委员会第九次会议上对能源电力发展作出了系统阐述，首次提出构建新型电力系统；党的二十大报告强调加快规划建设新型能源体系，为新时代能源电力发展提供了根本遵循；截止2022年底，全国发电总装机容量25.6亿千瓦，火电13.3亿千瓦，其中煤电11.4亿千瓦，煤电装机占比43.8%，提供了60%以上的电量和70%的调峰任务。
可以看到，新型能源体系中，新能源通过提升可靠支撑能力逐步向系统主体电源转变。煤电仍是电力安全保障的“压舱石”，承担基础保障的“重担”。储能技术具有响应速度快、精度高、控制灵活等优势，可弥补煤电机组灵活运行的短板，缓解机组灵活运行的经济性和安全可靠性等问题。
2、煤电机组的技术需求
王伟指出，煤电机组的技术需求主要包含四个方面：
（1）煤电机组高参数供汽能力不足
煤电机组受设备固有特性影响，缺乏大流量高参数工业供汽能力，需进行较大规模的不可逆改造。
（2）煤电机组与高参数供汽解耦难题
高参数供汽机组抽汽位置靠前，与低参数采暖供汽相比，热电耦合特性更强，缺乏有效的解耦手段。
（3）热电联产机组调频能力有限
受供汽参数稳定性要求，供汽机组调频能力严重受限，机组难以参与辅助服务市场。
（4）现有储能技术难以解决多样需求
电化学储能主要用于辅助煤电机组AGC调频场景；电蓄热锅炉适用于低参数采暖供汽机组的深度调峰。
综上，煤电功能定位的调整给灵活高效的煤电技术发展带来新的契机，熔盐储热作为安全可靠且价格低廉的储能技术，适用于大规模频繁储放的场景，其各项优势与煤电机组的需求和发展方向较为契合。
3、储能技术研究现状
对各种储能技术进行对比，不难发现熔盐储热不管从储能容量还是储能时长上来说都有很大的优势。
当前新能源大规模接入电网，新能源发电的随机波动，对电网的灵活性调整提出了更迫切的需求，但煤电机组由于超驰调节以及电热流强耦合特性，其自身灵活性调整能力有待进一步提高，因此电网对于煤电机组高灵活性的需求和煤电机组自身灵活性不足之间的矛盾日益突出。
熔盐储热技术具有高安全、低成本、大规模、长寿命、易回收等特点，应用于提高煤电机组灵活性及高参数工业供汽等方面有独特的优势。
下图是西安热工院在国信靖江示范项目中所用熔盐的三种状态，左一是未熔化之前固体状态；中间是熔化之后取样的液体状态；右一是液体凝固之后的状态。
目前国内外关于熔盐储热技术的研究主要集中在两个方面：
第一，配方研究。国内研究熔盐的团队主要以北京工业大学、中山大学和中国科学院上海应用物理研究所为代表，整体来看目前针对混合熔盐配方的研究已经相对成熟，提出了适应不同工作温度的多种熔盐配方，最低熔点可以降低至80℃，最高使用温度能超过1000℃，此外熔盐密度、比热和粘度等相关物性数据也比较完善。
目前应用范围最广的熔盐是太阳盐（二元盐）、希特斯盐（三元盐）。
第二，应用研究。全球已商业化运行的太阳能光热发电站基本均使用熔盐作为储热介质；国内部分地区在煤改电中采用“低谷电+熔盐储热”供暖的技术方案。
熔盐储热应用于煤电机组灵活性和高参数工业供汽领域，在国内外相关研究中未见能够支持工程示范的应用技术研究。
西安热工研究院承担的“国信靖江电厂基于熔盐储能的煤电机组调频、调峰、供热安全整体解决方案EPC项目”是熔盐储热技术首次大规模工程应用于解决燃煤机组灵活性与安全供热的难题。
▲国内外关于熔盐储热技术的专利统计情况
上图是西安热工院对于熔盐储热专利情况的统计，可以看到，熔盐储热相关专利从2005年开始快速增长，2022、2023年达到峰值。
▲2023年3月底专利统计数据
在2023年3月底的专利统计数据中，西安热工研究院仅熔盐储热相关专利申请数达173项，位列国内第二。
4、熔盐储热与煤电机组耦合集成与灵活运行技术
熔盐储热在煤电机组灵活性、风光火储一体化、源网荷储一体化、光热电站、独立储能电站、锅炉替代、供热供汽、深度调峰及电网调频方面都会有很大的应用前景。
西安热工院长期从事火电机组研究，对于火电机组存在的问题以及电网对于火电机组的要求比较清楚，西安热工院的整体解决方案可解决调峰、调频、供热等多方面存在的问题，亦可满足目前火电厂普遍存在的诸多需求。
2022年12月，靖江电厂熔盐储能调峰供热项目投产，受到各大媒体的争相报道。该项目在2×USC660MW机组开展工程示范，整个项目容量为40MW、80MWh，西安热工院在实现深度调峰与供热供汽解耦，在保证50t/h工业供汽供汽的同时，机组深度调峰可以达到30%以下，顶峰到95%以上。机组调频能力也大幅度提高，AGC的考核指标提高300%以上，机组升降负荷速率达到3%Pe/min以上，而国内火电机组爬坡速率普遍处于1-1.5%Pe/min的水平。
在机组原有CCS控制的基础上实现了机炉储的联合协调优化，采用储能系统尽量去响应电网调整需求，锅炉可以在更安全可靠的工况下运行，汽轮机也以更经济的方式运行。同时也具备启动锅炉的角色。
江苏方天电力技术有限公司完成的靖江熔盐项目试验报告显示，靖江熔盐项目电能质量合格、变负荷速率和AGC调节精度远高于电网要求、一次调频完全满足电网要求。
上图是江苏省2019年到2022年电网深度调峰补贴，可以看出江苏电网对于调峰的支持力度非常大，而且逐年增加。
现货交易模式下盈利方式
自2021年11月，国家能源局山东监管办、山东省发改委、山东省能源局、国网山东省电力公司联合发布了《关于开展山东省电力现货市场2021年12月结算试运行的通知》，现货市场已实现连续结算试运行。
以上图2021年年底以及2022年年初山东现货交易市场典型日为例，波谷电价低至-0.08元/kWh，波峰电价高达0.966元/kWh。现货交易市场已日渐成熟，并已呈现基本的市场规律，交易市场体系的完善为新能源的进一步发展创造有益空间，也给煤电机组的运营方式调整带来了新挑战和机遇。
西安热工研究院项目研究团队，近几年在煤电灵活性提升领域开展多项国家级科技攻关和示范项目，获得丰富的科研成果。并与行业内知名高校和科研单位建立了深厚的合作基础。
由于传统的燃煤发电机组和熔盐储热是两个独立且相对完善的系统，打破两个系统原有的平衡，再建立新的耦合系统平衡，难度可想而知。靖江熔盐储热示范项目投运之后，王伟所长有感而发，写了一篇小记，他以这首小记结束了他的汇报，与同行共勉：
《新水调歌头·逆水行舟》
壬寅之冬，葭月上弦。北望马洲之空，南眺长江之远。念吾辈所从之事，幸甚至哉，歌以咏志。
辛丑新冬，吾率众至马洲，初临，地闊土坪，草色尚存。立冬之日破土筑台，直至年关方出视平，深知根基乃万物之本，不敢懈怠，事必躬亲，领寒冬江风之渗，怀久违热血之燃。
壬寅新春，再返故地，高台之上，始做新篇。仲夏之时，深受沪疫之害，物不能达，人不能至，急切焦虑，度日如年。创新之路，坎坷曲折，频生前人未遇之险阻。当是时也，屡上阁楼，望长江之空流，愁目下之迷雾，断前行之方向，坚破冰之信念。幸得团队之韧之智，日夜兼程，披荆斩棘，攻坚克难，砥砺前行。究怪疾之本，探解决之道，存新念之法，方得今日之果。
时至今日，观渐善之阁，如吾之爱子，爱之心切，恼之顽劣。回望往昔，道阻且长，感念吾父母，吾师长，吾兄弟，吾妻子之助，临表涕零，不知所言。
望吾辈之业，为行业之光，则心甚慰。
