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熔盐储能耦合煤电关键装备及解决方案
东方电气集团东方锅炉股份有限公司
目录
CONTENT
01 熔盐储能技术及应用
02 熔盐储能关键装备
03 熔盐储能耦合煤电解决方案
1
熔盐储能技术与应用
熔盐储能系统组成及特点
熔盐储能技术是通过熔盐的显热在低温时吸纳能量，在高温时放出能量的低成本高效储能技术。
口主要由熔盐加热系统，熔盐储热系统，熔盐放热系统构成。
1. 安全性高，环境友好
化工、光热长期安全运行经验
2. 储热容量大，成本低
MWh-10GWh储能，投资成本约350元/kWh
3. 储热品位高，提供多种能源
储热温度近600℃，热-热效率超95%；
可用于提供热电冷等多种能源形式。
4. 建设周期短，使用寿命长
建设周期12-18个月；使用寿命25\~30年。
□已实现光热发电领域的成熟应用，可应用于可再生能源，火电机组，工业余热利用。
熔盐储热光热试验 电站Solar two110MWh
2016
第一批光热示范项目实施8个+熔盐储热第二批光热项目北京西站8MW
熔盐储能调峰供热项目国信晋江
熔盐储热耦合煤电 宿州热电1000MWh 园区供汽发电绍兴绿电
用户侧
油田储能注汽中石油辽河油田
顺酐反应器熔盐换热 中石化
谷电储热供能 浙江桐乡
煤汽储能调峰 建龙集团
电源侧
脱硝安全经济 华能魏家卯
火电热电解耦 国能宿州
火电调频供汽 华能海门
火电调峰 国能龙山
光伏储能供汽 山东魏桥
电网侧
50MW共享储能 龙源格尔木
压储项目熔盐储热 山东泰安
压储项目熔盐储热 江苏淮安
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熔盐储能关键装备
主要包含熔盐加热、熔盐储热、熔盐放热三大产品系列。
相关产品广泛应用于精细化工、太阳能光热、压缩空气储能、火电机组灵活性改造等领域。
特别是针对三元熔盐加热设备，我司通过创新换热器结构解决熔盐与500℃以上蒸汽换热时超温分解难题，已在国能宿州项目成功验证。
需根据不同参数和工况选择适合的换热器型式
需匹配二元盐、三元盐，涉及碳钢、合金钢、不锈钢、镍基等材料
防大温差应力集中、防熔盐超温
工作介质：二元熔盐、三元熔盐
储罐基础：陶粒或硅酸钙板
储罐类型：圆筒平底拱顶罐
储罐直径：10\~40m
储罐直壁高度：12\~14.5m
储罐容积：2000\~23000m³
储罐储热量：300\~3000MWht
罐体材料：奥氏体不锈钢347H（高温）、碳钢SA-516GR70或Q345R（低温）
大型熔盐储罐
设计、工程经验、施工质量等因素共同决定熔盐储罐的可靠性。
高压（>4MPa）蒸汽系统推荐采用带汽包自然循环技术，包含预热器、蒸发器、过热器、汽包等关键设备。
自然循环，不设置高压循环泵
“发夹”有利于解决温差应力
| 设备名称 | 设备类型 |
| 过热器 | 发夹式、U形管 |
| 蒸发器 | U形管 |
| 汽包 | 卧式 |
| 预热器 | 发夹式、U形管 |
蒸发器管内蒸发，解决温差应力
低压蒸汽系统（≤4MPa）推荐采用釜式蒸发器方案，熔盐走管内，水、蒸汽走管外。
• 与带汽包的自然循环方案相比，流程更简单，层高低，大幅降低支撑平台成本。
• 蒸发器熔盐侧进出口温差大，通过特殊流道结构和流程设计，解决管板温差应力问题。
3
熔盐储能耦合煤电解决方案
熔盐储热技术在煤电中的应用
01
热电联产机组：实现热电解耦
• 主要针对热电联产机组，解决热电强耦合带来的供热和调峰顶峰间的矛盾
• 改造机组、新建机组
纯凝机组：构建新一代煤电
•提高机组灵活性，辅助提升变负荷速率等指标至新一代煤电示范水平• 通常为新建机组
面临挑战：供热与发电强耦合
| 模式工况 问题 | 以热定电 | 以电定热 |
| 低谷工况 | 最低负荷降不下去 | 供汽参数无法保证 |
| 顶峰工况 | 无法实现满负荷 | 供热量无法保证 |
解决思路：通过熔盐储能，实现热电解耦
储热密度高
能量品位高
安全性高
大规模
长寿命
□ 能量转化过程：化学能→热能→机械能→电能（熔盐储热高品位、低成本、大容量、高安全）
□熔盐储热作用：热能生产与消纳时间分离，发电与供热实现解耦，解决调峰、供热矛盾
□ 熔盐储热效果：双向调峰、高效调频、快速爬坡的高度灵活电源
解决思路：熔盐加热方案选择
蒸汽加热
优点：适于大容量储热，技术成熟，改造成本低，方案灵活
缺点：与机组匹配系统较复杂
适用场景：热电解耦、大容量储热
解决思路—一厂一策，综合评判
经济性：
电价政策、调峰/调频政
策
初投资、运行成本
售汽/供暖收益
技术可行性：
选定热源：蒸汽/电
确定热源流向及抽取量
储热介质选择：二元/三元盐
锅炉与汽机间匹配
可用占地
需求分析
供汽/供暖缺口 顶峰/调峰需求 调频需求
目标确定
负荷调节要求各时段保证供汽量
路线论证
安全性：主机安全：锅炉、汽机等系统布置：土建、钢结构、电控
项目实施
选择合适的技术方和实施方 建议煤电主机厂商深度参与
得出综合考虑用户实际需求的最优方案，具备可行性、可靠性、经济性、创新性！
国能宿州2x350MW机组熔盐储能热电解耦改造
□改造原因：
电厂供汽需求提升
供热与供电强耦合，为了保障供汽，机组运行 负荷受限，50%-80%
随着新能源装机容量的增加，电网调度顶高峰压低谷需求提升，30%-100%
机组深度调峰与供热高峰时间段重合
光伏装机持续增加。无调峰、现货市场、辅助服市场收益，考核费用高，运营效益差。
| 以热定电 | 以电定热 | |
| 低谷工况 | 最低负荷降不下去 | 供汽参数无法保证 |
| 顶峰工况 | 无法实现满负荷 | 供热量无法保证 |
国能宿州2x350MW机组熔盐储能热电解耦改造
热电解耦创新：蒸汽加热熔盐储热，放热外供蒸汽，解决机组供热期间顶峰与压低谷困难问题，打破“以热定电”刚性约束
非顶峰时间段储热，主蒸汽/热再蒸汽/四抽蒸汽加热熔盐，设计储热容量1000WMh，三元盐190-390℃
顶峰/低谷时间放热，熔盐蒸发系统产生蒸汽外供机组实现深调+顶峰+供汽能力
国能宿州2x350MW机组熔盐储能热电解耦改造
GWh级“火电+熔盐”储能项目，2025年8月正式启动运行
收益模式：调峰收益/减免辅助服市场考核/现货市场收益/新能源配额收益
入选国家首批绿色低碳示范工程、第五批能源领域首台套重大技术装备
获国家发改委超长期特别国债资金支持
| 改造前 | 改造后 | |
| 灵活性 | 热电強耦合机组运行负荷受限(50%~82%) | 热电解耦运行机组运行负荷范围扩大(30%~100%），供汽能力提升260t/h |
| 经济性 | 无调峰收益受辅助服务考核现货市场收益低 | 增加调峰收益减免辅助服市场考核现货市场收益新能源配额收益 |
年综合收益超4000万元
鲁西电厂“基于熔盐储热的火电机组灵活性改造技术研究与示范”工程
■国内首个单机0出力双机15%负荷深度调峰火电机组，首次应用百MW级釜式一体式熔盐蒸汽发生系统
■采用电加热熔盐储能耦合电蒸汽锅炉路线
■深度调峰连续运行长达4小时，解决机组调峰与供热保障矛盾
| 熔盐储热功率及容量 | MW/MWh | 120/480 |
| 电极锅炉功率 | MW | 60 |
| 充放时长 | h | 充4发4 |
| 运行周期 | 次/天 | 2 |
| 运行天数 | 天/年 | 330 |
新一代煤电要求及解决思路
东方耦合熔盐储能的新一代煤电系统
耦合熔盐储能的新一代煤电系统关键问题
将煤电现有热力循环系统与熔盐储能系统耦合，多项关键难题需联合攻关
1. 新型热力系统构建
分析储能-释能过程热力循环发生变化，构建煤电-储能新型热力循环系统。
2. 调峰负荷范围拓宽
在进一步降低锅炉最低负荷的基础上，进一步实现机组零出力和低负荷高效。
3. 变负荷速率提升
在提升机组本身负荷响应率的同时，通过储热系统补汽，进一步提升变负荷速率。
4. 炉-机-储协调控制
优化负荷调控方法，满足多种能量形式的协同调控、全程自适应控制、多时间尺度调度的需求
灵活高效-清洁低碳-经济安全
综合考虑煤电汽水与熔盐储热系统温度和压力的匹配、主机设备的安全性，以热能梯级利用为原则，合理选择储热和放热过程的流程，可构建多种系统耦合方案。
| 端口 | 潜在方案 |
| A | 1,2,3,4,10 |
| B | 5,6,7,8, 12,17 |
| C | 9, 10, 11, 12, 17 |
| D | 13, 14, 15, 16 |
储热热源A:
主蒸汽
再热/冷再蒸汽
高/中压缸中间级抽汽
蒸汽 加热 熔盐
热源放热去处B：
替代高/低加疏水
进入低压缸
外供蒸汽
熔盐放热产汽去处C： 替代高/低加回热抽汽 进入低压缸
外供蒸汽
熔盐加热给水
熔盐放热系统水源D:锅炉入口给水
某一级高加/低加出口冷凝泵出口
新一代煤电系统关键问题1：新型热力循环构建（2）
●建立煤电与储热耦合的新型热力循环系统模型
方案比选和优化，获得最优系统方案
●重点关注指标：调峰容量与深度、系统㶲效率、发电煤耗率、度电碳排放以及系统投资
在锅炉最低稳燃负荷下，耦合熔盐储热，可进一步压低机组出力，甚至“零出力”
基于通过熔盐储热补汽，突破常规机组约束，大幅提升升负荷速率，快速响应AGC功率指令
进一步提升锅炉变负荷速率：强化燃烧反应、提高燃料供给速率
+
耦合储热系统以提高机组变负荷速率：回热系统结构优化、换热器优化等
新一代煤电系统关键问题4：炉-机-储协调控制
构建涵盖给水、锅炉、汽机、储热等模块的源储耦合动态仿真系统，研究源储耦合系统在升降负荷过程中关键参数响应特性，形成系统灵活、快速变负荷运行调控策略
燃煤-熔盐动态仿真
关键参数响应：
·负荷
·给煤量
· 送风量
· 蒸汽流量
· 蒸汽温度
· 蒸汽压力
东方电气集团重大技术研究项目
东方电气集团重大技术研究项目：与长时储能相耦合的先进煤电机组关键装备技术研发与工程示范子课题三：先进煤电机组熔盐储能关键技术研发
完成9个子任务、27条关键技术研究
形成19项专利、10项企业级标准/导则
可应用于燃煤机组耦合熔盐储能场景，提升机组深度调峰能力、爬坡速率等，适应新一代煤电要求
形成耦合660MW纯凝机组的熔盐储能系统工程方案，可实现机组连续6小时零出力及变负荷速率6%Pe/min
掌握换热器、储罐及保温基础等核心设备设计制造方法，形成工程技术方案
掌握大型高温熔盐储罐制造检验工艺，形成熔盐系统在线监测、故障分析等关键工程技术
东方电气集团重大技术研究项目-子课题三总体概况
项目总体目标： 锅炉15%负荷运行工况下，汽机带15MW厂用电负荷运行，实现机组上网零出力，持续6小时；
锅炉50%以上负荷运行工况下，机组升负荷速率达到6%Pe/min;
锅炉50%以下负荷运行工况下，机组升负荷速率达到3%Pe/min。
□设计原则
机组变负荷速率由锅炉升负荷联合熔盐系统放热补汽实现。
机组上网零出力通过蒸汽加热熔盐和水实现，蒸汽热量来自锅炉15%负荷与汽机带厂用电负荷间多余的主蒸汽及热再蒸汽。
东方电气集团重大技术研究项目-子课题三总体构成
系统效率可达43.2%。
东方电气集团重大技术研究项目-子课题三P&ID、布置、主设备、经济性
| 项目 | 单位 | 数值 |
| 静态投资 | 万元 | 24897 |
| 资本金比例 | % | 30 |
| 建设期 | 年 | 1 |
| 运营期 | 年 | 20 |
| 年收益 | 万元/年 | 3700 |
| 全投收益率（税后） | % | 8.3 |
| 全投回收期（税后） | 年 | 10.17 |
东方电气集团重大技术研究项目-子课题三动态特性及控制策略
口开展耦合系统动态特性研究，掌握了燃煤机组及熔盐系统动态模型构建与仿真技术，掌握了集成熔盐储能的新型燃煤机组动态特性，建立了新型燃煤机组热工控制系统和控制策略，形成了基于机组热耗率、热效率、循环标准煤耗率等的集成系统能耗特性评价方法。