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1、前言

在全(quan)球氣(qi)候變暖和不可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)日漸枯竭的背(bei)景下，隨著國(guo)家(jia)雙(shuang)碳戰略的落地，國(guo)家(jia)大力發展太陽能(neng)(neng)、風能(neng)(neng)等可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)。

太陽能、風能的不穩定性以及末端用能的周期性峰谷波動，造(zao)成可再生(sheng)(sheng)能源(yuan)利(li)用效率不高。為適應清潔可再生(sheng)(sheng)能源(yuan)發電(dian)(dian)(dian)(dian)的特點，需要有配套儲(chu)能系統來解決能源(yuan)供給與需求在(zai)時(shi)間、空間、強度上的不匹配問(wen)題(ti)，即在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)能較(jiao)多時(shi)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)能儲(chu)存于儲(chu)能系統中，在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)能不足時(shi)通過儲(chu)能系統來發電(dian)(dian)(dian)(dian)對電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)進(jin)行電(dian)(dian)(dian)(dian)能補充。

按照時長要求的不同，儲能的應(ying)用場景(jing)大致可以分為(wei)容(rong)量型(xing)(xing)（≥4h）、能量型(xing)(xing)（約1～2h）、功率型(xing)(xing)（≤30min）和備用型(xing)(xing)（≥15min）四(si)類。

容量型儲能(neng)：場(chang)景(jing)包(bao)括削峰填(tian)谷(gu)或離網(wang)儲能(neng)等

能(neng)量型儲能(neng)：具(ju)有調峰、調頻(pin)和緊急備用等多重功能(neng)

功率型儲能：主要用于調(diao)頻等

備用型儲(chu)能：可作為(wei)不間斷電(dian)源提供緊急電(dian)力

按應場景劃分的儲能類型

在已知的(de)清(qing)潔(jie)能(neng)(neng)源(yuan)中(zhong)，太陽能(neng)(neng)無疑是目前地球上可(ke)以開發(fa)的(de)、儲(chu)量最(zui)多(duo)的(de)可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)。但因(yin)受到季(ji)節分(fen)布和能(neng)(neng)耗(hao)需求不匹配的(de)影響較大，如何將夏季(ji)的(de)太陽能(neng)(neng)等熱能(neng)(neng)儲(chu)存(cun)于(yu)儲(chu)熱介質中(zhong)，在冬季(ji)將熱量釋放出(chu)來用于(yu)供暖，達到夏儲(chu)冬用的(de)理想狀(zhuang)態，成為(wei)當前行業主要研究發(fa)展方向。

當前，能(neng)(neng)量(liang)(liang)型儲(chu)能(neng)(neng)可以一定程(cheng)度上緩解棄電現(xian)象，但不能(neng)(neng)完全實現(xian)“削峰(feng)(feng)填(tian)谷(gu)”，而采(cai)用容量(liang)(liang)型儲(chu)能(neng)(neng)可以更好調節電力供需(xu)，同時可以更加充(chong)分利用峰(feng)(feng)谷(gu)電價提高(gao)利潤。因此，容量(liang)(liang)型儲(chu)能(neng)(neng)成為了未(wei)來(lai)新型電力系統(tong)的重要方(fang)向。

熔鹽在各類劃分標準下的表現

在容(rong)量型儲(chu)能(neng)(neng)的諸多儲(chu)熱介(jie)質之中，熔鹽具有儲(chu)熱密(mi)度大、黏度低、成本低、壽命長和效率高等方面的性(xing)能(neng)(neng)優(you)勢(shi)，成功脫(tuo)穎而出。

2、什么是熔鹽儲熱

熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)是鹽(yan)(yan)(yan)類熔(rong)(rong)(rong)(rong)化形成(cheng)的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)體(ti)，是由陽離子和陰離子組成(cheng)的(de)離子熔(rong)(rong)(rong)(rong)體(ti)。我們(men)通常所(suo)說(shuo)的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)是指無機(ji)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)體(ti)，如堿金屬、堿土(tu)金屬的(de)鹵化物以及(ji)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)、硫(liu)酸鹽(yan)(yan)(yan)等的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)體(ti)。廣義(yi)的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)還包(bao)括氧(yang)化物熔(rong)(rong)(rong)(rong)體(ti)和熔(rong)(rong)(rong)(rong)融有(you)機(ji)物。

熔(rong)鹽在標準(zhun)溫(wen)度和大氣(qi)壓下為固(gu)態，而(er)在溫(wen)度升(sheng)高到(dao)一定(ding)程度之后轉化(hua)為液態。在特(te)定(ding)的(de)(de)傳熱(re)(re)儲熱(re)(re)場合，可(ke)以(yi)根據工藝技術(shu)要求(qiu)來選取(qu)不同類別的(de)(de)熔(rong)鹽單體，也可(ke)以(yi)按照(zhao)一定(ding)比例(li)通(tong)過復配方(fang)式來制成(cheng)性能穩定(ding)的(de)(de)混合共晶(jing)鹽，以(yi)完(wan)成(cheng)特(te)定(ding)的(de)(de)傳熱(re)(re)儲熱(re)(re)任務。

看似普通的熔鹽

如(ru)果利(li)用棄(qi)風(feng)、棄(qi)光的電(dian)(dian)(dian)能以及“低(di)谷電(dian)(dian)(dian)”來(lai)(lai)(lai)加熱(re)(re)熔鹽(yan)，從而把這(zhe)些電(dian)(dian)(dian)能轉變為熱(re)(re)能存儲起來(lai)(lai)(lai)，在用電(dian)(dian)(dian)高峰(feng)時(shi)再把這(zhe)些熱(re)(re)能利(li)用起來(lai)(lai)(lai)，這(zhe)樣就可以通(tong)過供(gong)熱(re)(re)系統(tong)來(lai)(lai)(lai)替代燃煤（或(huo)天(tian)然氣）鍋爐進行供(gong)暖了。這(zhe)樣既提高了電(dian)(dian)(dian)網(wang)的穩(wen)定(ding)性，又改善(shan)了大氣環境，同時(shi)還可以緩解氣荒(huang)和降(jiang)低(di)運營成本(ben)。

熔鹽儲能熱電解耦系統原理

3、熔鹽儲熱的優勢有哪些

在整個工作溫(wen)度范(fan)圍內，熔鹽始終保持液態，吸(xi)收電(dian)能、輻(fu)射能等能量(liang)，當(dang)環境溫(wen)度低于熔鹽溫(wen)度時(shi)，再將(jiang)熱(re)能釋放出來，從而(er)實現在升(sheng)溫(wen)或(huo)降溫(wen)過(guo)程中的溫(wen)差存儲熱(re)能。

因(yin)具(ju)有較(jiao)寬液體溫(wen)度(du)，儲(chu)熱(re)(re)溫(wen)差(cha)大、儲(chu)熱(re)(re)密度(du)高、傳熱(re)(re)性能好、工(gong)作狀態穩定(ding)、成本低等(deng)優勢，適(shi)合大規模儲(chu)熱(re)(re)，單(dan)機可(ke)實(shi)現(xian)100兆瓦時以上的儲(chu)熱(re)(re)容(rong)量，成為儲(chu)能界一匹“黑馬”。

綜合來講，熔鹽儲熱優勢具體體現在以下幾點：

（1）儲熱功率(lv)大，可(ke)以實現百(bai)兆瓦級(ji)儲能。例如(ru)甘肅省金昌市高溫熔鹽儲能綠色調峰(feng)電站儲能規模達到600MW/3600MWh；

（2）儲熱(re)(re)時(shi)間長，可以實現單日10h以上的(de)儲熱(re)(re)能(neng)力。敦(dun)煌百(bai)兆瓦熔(rong)鹽塔式(shi)光熱(re)(re)電(dian)站的(de)熔(rong)鹽儲熱(re)(re)時(shi)間可以達到11個小時(shi)，遠遠高于當前2-4小時(shi)的(de)配儲比(bi)例要求；

（3）儲(chu)熱參數高(gao)，熔鹽(yan)儲(chu)熱溫度可達595℃或更高(gao)，放熱蒸(zheng)汽參數可以達到亞(ya)臨界參數，能驅動汽輪(lun)機(ji)進行發電；

（4）儲熱速度快，可以滿足負荷大(da)幅度波動的調節需求；

（5）儲熱效率(lv)高，接近抽水蓄能(neng)綜合效率(lv)，能(neng)耗低；

（6）使用(yong)壽(shou)命長，熔鹽儲熱系統使用(yong)壽(shou)命可達30年以(yi)上；

（7）系統運(yun)行靈(ling)活(huo)，模塊(kuai)化設計，儲(chu)熱(re)功率模塊(kuai)和(he)容量模塊(kuai)相互獨立，儲(chu)熱(re)過程和(he)發熱(re)過程相互獨立，運(yun)行靈(ling)活(huo)，且可(ke)根據需求定制(zhi)儲(chu)熱(re)方案；

（8）運行安(an)(an)全(quan)可靠，帶有二(er)元硝酸鹽(yan)的儲熱是(shi)一種(zhong)安(an)(an)全(quan)性(xing)較(jiao)高的儲熱方(fang)式(shi)。自(zi)1982年4月(yue)美(mei)國SOLAR ONE以(yi)來，全(quan)球669萬千瓦的太(tai)陽能(neng)(neng)熱發電裝機還未發生過類似(si)鋰(li)電爆炸等安(an)(an)全(quan)性(xing)事故，是(shi)一種(zhong)高安(an)(an)全(quan)性(xing)的儲能(neng)(neng)方(fang)式(shi)；

（9）環(huan)保安全，不產生污(wu)染排放。

4、熔鹽儲熱的應用領域與案例

熔(rong)鹽是(shi)通(tong)過(guo)儲存熱(re)量的方式來儲存能(neng)量的，如果(guo)需要儲存的是(shi)電能(neng)，那整個流程中需要完成“電能(neng)——熱(re)能(neng)——電能(neng)”的轉換，效(xiao)率很(hen)低；

如(ru)果需要存儲的是熱(re)(re)能(neng)，在(zai)升溫(wen)和降溫(wen)過(guo)(guo)程中的溫(wen)差實現熱(re)(re)能(neng)存儲，整(zheng)個過(guo)(guo)程是“熱(re)(re)能(neng)-電(dian)能(neng)”的轉(zhuan)換，當需要發電(dian)時，高溫(wen)罐(guan)熔鹽可以泵出，與水換熱(re)(re)產生蒸汽，推動汽輪機發電(dian)，損耗低、效率高。

熔鹽儲能可應用(yong)在采(cai)用(yong)熱能發(fa)電的(de)場景中，如光熱發(fa)電、火電廠改造等；或者應用(yong)在終端(duan)能量需求為熱能而非電能的(de)場景，如清潔供熱。

1）光熱發電系統中的應用：熔鹽將(jiang)儲熱(re)(re)和(he)傳熱(re)(re)介質合(he)為(wei)(wei)一體，簡化電站系統組成(cheng)。作為(wei)(wei)光(guang)熱(re)(re)發(fa)電的(de)(de)(de)配套(tao)儲能設施，熔鹽儲熱(re)(re)系統可(ke)提高太(tai)陽能的(de)(de)(de)利(li)用率，減少功(gong)率波(bo)動，促(cu)進電網(wang)穩(wen)定輸出。對于光(guang)熱(re)(re)發(fa)電來說，應(ying)用較多的(de)(de)(de)為(wei)(wei)二(er)元熔鹽。常用的(de)(de)(de)二(er)元熔鹽為(wei)(wei)60%的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)鈉和(he)40%的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)鉀的(de)(de)(de)混合(he)物。

2）為工業生產提供熱能：熔鹽(yan)儲熱系統(tong)的(de)熱能利(li)用(yong)效率高，可實(shi)現(xian)余熱、廢熱的(de)回收利(li)用(yong)，為(wei)工業園區的(de)食品加工、紡(fang)織(zhi)等企業提供(gong)穩定持續的(de)蒸汽(qi)、熱風等高品質熱源。

3）發電站中儲能：在(zai)火(huo)電廠加裝(zhuang)熔鹽(yan)儲熱(re)設備(bei)，可將其改(gai)造為(wei)儲能調峰電站(zhan)，靈活輸出電力，儲熱(re)可轉化成蒸汽(qi)為(wei)用戶供熱(re)，提高(gao)電廠經濟效益。

5、熔鹽儲熱的未來發展前景

當前，在(zai)我(wo)國“30·60”雙碳目標(biao)引領下(xia)，在(zai)充分利用(yong)綠色能源，自然(ran)無(wu)限量(liang)能量(liang)，也就是(shi)所說的跨季節儲熱方面(mian)，太陽能和風能利用(yong)具有很(hen)大的發展潛力和工程價值。

我(wo)國目(mu)前(qian)建成規模最(zui)大、吸(xi)熱(re)(re)塔(ta)最(zui)高、可24小時連續發電的100兆(zhao)瓦級熔(rong)鹽塔(ta)式光熱(re)(re)電站——甘肅敦煌100兆(zhao)瓦熔(rong)鹽塔(ta)式光熱(re)(re)電站，在占地7.8平方(fang)公里的發電站廠(chang)區內，140多萬平方(fang)米的定日鏡以同心圓狀(zhuang)圍繞著260米高的吸(xi)熱(re)(re)塔(ta)。

白天(tian)定日鏡就會將(jiang)光線反射集中(zhong)到吸熱塔頂部，對熔鹽進(jin)行加熱，其中(zhong)一部分熱熔鹽進(jin)入蒸汽發生器(qi)系統產(chan)生過(guo)熱蒸汽，驅動汽輪發電(dian)機組發電(dian)，一部分熱量存儲(chu)在熔鹽罐中(zhong)，為夜晚滿(man)負(fu)荷發電(dian)積蓄能量。

通過聚光(guang)吸熱、儲能換熱等(deng)環(huan)節，這座電(dian)站年(nian)發(fa)電(dian)量達3.9億千瓦時，每(mei)年(nian)可減排二氧化(hua)碳(tan)35萬噸，釋放相(xiang)當于1萬畝森(sen)林的(de)環(huan)保效益，同時可創造經(jing)濟(ji)效益3億至4億元。

該項目(mu)的成(cheng)功并網投產，意味著中國(guo)光熱發電企業已掌握(wo)建設大規模熔鹽塔(ta)式(shi)光熱電站的核(he)心技(ji)術(shu)，也為中國(guo)光熱發電企業立足國(guo)內(nei)、邁向(xiang)國(guo)際(ji)新能源市場積(ji)累(lei)了(le)雄厚的技(ji)術(shu)儲備，是我(wo)國(guo)光熱發電產業發展史上(shang)重要的里(li)程碑。

國(guo)家首批利(li)用太陽(yang)能(neng)熱(re)(re)發(fa)(fa)電項目——新疆(jiang)首個光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電示范項目，由中國(guo)能(neng)建承建的(de)新疆(jiang)哈密(mi)熔(rong)鹽塔式(shi)50MW光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電站，該項目首創了雙熱(re)(re)熔(rong)罐的(de)配置，高效(xiao)利(li)用吸熱(re)(re)塔中的(de)熔(rong)鹽吸收太陽(yang)光(guang)熱(re)(re)量，將約290攝氏度的(de)熔(rong)鹽加(jia)熱(re)(re)成565攝氏度的(de)高溫(wen)熔(rong)鹽，再(zai)經(jing)過熱(re)(re)能(neng)交換產生高溫(wen)高壓蒸汽，推動(dong)汽輪發(fa)(fa)電機(ji)發(fa)(fa)電，

并配置13小(xiao)時(shi)儲熱系統，確(que)保機組24小(xiao)時(shi)連續穩(wen)定運(yun)行，提高了機組的(de)可靠性和(he)靈活性。

該(gai)項目(mu)每年可提供(gong)1.98億度的(de)清(qing)潔電力，對促進太陽(yang)能熱發(fa)(fa)電國(guo)產化進程、改善地區能源結(jie)構、帶動當(dang)地相關產業經(jing)濟發(fa)(fa)展具有十分(fen)重要的(de)意義。

同類(lei)型(xing)的(de)工程(cheng)，目(mu)前有世界上投資規模最(zui)大(da)(da)、裝機(ji)容量(liang)最(zui)大(da)(da)、熔鹽(yan)罐(guan)儲熱量(liang)最(zui)大(da)(da)的(de)“光(guang)熱+光(guang)伏”混合(he)發電(dian)(dian)項(xiang)目(mu)，也是“一(yi)帶一(yi)路(lu)”建設(she)的(de)典型(xing)工程(cheng)——阿聯酋迪拜(bai)950兆瓦光(guang)熱光(guang)伏電(dian)(dian)廠項(xiang)目(mu)，占地面(mian)(mian)積(ji)44平方(fang)公(gong)里，相當于6000多個足(zu)球場大(da)(da)，實現了“光(guang)熱發電(dian)(dian)技術”和“光(guang)伏發電(dian)(dian)技術”的(de)結(jie)合(he)，通過塔式(shi)(shi)和槽式(shi)(shi)光(guang)熱機(ji)中安(an)裝的(de)7萬片集(ji)熱鏡(jing)，將大(da)(da)面(mian)(mian)積(ji)的(de)陽光(guang)反射并(bing)匯聚到太陽能收集(ji)裝置(zhi)，在太陽能的(de)加熱下，收集(ji)裝置(zhi)中的(de)熔鹽(yan)升溫并(bing)熔化為液體(ti)，流(liu)入高溫熔鹽(yan)罐(guan)中儲存。

需要發電(dian)(dian)時(shi)(shi)，高溫(wen)熔鹽罐中的熔鹽將水加熱形(xing)成蒸(zheng)汽帶動(dong)發電(dian)(dian)機發電(dian)(dian)。與普(pu)通光(guang)(guang)伏電(dian)(dian)站僅能在(zai)(zai)光(guang)(guang)照充足(zu)時(shi)(shi)工作不同，該(gai)光(guang)(guang)熱電(dian)(dian)站項目的一大特(te)點是能夠(gou)大量儲存陽(yang)光(guang)(guang)充沛時(shi)(shi)產生的熱能，并在(zai)(zai)夜(ye)間或陰天時(shi)(shi)提供穩(wen)定的電(dian)(dian)力，做到24小時(shi)(shi)連續穩(wen)定地將太陽(yang)能轉化為(wei)電(dian)(dian)能。項目建(jian)成后可為(wei)迪拜32萬(wan)戶(hu)家庭提供綠色能源(yuan)，每年可減少160萬(wan)噸碳排放(fang)。

還有目(mu)前世界最大(da)容(rong)量的熔鹽(yan)塔式光(guang)熱電站——摩(mo)(mo)洛(luo)哥(ge)努奧三期項目(mu)，坐(zuo)落在1430公(gong)頃荒漠(mo)地(di)帶中，有65萬塊光(guang)伏鏡(jing)面(mian)裝置，該項目(mu)不僅是中摩(mo)(mo)‘一(yi)帶一(yi)路’建(jian)設最大(da)的合作項目(mu)，也是摩(mo)(mo)洛(luo)哥(ge)境內(nei)最大(da)的工程項目(mu)。規劃項目(mu)完全(quan)建(jian)成(cheng)后(hou)，供應摩(mo)(mo)洛(luo)哥(ge)近50%的電力需(xu)求，擺(bai)脫其能源困境。

熔鹽(yan)以其獨特的(de)儲能優勢，迅速成(cheng)為(wei)新(xin)能源(yuan)發展(zhan)中(zhong)的(de)一顆(ke)新(xin)星。“用(yong)鹽(yan)取暖”方(fang)興未艾，“用(yong)鹽(yan)發電(dian)”已(yi)成(cheng)為(wei)光熱電(dian)站的(de)標準配置(zhi)。熔鹽(yan)儲能可(ke)以參與火電(dian)機組(zu)靈活性改(gai)造、利(li)用(yong)谷電(dian)加熱熔鹽(yan)蓄熱工(gong)(gong)業供(gong)汽、利(li)用(yong)谷電(dian)加熱熔鹽(yan)蓄熱集中(zhong)供(gong)暖（“煤改(gai)電(dian)”）、利(li)用(yong)棄風、棄光電(dian)加熱熔鹽(yan)蓄熱供(gong)暖、工(gong)(gong)業余熱利(li)用(yong)等，熔鹽(yan)儲熱還(huan)可(ke)用(yong)于海水(shui)淡(dan)化(hua)、稠(chou)油(you)開采、電(dian)網移峰(feng)填(tian)谷、分布式(shi)能源(yuan)等多(duo)個領域，具有廣闊的(de)發展(zhan)前景。

在“30 60”雙碳目標(biao)背景下(xia)，發展(zhan)以新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)為主體的(de)(de)新(xin)(xin)型電(dian)力系統(tong)成為我國能(neng)源(yuan)(yuan)行(xing)(xing)業的(de)(de)時代需要。新(xin)(xin)型儲能(neng)是支(zhi)撐構建(jian)新(xin)(xin)型電(dian)力系統(tong)的(de)(de)重要技術和基礎(chu)裝備，對推(tui)動(dong)能(neng)源(yuan)(yuan)綠(lv)色轉(zhuan)型和保障能(neng)源(yuan)(yuan)安全具有重要意義，已成為大局(ju)所需、大勢所趨、行(xing)(xing)業所向，正迎(ying)來規模化(hua)、融合(he)化(hua)、數字化(hua)發展(zhan)的(de)(de)大潮(chao)。