在2025第六屆中國儲熱大會上，西安熱工研究院節能中心汽輪機靈活運行技術研究所所長王偉，圍繞“大規模儲熱提升熱電機組靈活性技術研究”展開分享。他結合團隊多年實踐經驗與多個落地示范項目，詳解了熔鹽儲熱技術如何為煤電機組靈活性升級賦能，為新型電力系統下煤電的“穩定器”角色提供解決方案。

圖：王偉

1

政策與行業背景

王偉首先從政策與行業現狀切入，指出雙碳目標下煤電的定位正在轉變。

2020年以來，我國先后提出“2030碳達峰、2060碳中和”目標、構建“以新能源為主體的新型電力系統”等戰略，為能源高質量發展指明方向。截至2024年底，全國新能源裝機規模（14.5億千瓦）首次超過火電機組，但煤電仍以35.7%的裝機占比，承擔著約60%的發電量、70%的頂峰能力和近80%的調節能力，是電力安全的“壓艙石”。

不過，新能源高比例接入也帶來了電網穩定性挑戰。王偉列舉了近年多起因系統調頻能力不足導致的大停電事故：

2016年澳大利亞大停電（新能源占比48.36%）、2021年美國德州大停電（可再生能源依賴過高、無調頻能力）、2025年西班牙和葡萄牙大停電（可再生能源占比67%、儲能配套滯后）。

這些事故讓行業意識到：火電裝機容量需保障，火電機組調頻能力提升迫在眉睫，且需與風電、光電協同調頻，發揮頻率支撐作用。

2

需求分析：煤電轉型面臨的多重挑戰與政策要求

煤電自身正面臨多重現實挑戰。受設備固有特性影響，煤電機組缺乏大流量高參數工業供汽能力，且高參數供汽機組抽汽位置靠前，熱電耦合特性更強，缺乏有效的解耦手段。

同時，受供汽參數穩定性要求，供汽機組調頻能力嚴重受限，難以參與輔助服務市場。現有儲能技術也難以覆蓋多樣需求，如電化學儲能存在安全和壽命問題，而電蓄熱鍋爐則僅適用于低參數采暖供汽機組的深度調峰。

在此背景下，煤電靈活性改造成為必然。而改造的核心目標首要為降低機組最小技術出力，其次是提升爬坡速率，最后是實現快速啟停機。

目前，供熱機組最小技術出力普遍在40-50%，純凝機組在30-35%，而國際先進水平已達20-25%。《全國煤電機組改造升級實施方案》明確要求，純凝工況最小發電出力需達35%Pe，采暖機組供熱期最小出力需達40%Pe（日時長≥6h），“十四五”期間完成2億千瓦靈活性改造，增加系統調節能力3000-4000萬千瓦。

王偉指出，國家層面的“三改聯動”政策也為煤電轉型保駕護航，要求：能耗不達標的機組加快節能改造、鼓勵煤電機組持續擴大供熱、存量煤電機組靈活性改造應改盡改，最終實現提效降本、助力雙碳戰略的目標。

2024年起實施的煤電容量電價機制，則通過電量電價和容量電價政策，充分體現煤電的支撐調節價值。

而今年3月份國家發展改革委、國家能源局印發的《新一代煤電升級專項行動實施方案（2025—2027年）》明確提出了更高的技術指標【詳見下表】，如示范機組最小出力需達20%Pe，50%Pe以上負荷變化速率需達4%Pe/min，為技術創新指明了方向。

王偉認為，面對高比例新能源長時間運行，在新型儲能系統規模化應用之前，煤電仍將在相當長時期內扮演“穩定器”角色。但未來煤電主導地位將不斷弱化，最終將長期處于“大容量、小電量、煤電+綜合能源服務”的運營模式，提供更多元、靈活、低碳、安全的調節服務。

3

技術方案：熔鹽儲熱與煤電的深度融合之路

儲能技術的意義在于可改變電能生產、輸送和使用同步完成的模式，實現能源在時間維度上的錯時利用。

在“電網對煤電靈活性需求迫切”而“煤電靈活性能力明顯不足”的當下，對煤電進行靈活性改造已是大勢所趨。熔鹽儲熱具有高安全、低成本、大規模、長壽命、易回收等特點，應用于提高煤電機組靈活性及高參數工業供汽等方面有獨特優勢。

目前應用范圍最廣的熔鹽為太陽鹽和希特斯鹽，太陽鹽是硝酸鉀與硝酸鈉的混合二元鹽，凝固點210℃-230℃，分解溫度575℃；希特斯鹽為硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鈉的混合三元鹽，凝固點141℃-145℃，分解溫度450℃，均收錄在太陽能熔鹽(硝基型)GB/T 36376-2018標準。

熔鹽儲熱的利用路徑豐富，可用于煤電靈活性提升（深度調峰、快速調頻等）、風光火儲一體化（替代新能源電站電池儲能）、源網荷儲一體化（熔鹽獨立儲能電站）等場景。

但王偉強調，熔鹽儲熱技術的核心優勢在于其能與煤電系統實現“不割裂”的深度融合，絕不能生搬硬套。在與煤電耦合的具體設計上，加熱環節可采用蒸汽加熱和電加熱聯合方案，蒸汽加熱可考慮主、再熱蒸汽聯合加熱，電加熱可從高廠變、高公變或發電機出口取電；儲熱環節中，低溫熔鹽維持在200℃左右，每天溫降不超過1℃，高溫熔鹽維持在400℃左右，每天溫降不超過2℃；放熱環節正常運行采用兩臺機除氧器出口作為水源，事故工況使用除鹽水作為應急水源，產生的蒸汽可用于工業供汽或采暖供汽。

圖：熔鹽儲熱技術的利用路徑

同時，西安熱工院還設計了多種運行模式以適配不同需求：調頻時，電加熱器作為可控負載，全天小功率運行輔助機組同時響應一次調頻與AGC；深調時，蒸汽發生系統運行解決熱電解耦問題，蒸汽與電加熱器滿功率運行賺取調峰補貼；頂峰時，蒸汽發生系統滿功率運行，保證機組多發高價電。

此外，電鍋爐耦合儲熱水罐技術也是重要補充，電極熱水鍋爐在電網負荷低谷時段加熱水，通過換熱器為熱網供能，儲熱水罐則存儲富余熱量，在機組減少供熱時補充負荷，實現深度調峰與頂峰的靈活切換。

4

研究基礎：技術創新與科研積累的堅實支撐

西安熱工院在熔鹽儲熱技術領域的持續突破，離不開深厚的科研積累。目前，該院僅熔鹽儲熱相關專利申請數就達472項，位列國內第一，形成了完備的知識產權族群。

團隊多年來承擔了多項國家級科技攻關和示范項目，包括科技部國家重點研發計劃項目2項、能源局煤電靈活性改造示范項目6項、發電集團和省級示范項目4項。與清華大學、西安交通大學、中科院工程熱物理研究所等行業內知名高校和科研單位建立了深厚的合作基礎，組建了陜西省“四主體一聯合”儲能與熱能動力系統靈活低碳校企聯合研究中心，圍繞儲能等共性關鍵技術展開產學研用協同攻關。

其中，“面向新型電力系統的燃煤發電機組瞬態過程靈活高效關鍵技術及應用”榮獲2023年度國家科技進步二等獎。“熔鹽儲熱耦合煤電機組調頻調峰及安全供汽技術”成功入選2023年“科創中國”系列先導技術榜單，該榜單遴選出具有產業先導意義和廣闊市場前景的前沿技術，標志著該技術的科技成果轉化取得重大突破。“熔鹽儲熱耦合燃煤機組靈活性提升關鍵技術及應用”榮獲2025年中國電機工程學會電力科技進步一等獎。發明專利“基于熔融鹽儲熱的調頻調峰安全供熱系統及其工作方法”榮獲2025年中國電力建設企業協會“電力建設高價值專利培育大賽”一等獎。

5

五大示范項目：從1.0到3.0的技術迭代與效益突破

王偉重點分享了團隊打造的五大示范項目，這些項目從技術探索到成熟落地，實現了從“1.0”到“3.0”的跨越，且均取得了顯著經濟效益。

（1）國信靖江示范項目（1.0）：行業標桿的“破局之旅”

王偉表示，作為國內首個熔鹽儲熱耦合煤電項目，靖江項目于2022年12月投運，是煤電與熔鹽耦合領域的“標桿”——如今只要涉及煤電與熔鹽耦合，幾乎都會提及該項目。

該項目在兩臺66萬超超臨界機組上，耦合40MW/80MWh熔鹽儲熱系統，從2020年可研到2022年投運，歷時超14個月，反復迭代解決了深調、頂峰、調頻等核心問題。

王偉指出，項目最關鍵的突破是將機組運行范圍從40%-90%拓寬至25.6%-95%，且通過“機爐儲聯合協調控制”，解決了傳統機組調頻的痛點：以往汽輪機高壓調門節流會導致效率性降低，鍋爐快速負荷響應導致安全性降低，而該項目實現機爐儲聯合控制，機組響應速率放緩但安全性、經濟性顯著提升。

第三方測試顯示，項目電能質量合格，變負荷速率從電網要求的1.5%Pe/min提升至3.91%Pe/min，AGC調節精度達0.11%Pe（優于電網0.5%Pe的標準），一次調頻無考核。項目投運至今，熔鹽系統每天參與調頻約1500次（每10分鐘5-6次），截至日前累計調頻超100萬次，熔鹽儲熱系統的調節性能、安全性、及壽命均得到驗證，項目調峰調頻收益非常可觀。

（2）濟寧華源熱電示范工程（2.0）：經驗復用下的效率提升

有了靖江項目的經驗，2024年6月投運的濟寧華源熱電項目推進更為順暢，建設周期從14個月壓縮至8個月。

該項目為2×350MW機組配置“蒸汽+電”聯合加熱的50MW/100MWh熔鹽儲熱系統，分別采用中溫再熱蒸汽與6kV高壓廠作為蒸汽和電的來源，實現工業供汽與深度調峰的解耦。

王偉提到，第三方考核試驗顯示，項目加熱功率、儲熱容量、供汽參數等均超設計指標：最大供汽量達85.59t/h（設計75t/h），蒸汽溫度306.35℃（設計300℃）。在山東省電力現貨市場下，充分利用負電價、高電價政策，項目收益非常可觀。

（3）華能海門示范工程（3.0）：百萬機組的“高階應用”

2024年9月投運的華能海門項目，被王偉稱為“3.0產品”，也是全國首套百萬機組熔鹽儲熱示范項目。項目為4×1000MW超超臨界機組配置60MW/120MWh熔鹽儲熱系統，采用“二拖一”電加熱設計，接入6kV高壓廠用電系統，還完成了國內首套MW級6kV熔鹽電熱裝置在煤電行業的中試驗證。

該項目的核心突破是解決了百萬機組工業供汽的“卡脖子”問題：百萬機組帶3MPa工業供汽時，長期卡在高負荷運行；而項目通過熔鹽儲熱解決100噸工業供氣問題，撬動36萬深調空間，頂峰能力增加30MW、調頻能力提升180%。王偉透露，在南方電網政策環境下，電廠調頻收益顯著提升，被央視《朝聞天下》等多家權威媒體報道，指出“利用熔鹽大規模儲熱可實現機組安全靈活運行，每年可增加新能源消納電量3億千瓦時，減排二氧化碳24萬噸”。

（4）華能丹東示范項目：儲熱水罐的優化升級

華能丹東蓄熱水罐優化項目是西安熱工院團隊在儲熱技術領域的另一探索，團隊依托華能科技項目，開發了耐95℃高溫的水下自動測量裝置，搭建了大容量儲熱水罐仿真模型，實現罐內溫度場、罐壁焊縫質量的可視化，提升了儲熱效率與運行安全性。

（5）華能牙克石示范項目：北方供暖季的“收益黑馬”

2024年執行的華能雅克石項目（位于蒙東地區），則針對北方長供暖季需求設計：配置100MW電鍋爐+1萬立方米蓄熱水罐，該地區供暖期從10月1日持續至次年5月1日，遠超內地時長。王偉給出一組亮眼數據：2024年12月15日，100MW電鍋爐滿功率運行20小時，按1元/度電價計算，單日收益達200萬元，該項目投資收益非常可觀。

該項目的經驗還被復用至華能北熱北京熱電廠（燃氣機組）的水罐改造中，為北方電廠供暖季靈活性調節提供了可復制的方案。

6

運行維護：無人化降本，國產設備顯可靠性

基于上述典型案例的成功建設和運營，王偉進一步分享了團隊在項目運行維護方面積累的經驗與心得。

一般情況下，由于熔鹽系統建設位置通常離機組較遠，團隊為系統設計了“無人值守+遠程監控”模式：控制系統接入機組集控室，可自動響應一次調頻頻差功率與AGC指令，實現調頻-深調-頂峰切換；同時布置高清監控，集控室可實時查看，巡檢則與大機同步，海門項目更已實現機器人無人巡檢。

在設備可靠性上，國產熔鹽泵的表現超出預期。王偉提到，此前行業擔心熔鹽泵可靠性較差，但靖江項目的熔鹽泵每年檢查僅需除銹除垢；且一般煤電廠熔鹽項目改造所用的熔鹽泵軸長較小，檢修難度更低。此外，熔鹽系統正常運行壓力較低，安全性更高。

檢修維護方面，電氣系統采用常規干式變壓器、電源控制柜，檢修與電廠電氣設備一致。水泵、換熱器、閥門等可參考電的熱力設備，熔鹽泵作為液下長軸泵，建議運行初期每年例行檢查；熔鹽罐則需關注壁溫、熔鹽溫度及基礎溫度，定期進行外觀檢查。