自“十四五”规划实施以来，中国华能集团有限公司的直属科研机构——西安热工研究院有限公司（简称“西安热工院”），凭借对科技创新的不懈追求与环境保护的坚定承诺，不断深化科技研发攻关，促成了一系列示范项目的成功落地，为绿色电力行业的蓬勃发展增添了强大活力。
其中，燃煤掺氨燃烧技术有效助力火电机组减排，同时有望带动绿色电力的消纳增长并提振绿氨市场需求；超级电容技术的应用则弥补了火电机组在调频能力上的短板，增强了电网的稳定性，进一步提升了电厂的经济效益；此外，熔盐储能、热化学储能、光热储能等一系列热能储存技术的“变电为热”转换，不仅拓展了储能技术的应用场景，也为能源储存和利用提供了更多可能性。
一、燃煤掺氨：火电减碳新希望
在绿色电力的征程中，降低碳排放无疑是重中之重，而西安热工院的燃煤掺氨技术恰似一把关键钥匙，为火电领域的减碳难题开启了新的突破口。氨，这一原本在火电厂中主要充当脱硝还原剂的物质，如今因其零碳燃料的独特属性，被赋予了更为重要的使命 —— 替代煤炭燃烧，从而显著削减火电机组的碳排放强度。
西安热工院锅炉设备及环保事业部新技术所所长王志超，这位在燃煤掺氨技术领域深耕细作的专家，深知该技术背后所蕴含的巨大潜力与严峻挑战。他指出，氨气燃烧与煤粉固相燃烧在特性上存在着显著差异，这就如同两条不同轨迹的轨道，使得稳燃研究成为了亟待攻克的难关。
在燃烧过程中，如何确保氨气与煤粉能够和谐共处、高效燃烧，是摆在科研人员面前的首要问题。同时，氨燃料那较高的氮含量，宛如一颗隐藏的 “定时炸弹”，随时可能引发氮氧化物生成量的失控，进而对环境造成不良影响。再者，当我们将目光投向大规模应用的未来时，氨的使用安全风险也如影随形，不容忽视。
走进西安热工院，一座约四层楼高的 4 兆瓦燃烧试验台傲然矗立，其内部管线错综复杂。控制中心的屏幕上，传感器和监控系统源源不断地汇总着海量信息数据，这些数据如同涓涓细流，汇聚成推动技术进步的强大力量。
王志超满怀自豪地介绍道：“借助这座处于国内领先地位的中试试验平台，我们成功验证了对现有燃烧器的改造效果，实现了从纯煤到纯氨的无缝切换。在稳燃方面，我们更是取得了重大突破，在各个掺氨比例下都能确保燃烧自维持，并且赋予了燃烧过程一定的调节能力。令人振奋的是，当掺氨比例控制在 40% 以内时，氮氧化物生成浓度能够与纯煤燃烧持平，燃烧效率也基本相当。” 这一成果，无疑是在火电减碳之路上树立起的一座重要里程碑。
华能集团正以高瞻远瞩的战略眼光，积极布局燃煤机组掺氨减碳的工程示范项目。在规划中的几个大型能源基地建设蓝图里，巧妙引入氢 / 氨实现长时储能，借助火电厂强大的协同消纳能力，充分利用新能源富余电力，让能源在不同形式间自由转换、高效存储。
随着碳价的逐步攀升以及煤电机组减碳压力的与日俱增，燃煤机组掺氨减碳技术的经济优势将愈发凸显，宛如一颗在绿色电力天空中逐渐升起的朝阳，照亮整个火电行业的可持续发展之路。
二、超级电容储能：火电调频新利器
在绿色电力的宏大乐章中，火电机组不仅要奏响降低碳排放的激昂旋律，还需承担起调频这一重要使命，以确保电网的稳定运行。
然而，传统火电机组在调频过程中却面临着诸多困境。西安热工院电气技术部主任兀鹏越对此有着深刻的洞察：近年来，尽管各方积极鼓励发电侧参与调频辅助服务市场，但火电机组自身响应延时长、功率爬坡速度慢、稳态精度低等先天不足，导致其调频性能差强人意。更为严峻的是，机组直接参与调频任务还会引发一系列连锁反应，发电成本如脱缰野马般急剧增加，设备磨损也如同岁月的刻痕，逐渐侵蚀着机组的健康与寿命。
在寻求解决方案的征程中，储能技术应运而生，成为了破解火电机组调频难题的希望之光。然而，锂电池这一在储能领域应用广泛的 “明星选手”，在火储调频应用场景中却暴露出了诸多 “痛点”。调频过程中那密集如雨的指令，如同无情的利刃，对电池电芯造成巨大损耗，使得整个项目寿命周期内不得不频繁更换电芯，成本居高不下。而且，短时间内频繁的充放电操作，让储能设备面临着更高的故障风险。
“超级电容储能作为长寿命、高安全性的短时高频储能技术，具备功率密度高、循环寿命长、循环效率高等一系列优势，适用于电力系统调频。”兀鹏越表示。
近年来，西安热工院凭借着敏锐的技术洞察力与坚韧不拔的科研精神，积极投身于超级电容储能调频技术的研究与应用浪潮之中。终于，在 2023 年 4 月，在华能罗源电厂这片充满希望的土地上，世界容量最大的超级电容调频项目横空出世。这一创举，不仅成功解决了以往火储调频技术中锂电池储能寿命短、安全性差的顽疾，更显著提升了机组整体的调频性能，让火电机组在电网调频舞台上重新焕发出勃勃生机。
今年，华能阳逻电厂、华能左权电厂超级电容调频项目相继建成投产，华能伊敏煤电、华能铜川电厂等多个项目建设也在推进。与此同时，西安热工院并未满足于现有的成绩，他们的目光早已投向远方，积极开展超级电容电极材料国产化研制工作。
三、多元储能探索：热能储能新视野
在绿色电力的创新版图中，西安热工院的目光并未仅仅局限于燃煤掺氨与超级电容储能技术。他们将视野拓展到更为广阔的热能储能领域，探寻着电与热之间那微妙而神秘的联系，致力于挖掘更多绿色能源的宝藏。
西安热工院储能所所长韩伟，这位热能储能领域的资深领航者，为我们揭开了热能储能的神秘面纱：“常规的电化学储能重点在于电，而热能储能则注重电和热的关联。热能储能市场前景广阔，通过消纳新能源电力，将其转化为热能输出，相比传统储能，应用场景更加丰富。”
在众多热能储能技术中，热化学储能以其成本低廉的显著优势，吸引着人们的目光。韩伟介绍道：“目前，常规电化学储能每千瓦时投资为700元至1000元，这已经是非常低廉的价格了。但是对热化学储能来说，虽然我们的项目还处于中试阶段，没有大规模推广，但其千瓦时投资已经可以做到350元以下，相当于常规储能的一半。此外，不同于电力存在峰谷价差，蒸汽等热能需求相对固定，价格更平稳。”
除热化学储能外，西安热工院在熔盐储能、光热储能、水体储热等其他新型储能技术研究方面也同步奋勇前行。其中，熔盐储能以无机盐作为介质，通过盐的温升储存热能。它具有能量密度高、储热时间长、规模化成本低等诸多优势，在热能储能领域展现出卓越的竞技实力。
回顾往昔，2022 年，西安热工院在江苏国信靖江电厂储能项目中大展身手，承包设计了熔盐储能系统与火电的完美结合方案，实现了调峰、调频和工业蒸汽供应三大功能的协同作战。此后，西安热工院再接再厉，建设了一套兆瓦级熔盐储能测试平台，并成功开发了相变熔盐模块。
这一系列创新成果，如同为熔盐储能技术注入了强大的生命力，使其熔盐最低使用温度从之前的 260 摄氏度大幅降至 100 多摄氏度，显著提升了储能密度，如同为能源存储打造了一个更为紧凑高效的 “能量仓库”，并且能够更好地匹配蒸汽的换热曲线，让热能的转换与利用更加顺畅自如。
最后
西安热工院在绿色电力领域的探索与创新，如同一首激昂澎湃的交响曲，燃煤掺氨燃烧、超级电容储能、多元热能储能技术等便是其中动人心弦的乐章。每一项技术突破都凝聚着科研人员的智慧与汗水，每一个示范项目落地都宛如一颗希望的种子，在绿色电力的田野里生根发芽。
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