【專題報告】熔鹽儲熱技術分類及典型項目

11月30日14:30-15:30，索比儲能網特邀哈鍋新技術研究所研發室室主任殷亞寧，對熔鹽儲熱調峰技術應用現狀進行直播介紹，并與溫伯格科技有限公司首席顧問一同探討熔鹽儲熱行業。請大家關注索比咨詢微信公眾號( solarbedata2020)報名參加。

1. 1.什么是熔鹽儲熱

熔鹽儲熱是一種顯熱儲熱技術，利用材料在升溫或降溫過程中的溫差而實現熱能存儲，有別于相變儲熱，在整個工作溫度范圍內，儲熱材料始終保持液態。

(資料圖片僅供參考)

熔鹽(Moltensalt)是鹽類熔化后形成的熔融體。熔鹽是金屬陽離子和非金屬陰離子所組成的熔融體。能構成熔鹽的陽離子有80余種，陰離子有30余種，組合成的熔鹽可達2400余種。熔鹽具有高沸點、低粘度、低蒸汽壓力和高體積熱的特點，例如堿金屬、堿土金屬的鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽的熔融體。是一種優良的傳熱儲熱介質。

1.1.1.熔鹽儲熱技術分類

表1-1熔鹽儲熱技術分類

來源：國際能源網，中國科學院工程熱物理研究所，CNESA

1.1.2.熔鹽儲熱原理

熔鹽儲能分為蓄熱與放熱兩個工作過程。

蓄熱過程：采用智能互補系統將風電、光伏、夜間低谷電、工業廢熱作為加熱熔鹽的能源，通過加熱熔鹽存儲可再生能源或低谷電能。

放熱過程：在換熱系統中高溫熔鹽與水換熱，產生水蒸汽，驅動渦輪機工作，對外發電。

熔鹽儲能系統常與光伏、風電、核能等系統相耦合。

圖1-1熔鹽儲能電站系統示意圖

來源：《電化學儲能與熔鹽光熱儲能初步對比分析 》

帶有蓄熱裝置的光熱發電系統在白天把一部分太陽能轉化成熱能儲存在蓄熱系統中，在傍晚之后或者電網需要調峰的時候用于發電以滿足電網的要求，可以保證電力輸出更加平穩和可靠，可作為新能源基地的支撐電源。

圖1-2丹麥MOSS(MoltenSaltEnergyStorage)熔鹽儲能系統

來源：知乎

1.2.熔鹽儲熱典型應用場景

1.2.1.光熱發電

熔鹽儲熱技術應用于光熱電站其特點是將儲熱和傳熱介質合為一體，簡化整個電站設備組成，有利于后期的運維。同時可以提高太陽能的利用效率，減少功率波動，提高電力系統靈活性;促進電網平穩性輸出，緩解新能源電力發展過程中的限電問題。

1.2.2.清潔供熱

可以將棄風/棄光電、低谷電等電能儲存起來，在需要的時候釋放，減少用戶用能成本;提高整個系統的能源利用率;可實現削峰填谷，平滑光電、風電的輸出功率，提升新能源發電的消納能力;為食品加工、紡織等企業提供穩定持續的蒸汽、熱風等高品質熱源。

表1-2幾種清潔供熱技術對比

熔鹽儲熱系統產生蒸汽的運行成本與谷電價格成正比，電價為0.1~0.35元/kWh時成本為75~265元/t，與燃氣鍋爐和電鍋爐相比具有很好的經濟效益。

1.2.3.移動儲熱供熱

無管路熱損失，熱能利用率高;可實現廢余熱高效回收利用，節能減排雙收益;無需管道鋪設，投資少、運行成本低;設備運行靈活，操作安全簡單;可實現供熱管網輻射不到的企業或工廠。據悉，目前上海電氣也已開發出相關產品。

圖1-3上海電氣移動熱儲供熱

來源：上海電氣

1.2.4.火電靈活性改造

減小供熱機組熱負荷，或增大供熱機組發電出力調節范圍，提高電廠的運行靈活性;通過調峰給用戶供熱提高電廠的經濟效益;突破供熱對機組電負荷調節的限制，實現能量的梯級利用。

利用熔鹽儲熱技術進行火電改造一般有兩條技術路線，一種電加熱熔鹽，一種是蒸汽加熱熔鹽，電加熱熔鹽目前技術相對來說比較成熟，而采用蒸汽加熱熔鹽的研究不多，上海電氣已聯合相關單位開展相應的研究，目前已開發出適用于火電調峰場景下的雙罐熔鹽儲熱系統。

1.2.5.綜合能源服務

通過不同類型的能源的互補耦合，為用戶提供高效智能的多種能源供應，提高能源利用率;實現能源生產和環境治理的融合，減少污染物排放和降低企業用能成本;提高清潔能源的使用比例，優化能源結構。

1.3.熔鹽儲熱項目建設條件

光照豐富

場址區大氣透明度高，氣候干燥少雨，日照時間長，太陽能資源豐富。選址區域的年太陽能直射輻射(DNI)量不宜低于1600kWh/(m2?a)。

地勢開闊

建設用地符合當地土地利用總體規劃，場址宜地勢開闊、平坦，無遮擋物。

地質穩定

非地質災害多發區，地質構造穩定，無洪澇災害。周圍地形、特殊建筑物等，無遮擋太陽光。區域地形具有對霧氣、煙霧等擴散、吹散的有利條件。

靠近電網

盡量靠近主干電網，以減少新增輸電線路的投資。具有便利的交通運輸條件和生產生活條件，場址征地費用低。

選擇滿足光熱電站供水要求的場址。

1.4.熔鹽儲熱典型項目

目前，光熱儲能電站度電成本仍然遠高于光伏、風電等新能源，主要由于其成本隱含發電及儲能兩個部分;但正因其儲發一體的優勢，可在西北風光大基地中扮演調峰調頻等作用：電力規劃設計總院以目前新疆電網為例進行過模擬計算，若建設1GW~5GW不同規模的光熱儲能電站，可減少棄風棄光電量10%~38%。西北地區地理條件因限制，抽水蓄能、壓縮空氣儲能較難應用;電化學儲能由于其容量、充放電次數、工況環境等諸多限制因素亦難以大規模推廣;光熱儲能或是最優解。

截至2020年2月，我國首批光熱發電示范項目已并網7座，包括中廣核德令哈50MW槽式光熱電站、首航節能敦煌100MW熔鹽塔式光熱電站、青海中控德令哈50MW熔鹽塔式光熱電站等。根據中國電力新聞網，青海中控德令哈50MW塔式熔鹽儲能光熱電站是國家首批太陽能熱發電示范項目之一，配置7小時熔鹽儲能系統，電站設計年發電量1.46億kWh，每年可滿足8萬余戶家庭清潔用電，每年可節約標準煤4.6萬噸，減排二氧化碳排放約12.1萬噸。

表1-3中廣核新能源青海德令哈光儲熱一體化項目配套光熱裝機400MW

資料來源：CSPPLAZA、CSPFocus光熱發電資訊、開源證券研究所

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