党的二十大报告强调要“深入推进能源革命”,并“加快规划建设新型能源体系”,2025年在联合国气候变化峰会上总书记提出,到2035年我国风电和太阳能发电总装机容量力争达到36亿千瓦。基本上就能覆盖我们目前所有的装机比例,这个数量是非常巨大的,也就是说国家的方针也会对新能源,或者说是我们电力的发展情况有明确的支撑。
可以看到2024年的数据信息,全口径装机是33.5亿千瓦,其中太阳能跟风电整个加起来的装机已经达到了42%,但是以这个装机量发出来的电,占比仅是14%,而煤电仍然是以不足36%的装机发出了60的电力,70的顶峰。可以看到煤电仍然是我们整个电力保供的中流砥柱。
我们统计了近十年,全球电力史上出现的几次比较重大的电力安全事故。从16年到25年,基本上都是因为新能源比例高了之后,整个系统的调节能力欠缺,导致频率不稳定引起的电力安全的事故。西班牙停电事故因为上半年才发生的,大家可能多少都在网上都能看到一些信息。比较有意思的是,西班牙在4月18号还发了一篇报道,就是说4月18号这一天西班牙所有的电都是新能源提供的。但是到了十天之后,整个西班牙出现了大面积的电力事故。

西安热工院 王伟 演讲现场
总结来看,给了我们几个启示。第一就是煤电的装机,大家都认为,煤电以后没有发展,其实煤电是保证基本盘,保证安全性。第二就是煤电自己的调节能力还要大幅提升。第三就是中国新能源发电的国际化趋势在加强,也就是说我们目前已经接近于国外出现事故的新能源占比的边际条件了。因为新能源并网规模太大,现在就是电网其实是相对来说比较脆弱的,需要火电调频机组来进行支撑。
再说一下煤电灵活性改造的需求分析。我们的热电技术,相对来说,因为它的热电耦合特性,导致它的灵活性更差。现在的灵活性调节。面临几个关键问题,一是调不下去,也就调百分之二十三十,甚至十五;二是调不上来,当风光的资源受限,我们需要煤电及时去顶风或者是拉组合,把接入整个电网的频率稳定住。第三个就是实现终极目标,我们的煤电机组一定要具备快速启动的功能。
从国家的层面来说,其实已经给了一个发展的路径。我们煤电以后应该怎么样去发展呢?从国家的给的战略层看,节能、供热、灵活性三改联动,先改节能,改完节能改供热,改完供热改灵活性。这个是国家给煤电找的出路。
从整个的发展来看,23年国家给了了一个容量电价的正常。出台这个政策其实比较稀罕见的,从能源局发改委的角度直接给出了非常详细的数据,能看到是每年每千瓦330元。我们大概算过,其实给的这个数据,基本上就是这个电厂建成,你不发电,你只要能保证你拿到容量电价,基本上就能保本。这个其实是稳定了煤电行业的一个预期。但是它又对煤电提出一个新的要求。就是之前讲到的三个方面,第一是宣发,第二是调频,第三是启停。
最新的政策。3月26号能源局发改委又提出了新一代煤电升级,这里边对于煤电的能耗应该到什么水平?深度调峰下的能耗应该到什么水平?调频应该到什么水平?最后给了一个启停调峰。启停调峰在以前的国家层面的文件里面很少有这么写的这么明确——具备安全可靠启停调峰能力。简单来说,我们的煤电以后就朝着更安全、更低碳、更灵活、更多元的一个中控能源服务这样一个角色去转变。通过挖掘机组自身的潜力,再通过一些外挂的储热储电储能的方式,最终去实现煤电到0到100可调,实现5%、6%,甚至到燃气的8%、10%这样一个调节能力。最终是实现了更多的去承担一个调节性资源的生动转型。
再说技术方案。储能项目,大家都在问一个效率问题。举一个最简单的例子,我们把一快肉从冰箱里面拿出来,手上都会沾油。就是只要这个东西经过一个转运,它肯定是能量会损失的。而储能的意义在于它打破了我们在电能生产、输送和使用三同时的这个问题。从整个电源结构来说,新能源大量并网,电网需要煤电调的更快、更好。但煤电自己就调不了这么多。所以这种矛盾是突出的。而我们现在现行的煤电机组基本上以300兆瓦网上,它需要的调控的功能或者功率,那至少就是百兆瓦级以上。然后我们现在调峰,深调也好,顶峰也好,基本上都是2个小时以上,甚至6-8个小时以上。也就是我们需要的储能的时长是小时级的,我们需要的储能的功率是百兆瓦级以上。
能满足这个需求的,一个是压缩空气储能。压储它其实是需要特别地质结构去支持的,基本上都是我们在西南地区,云贵川地区,可能比较适合。所以我们认为熔盐是在涉及到大规模储能上最具有竞争力的,高安全、低成本,适合大规模尝试,特别是跟煤电融合,我们认为是最合适的一种方式。
熔盐我们认为它在三个方面,会有比较大的一个应用场景。第一个就是煤电灵活性,第二是风光火储一体化,第三是源网荷储一体化。目前做的比较多、比较快的主要还是煤电灵活性。整个熔盐储热系统可以分为三块:加热、储热、放热。加热这块和煤电混合的话,基本上有三个热源,烟气加热、蒸汽加热和电加热。蒸汽加热和电加热相对比较成熟。至于选什么方式,根据我们实际的情况去决定。
需要指出的是,用热去解决热的问题,成本最低。国内热电机组里面30万的机组是主力机型,我们针对这个机组做过一个设计计算,有一些储放热系统流程设计方面的数据可以和大家一起探讨,有需要可以联系论坛的组织方。简单来说我们认为蒸汽加热效率是高于电加热的,但是蒸汽加热的灵活性和可靠性又受到一定考验,大家在选择的时候应该根据自己电厂的实际需求,选择适合的技术路线。
另外我们也对电锅炉耦合储热水罐这个方案有所研究,北方其实有大量机组存在民用采暖,针对水泵的技术路线,西安热工院有非常成熟的研究了。总体来说,蓄热水罐对于热负荷的调节效果是非好的,如果说再加上电加热耦合式使用,基本上能实现热点接口的完全热力结构。
西安热工院从15年开始研究光热电站,实际上12年就在研究熔盐了,主要研究熔盐储能系统在火电机组中的应用,对此也有很多前瞻性判断,目前在整个熔盐领域专利申请量可以说是排第一的。我们的研究有一个关键结论,就是在关于储能系统在火电机组应用这块,如果你这个煤电机组是纯凝的煤电机组,只有调频的需求,建议你采用超级电容。如果只是采暖的需求,你就上蓄热水罐加电。如果是高参数供气,就选择熔盐储热。
最后介绍一下西安热工院参与的重点项目。关注熔盐储能的,肯定要关注国信靖江这个示范项目,因为它是严格意义上是国内第一个熔盐走进煤电厂的项目,我们在2021年在做可研的时候,其实是发现他们两台66万机组存在几方面的需求。第一个就是他带了100升的工业供气,深调只能调到50,顶峰只能到90。第二个是深调顶峰调频不适。第三像国内的燃煤机组基本上都存在一个季度甚至更长时间单机运行,没法保证在工业用气的可靠性。第四个就是我们的技术基本上配的都是燃油的汽轮机,其实环保压力也很大。
我们在两台66万机组里面耦合了四十兆、八十兆熔盐储热,解决了深度调峰、顶峰调频,实现了这个机组的汽轮机经济运行、锅炉安全运行,,这些功能都得到了一个验证。这个项目投运至今一直还是比较稳定。今年项目运行接近三年时间,基本上每天的调频次是在1000到1500次,累计调频超过100万次,调频数量非常多,基本上十分钟5次以上。整个项目是在2022年12月投运,在2023年的1到6月进行了调频的性能测试以及优化。在2023年的七月份开始,投入调整后收益相比上个月直接翻三倍,相对于去年同期到4倍到5倍以上,调频收益从数据对比来看,基本上都是4到20倍,年调频收益在2600万以上。
最后再说熔盐的一些维护,整个熔盐项目基本上我们现在已经实现了无人值守,我们也在做无人新建。我们在环境现场有一套机器人,基本上现场的地方确认实现了高度智能化运行,包括检修的情况也是智能化控制。基本上除了熔盐泵、熔盐罐我觉得可能后面检修需要一定的专业的团队来配合,其他都是常规设备,依靠系统自行管理。
我们预期整个煤电行业应该说是还有一个大的发展,明年我估计至少有十个以上的项目希望跟整个行业,跟大家一块儿把煤电的灵活性调峰改造这个事情做起来。把我们这个煤电基础保供的这个压舱石的重担继续接下来,让煤电机组更好的承担更多的调节能力,为我们国家的电力安全保障,为我们整个行业做一个贡献。
这是我今天的分享,谢谢。
——西安热工院王伟在2025能源环境技术大会上的演讲






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