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1. 1.什么是熔鹽儲熱

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

(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(gòu)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(yōu)良的傳熱儲熱介質(zhì)。

1.1.1.熔鹽儲熱技術(shù)分類

表1-1熔鹽儲熱技術(shù)分類

來源：國際能源網(wǎng)，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(tǒng)將風電、光伏、夜間低谷電、工業(yè)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(tǒng)中高溫熔鹽與水換熱，產(chǎn)生水蒸汽，驅(qū)動渦輪機工作，對外發(fā)電。

熔鹽儲能系統(tǒng)常與光伏、風電、核能等系統(tǒng)相耦合。

圖1-1熔鹽儲能電站系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)在白天把一部分太陽能轉(zhuǎn)化成熱能儲存在蓄熱系統(tǒng)中，在傍晚之后或者電網(wǎng)需要調(diào)峰的時候用于發(fā)電以滿足電網(wǎng)的要求，可以保證電力輸出更加平穩(wěn)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(tǒng)

來源：知乎

1.2.熔鹽儲熱典型應(yīng)用場景

1.2.1.光熱發(fā)電

熔鹽儲熱技術(shù)應(yīng)用于光熱電站其特點是將儲熱和傳熱介質(zhì)合為一體，簡化整個電站設(shè)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(tǒng)靈活性;促進電網(wǎng)平穩(wěn)性輸出，緩解新能源電力發(fā)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(tǒng)的能源利用率;可實現(xiàn)削峰填谷，平滑光電、風電的輸出功率，提升新能源發(fā)電的消納能力;為食品加工、紡織等企業(yè)提供穩(wěn)定持續(xù)的蒸汽、熱風等高品質(zhì)熱源。

表1-2幾種清潔供熱技術(shù)對比

熔鹽儲熱系統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)廢余熱高效回收利用，節(jié)能減排雙收益;無需管道鋪設(shè)，投資少、運行成本低;設(shè)備運行靈活，操作安全簡單;可實現(xiàn)供熱管網(wǎng)輻射不到的企業(yè)或工廠。據(jù)悉，目前上海電氣也已開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)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(fā)電出力調(diào)節(jié)范圍，提高電廠的運行靈活性;通過調(diào)峰給用戶供熱提高電廠的經(jīng)濟效益;突破供熱對機組電負荷調(diào)節(jié)的限制，實現(xiàn)能量的梯級利用。

利用熔鹽儲熱技術(shù)進行火電改造一般有兩條技術(shù)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(shù)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(lián)合相關(guān)單位開展相應(yīng)的研究，目前已開發(fā)出適用于火電調(diào)峰場景下的雙罐熔鹽儲熱系統(tǒng)。

1.2.5.綜合能源服務(wù)

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(yīng)，提高能源利用率;實現(xiàn)能源生產(chǎn)和環(huán)境治理的融合，減少污染物排放和降低企業(yè)用能成本;提高清潔能源的使用比例，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

1.3.熔鹽儲熱項目建設(shè)條件

光照豐富

場址區(qū)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(qū)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(shè)用地符合當?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃，場址宜地勢開闊、平坦，無遮擋物。

地質(zhì)穩(wěn)定

非地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，無洪澇災(zāi)害。周圍地形、特殊建筑物等，無遮擋太陽光。區(qū)域地形具有對霧氣、煙霧等擴散、吹散的有利條件。

靠近電網(wǎng)

盡量靠近主干電網(wǎng)，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(chǎn)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(fā)電及儲能兩個部分;但正因其儲發(fā)一體的優(yōu)勢，可在西北風光大基地中扮演調(diào)峰調(diào)頻等作用：電力規(guī)劃設(shè)計總院以目前新疆電網(wǎng)為例進行過模擬計算，若建設(shè)1GW~5GW不同規(guī)模的光熱儲能電站，可減少棄風棄光電量10%~38%。西北地區(qū)地理條件因限制，抽水蓄能、壓縮空氣儲能較難應(yīng)用;電化學儲能由于其容量、充放電次數(shù)、工況環(huán)境等諸多限制因素亦難以大規(guī)模推廣;光熱儲能或是最優(yōu)解。

截至2020年2月，我國首批光熱發(fā)電示范項目已并網(wǎng)7座，包括中廣核德令哈50MW槽式光熱電站、首航節(jié)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(jù)中國電力新聞網(wǎng)，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(fā)電示范項目之一，配置7小時熔鹽儲能系統(tǒng)，電站設(shè)計年發(fā)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(jié)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(fā)電資訊、開源證券研究所

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