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近期，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，超20省也已明確儲(chǔ)能配置比例，“新能源+儲(chǔ)能”開發(fā)建設(shè)模式初顯成效，中國新型儲(chǔ)能進(jìn)入快速發(fā)展階段，其中熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)未來將是火電調(diào)峰主要技術(shù)路線之一。

熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)是以熔鹽儲(chǔ)能材料為媒介將太陽能光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱、低品位廢熱、谷電等以熱能的形式儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)釋放，力圖解決由于時(shí)間、空間或強(qiáng)度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來的問題，最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率而逐漸發(fā)展起來的一種新興技術(shù)。

1.市場(chǎng)的選擇——熔鹽

熔鹽是優(yōu)良的傳熱儲(chǔ)能介質(zhì)，在建筑供暖、谷電制熱、風(fēng)電消納等方面都具有一定的應(yīng)用前景。由于其具有較高的使用溫度、高熱穩(wěn)定性、高比熱容、高對(duì)流傳熱系數(shù)、低粘度、低飽和蒸汽壓、低價(jià)格等“四高三低”的優(yōu)勢(shì)，成為目前光熱發(fā)電領(lǐng)域中認(rèn)可度最高的傳儲(chǔ)熱介質(zhì)之一。

熔鹽塔式光熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以全天候平穩(wěn)發(fā)電，屬于典型的儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目，應(yīng)用前景廣闊。

熔鹽儲(chǔ)能作為可再生能源發(fā)展的重要支撐點(diǎn)之一，既可以大規(guī)模集中應(yīng)用于光熱發(fā)電儲(chǔ)能、新能源廢棄電力利用、電網(wǎng)調(diào)峰等領(lǐng)域，也可以分布式應(yīng)用于智慧能源、清潔能源集中供熱、清潔能源熱電冷聯(lián)供等領(lǐng)域，尤其在光熱領(lǐng)域，可顯著提高發(fā)電系統(tǒng)的熱效率、系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

(1)電網(wǎng)削峰填谷、供暖等

熔鹽儲(chǔ)能即利用熔鹽的儲(chǔ)熱能力，在電力供給盈余或電力需求低谷時(shí)主動(dòng)將電力以熱能的形式儲(chǔ)藏起來，在電網(wǎng)需要時(shí)再將熱能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷、系統(tǒng)調(diào)頻的作用，為電力供給提供彈性。在該應(yīng)用場(chǎng)景下，熔鹽儲(chǔ)能主要有雙罐系統(tǒng)和單罐系統(tǒng)兩種形式。

(2)光熱發(fā)電

光熱電站一般采用熱鹽罐與冷鹽罐雙罐系統(tǒng)存放熔鹽。冷熔鹽貯罐內(nèi)的熔鹽經(jīng)熔鹽泵輸送到太陽能集熱器內(nèi)，吸收熱能升溫后進(jìn)入熱熔鹽儲(chǔ)罐中，隨后高溫熔融鹽流進(jìn)熔鹽蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)運(yùn)行發(fā)電，而熔鹽溫度降低后流回冷熔鹽儲(chǔ)罐。

(3)火電靈活性改造

熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)可應(yīng)用于火電靈活性改造，顯著改善火電機(jī)組供熱調(diào)峰能力。與現(xiàn)有的火電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)相比，蒸汽加熱熔鹽儲(chǔ)能的火電調(diào)峰技術(shù)具有能耗更低、運(yùn)行更節(jié)能可靠、改造成本低等優(yōu)點(diǎn)。

(4)余熱回收

以鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)為例，各個(gè)工序生產(chǎn)過程中形成的鋼制品、鋼渣廢料、焦炭等都存在大量可回收的熱量，熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)即可應(yīng)用于此情況進(jìn)行余熱回收，可產(chǎn)生穩(wěn)定可持續(xù)的高溫蒸汽，提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的靈活性。

近年來，高溫熔鹽蓄熱在太陽能熱發(fā)電的研究和應(yīng)用在我國也得到了快速發(fā)展，已進(jìn)入示范和推廣階段。

我國先后已有青海德令哈50MW槽式、50MW塔式和甘肅敦煌100MW塔式、共和50MW塔式等8個(gè)大容量熔鹽蓄熱太陽能熱電站相繼投運(yùn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在首批的20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目中，18個(gè)采用熔鹽儲(chǔ)能。已備案新增92個(gè)光熱發(fā)電站清單中，86個(gè)采用熔鹽儲(chǔ)能。

2.熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在哪里？

相比于電化學(xué)儲(chǔ)能，熔鹽儲(chǔ)能在可再生能源消納、清潔能源取暖等方面，具有更多優(yōu)勢(shì)。

(1)儲(chǔ)能密度高

由于熔鹽使用溫度區(qū)間較為廣泛，使用溫度最高可達(dá)400℃以上，提供了較大的溫差，儲(chǔ)能密度具有明顯優(yōu)勢(shì)。

(2)黏度低

在工作溫度區(qū)間，熔鹽的流動(dòng)性近似于水，較好的流動(dòng)性能夠大大降低管道流阻，減少泵耗，節(jié)約能源。

(3)穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)

從原理上來看，熔鹽儲(chǔ)能利用的是熔鹽材料本身的顯熱，不發(fā)生化學(xué)變化;從過往使用經(jīng)驗(yàn)來看，熔鹽曾經(jīng)被當(dāng)作核反應(yīng)堆優(yōu)良的傳熱儲(chǔ)熱介質(zhì)，使用壽命均在30a以上。

(4)價(jià)廉易得

熔鹽是一種或多種鹽的混合物，在國內(nèi)的儲(chǔ)藏量極為豐富，材料來源廣泛，成本優(yōu)勢(shì)明顯。

(5)無污染、零排放

熔鹽儲(chǔ)能工作原理是在夜間低谷電時(shí)間段，將低價(jià)格的電能轉(zhuǎn)化為能進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)在夜間電極鍋爐也可作為直供設(shè)備對(duì)外供蒸汽，該設(shè)備為冗余配置，保證蒸汽供應(yīng)穩(wěn)定;在白天用氣時(shí)，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)則通過換熱裝置對(duì)外供應(yīng)蒸汽，具有清潔性與環(huán)保性。

當(dāng)然，熔鹽儲(chǔ)能也不是全無弱點(diǎn)。

熔鹽儲(chǔ)能的缺點(diǎn)來自于熔鹽本身固有的缺陷，如：低熱導(dǎo)率、低比熱容、腐蝕性和相變過程中的液體泄漏，這些缺點(diǎn)的存在要求相應(yīng)的蓄熱裝置材料具有較高的抗腐蝕要求，也是熔鹽儲(chǔ)能發(fā)展受限的主要原因。

熔鹽通過選取不同類別的單體原材料（單晶鹽），嚴(yán)格按照一定比例復(fù)配形成性能穩(wěn)定的混合共晶鹽。在熔鹽所選用的單晶鹽中，若雜質(zhì)離子（如氯離子、硫酸根離子、銨根離子、碳酸根離子等）含量不能嚴(yán)格把關(guān)，將會(huì)導(dǎo)致最終的產(chǎn)品性能大打折扣，從而影響儲(chǔ)換熱效率，嚴(yán)重時(shí)可能腐蝕設(shè)備管道造成熔鹽泄露事故，或者堵塞管道導(dǎo)致電站癱瘓。

因此，雜質(zhì)含量是評(píng)判熔鹽品質(zhì)的重要指標(biāo)，高品質(zhì)的熔鹽產(chǎn)品才能更好地對(duì)電站安全性負(fù)責(zé)。

3.未來方向——火電深度調(diào)峰

近日，首航高科發(fā)布公告稱其在電站熔鹽儲(chǔ)能調(diào)峰輔助業(yè)務(wù)領(lǐng)域，創(chuàng)新性的將光熱發(fā)電熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合發(fā)電機(jī)組現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)用于火電深度調(diào)峰。該技術(shù)具有儲(chǔ)熱量大，成本低廉，成熟可靠，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)的推廣能夠促進(jìn)新能源消納，減少棄光棄風(fēng)時(shí)間，提高新能源有效利用小時(shí)數(shù)。

中國能源結(jié)構(gòu)中火電占比接近一半。近年來，我國新能源發(fā)電裝機(jī)量及發(fā)電量占比逐步提升（截至2020年底，水電+核電+風(fēng)電+太陽能發(fā)電裝機(jī)容量占比約為43%），但煤電占比仍接近50%。

根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國發(fā)電裝機(jī)以煤電為主，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比不到6%，電力系統(tǒng)急需大比例靈活電源改善電源結(jié)構(gòu)，緩解系統(tǒng)調(diào)峰壓力，解決新能源電力消納問題。

在現(xiàn)階段，對(duì)系統(tǒng)中容量占比最大的火電機(jī)組進(jìn)行靈活性改造是改善這一問題的重要手段。

熔鹽儲(chǔ)能利用機(jī)組鍋爐蒸汽，增強(qiáng)火電深度調(diào)峰能力。

其原理是在火電機(jī)組熱力系統(tǒng)中的“鍋爐-汽機(jī)”之間，嵌入大容量高溫熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，削弱原本剛性聯(lián)系的“爐機(jī)耦合”，深度調(diào)峰時(shí)，保持鍋爐正常運(yùn)行負(fù)荷，汽機(jī)運(yùn)行在低負(fù)荷調(diào)峰工況，鍋爐側(cè)多余高參數(shù)蒸汽熱量被儲(chǔ)熱系統(tǒng)存儲(chǔ)，保證大規(guī)模儲(chǔ)熱和深度調(diào)峰運(yùn)行。大型火電機(jī)組用于推動(dòng)汽輪機(jī)做功的蒸汽溫度在540-560℃，屬于高溫領(lǐng)域。

在高溫儲(chǔ)熱技術(shù)中，二元熔鹽（KNO3和NaNO3組成，熔點(diǎn)約為220℃，常壓條件下可在600℃時(shí)保持化學(xué)穩(wěn)定性，熔化狀態(tài)下的流動(dòng)性和換熱性能較好）儲(chǔ)熱既能很好匹配這一溫度參數(shù)，又能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)熱和放熱，非常適合應(yīng)于火電機(jī)組儲(chǔ)熱。

同時(shí)，儲(chǔ)熱技術(shù)使火電機(jī)組也可直接參與供熱，增加火電利用效率。

2021年7月，發(fā)改委提出鼓勵(lì)煤電靈活性改造增加調(diào)峰資源。

2021年10月，發(fā)改委、能源局提出鼓勵(lì)燃煤發(fā)電機(jī)組替代供熱，對(duì)存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，進(jìn)一步推動(dòng)了火電機(jī)組靈活性改造。

在國家政策引導(dǎo)下，地方政府積極響應(yīng)，陸續(xù)推出煤電機(jī)組改造相關(guān)政策規(guī)劃。

例如，江蘇國信靖江電廠2×660MW機(jī)組熔鹽儲(chǔ)能調(diào)峰供熱項(xiàng)目正在穩(wěn)步推進(jìn)中，意在打造全國首個(gè)真正意義上采用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的大規(guī)?；痣娬{(diào)峰/調(diào)頻/供熱項(xiàng)目 。

在政策驅(qū)動(dòng)下，煤電機(jī)組靈活性改造進(jìn)程將顯著加快，而熔鹽儲(chǔ)能作為火電靈活性改造的配套方案，有望迎來發(fā)展機(jī)遇期。

同時(shí)，熔鹽的原材料成本也在不斷降低。

日前，山西常晟新能源科技有限公司推出了“下一代”熔鹽(next molten salt)儲(chǔ)能新材料產(chǎn)品，以“多低”特點(diǎn)抑制熔鹽儲(chǔ)能成本上漲的難題，“低熔點(diǎn)、低成本、更低氯離子”是“下一代“熔鹽儲(chǔ)能新材料的核心特點(diǎn)。

在采用更低熔點(diǎn)熔鹽技術(shù)在常規(guī)二元熔鹽（硝酸鉀40%、硝酸鈉60%）的基礎(chǔ)上，使熔點(diǎn)溫度降低80-100℃左右，成本更是降低800-1200元/噸左右，有效抑制受氯化鉀原材料不斷上漲的熔鹽價(jià)格增高難題。

下一代熔鹽儲(chǔ)能新材料重點(diǎn)針對(duì)火電廠深度調(diào)峰熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目中的應(yīng)用，滿足熱電聯(lián)供特別是具備工業(yè)蒸汽負(fù)荷的項(xiàng)目匹配性最佳。

在解決成本這一最大難題后，熔鹽儲(chǔ)能無疑是我國火電深度調(diào)峰的絕佳選擇。