来源：洁净煤技术（2025年第31卷 第8期）
作者 ：巩志强, 韩悦, 徐明新, 张怡, 商攀峰, 郭俊山, 祝令凯, 郑威（国网山东省电力公司 华北电力大学）
doi: 10.13226/j.issn.1006-6772.24030401
摘 要
熔盐储热是煤电灵活性改造的重要方式之一，但其与煤电机组耦合的技术及经济性综合评价相对较少，难以支撑工程设计所需。为此，以315MW煤电机组为研究对象，运用Aspen Plus进行系统模拟，并构建9种熔盐储热方案，以调峰性能、热力学性能、供电煤耗率、碳排放和经济性为指标，考察了不同方案的技术经济性，并采用优劣解距离法(TOPSIS)综合评价，确定最优耦合方案。
研究发现，储热过程中，随着储热功率升高，耦合系统的调峰和热力学性能均提高，其中，抽取再热蒸汽作为热源时，耦合系统的热效率最高。释热过程中,较高的储热功率对应的热力学性能较差，其中，热熔盐加热2号高加入口凝结水时，系统的调峰和热力学性能最优。
经济性方面，耦合系统的运维成本占比较高，储热系统补偿收益占比最高。通过TOPSIS综合评价，确定最优方案为：储热功率20MW、储热过程以再热蒸汽为热源，释热过程加热2号高加入口凝结水。
相关研究结论可为构建煤电耦合熔盐储热调峰系统提供理论和数据支撑。
引 言
在“双碳”战略的推动下，以风电、光伏为代表的新能源装机容量正在快速增长。截至到2023年6 月，我国可再生能源装机容量突破13亿kW，正式超过煤电装机容量。然而，由于新能源发电具有波动性，其大规模接入会降低电网的稳定性[。因此，为保障电力系统的安全稳定运行，传统的煤电机组正在由主力电源向基础保障性和系统调节性电源转型。但是，煤电机组自身灵活性不足，难以满足电网调峰的快速调节响应需求。因此，煤电机组的灵活性改造迫在眉睫。
常见的煤电机组灵活性改造主要包括锅炉侧和汽机侧，其中锅炉侧改造有低负荷稳燃、省煤器改造、宽负荷脱硝等，而汽机侧改造包括储能、配汽优化、小机汽源优化、除氧器与凝汽器水位优化控制等。相较于其他改造方式，储能改造能够实现能量的跨时空利用，是主要的煤电机组中长期灵活性改造方案。当前，满足煤电机组灵活性调峰的储能技术主要包括熔盐储热、压缩空气储能等。其中，熔盐储热寿命长、稳定性高、占地面积小，并且不受地理位置的限制，具有广阔的发展前景。
为此，国内外学者围绕煤电耦合熔盐储热开展了系统深度的研究工作。KRUGER等分析研究了煤电–熔盐储热系统在储、放热阶段的调峰性能，结果表明，相较于纯煤电机组，耦合系统在储、放热阶段的调峰容量分别提升了约4% 和5%。CAO等将600MW 煤电机组与熔盐储热系统进行耦合，并分析了耦合系统的运行特性，结果表明，在释热阶段，耦合系统相较于纯煤电机组的调峰容量增加了6.23%。庞力平等将660MW超超临界二次再热机组与熔盐储热系统进行耦合，经计算发现，耦合熔盐储热后，机组在储热阶段和释热阶段的调峰容量分别增加了45和13MW。张显荣等设计了3 种600MW 煤电机组与熔盐储热系统的耦合方案，并详细分析了耦合系统的热力学性能，结果表明，利用再热蒸汽储热、利用给水泵出口水释热的耦合方案具有最佳的热力学性能，机组全过程的热效率提升了0.65%。刘金恺等将600MW 煤电机组与熔盐储热系统进行耦合，提出 8种耦合系统设计方案，结果表明，采用方案7（中压缸排汽作为热源加热熔盐、释热时高温熔盐加热旁路给水）进行改造，可将机组热效率提升至40.95%，供电煤耗率降至350.01g/kWh 。LIU 等则对比了煤电耦合熔盐储热系统的调峰性能和经济性，结果发现，相较于纯煤电机组，耦合机组在储热过程和释热过程的调峰深度分别增加了16.5% 和11.7%，并且系统在3.8a即可实现盈利。
上述研究表明，煤电机组与熔盐储热系统耦合，能够显著提升机组的调峰性能、热力学性能和经济性。尽管学者们针对煤电耦合熔盐储热开展了广泛的研究，但多聚焦于单一技术性评价。由于熔盐储热系统与煤电机组耦合的复杂性，例如，在实际煤电机组中，根据温度对口原则，仅熔盐储热系统的热源便可有多种选择，单一指标的优劣难以满足系统设计所需。并且，现有研究对于耦合系统改造的经济性评价关注较少。因此，需针对煤电耦合熔盐储热灵活性改造，建立综合兼顾技术性（调峰能力、热力学性能、供电煤耗率及碳排放）和经济性（成本、收益）的多目标评价体系，并对耦合方案开展更为详细的运行特性与性能评价研究，以支撑煤电与熔盐储热的耦合设计与优化。
基于此，笔者以亚临界煤电机组为研究对象，将其与熔盐储热系统进行耦合，从技术和经济性两方面，对煤电–熔盐储热系统进行多维评价，并借助区间数改进优劣解距离法（TOPSIS），确定了机组的最佳耦合方案。相关结论可为煤电–熔盐储热系统的工程设计提供理论与基础数据支撑。
结 论
1）储热过程，随着储热功率升高，耦合系统的调峰容量增加，热效率提高，其中，以再热蒸汽作为热源时，耦合系统的热效率最高。
2）释热过程，较高的储热功率下，耦合系统的热力学性能变差，其中，热熔盐加热2号高加入口凝结水时，耦合系统的调峰性能和热力学性能最优。
3）在经济性方面，耦合系统的运维成本占总成本比例最高，储热系统补偿收益在总收益中占比最高，并且，随着储热功率增加，各项成本均呈现增加趋势，但增幅减小，此外，调峰收益受储热功率影响最大。
4）综合考虑技术与经济性评价，确定最优方案为：储热功率为20MW、储热过程以再热蒸汽为热源、释热过程加热2 号高加入口凝结水（即A3-a1），且该方案在运行5a左右即可实现净盈利。
全文阅读：煤电耦合熔盐储热调峰的技术经济性_巩志强