中國儲能網(wǎng)訊：新疆哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站猶如一個巨大的“銀色向日葵” 。
用“鹽”來取暖發(fā)電？或許這將是解決能源問題的一個重要手段。不過，這里所指的“鹽”并非人們?nèi)粘Ｉ畛Ｒ姷摹笆秤名}”，而是“熔鹽”。
熔鹽是指熔融態(tài)下的液體鹽，工程中使用的熔鹽通常指無機鹽熔融體。熔鹽具有高沸點、低粘度、低蒸汽壓力和高體積熱的特點，是一種優(yōu)良的傳熱儲熱介質(zhì)。熔鹽儲能技術(shù)即利用熔鹽在升溫和降溫過程中的溫差實現(xiàn)熱能存儲。
在應(yīng)用領(lǐng)域，人們通常利用熔鹽的特性，將光熱發(fā)電與熔鹽蓄熱儲能技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)24小時穩(wěn)定持續(xù)供電，具有可調(diào)節(jié)、對電網(wǎng)更友好、兼容性更強，是最有條件擔當基礎(chǔ)電力負荷的新能源，
那么，如何具體地來理解光熱發(fā)電與熔鹽蓄熱儲能技術(shù)？以10月20日起試運行的紹興綠電熔鹽儲能示范項目為例 通過規(guī)?；G電與熔鹽儲能技術(shù)，這一項目可在電網(wǎng)低谷時段，將過剩綠電（風電或光伏）儲存在高溫熔鹽中，在高峰、尖峰時段利用儲存的熱能換熱對外供熱或發(fā)電。據(jù)計算，該項目每年可發(fā)電6370萬kWh，年供蒸汽量84萬噸，節(jié)約標準煤15.5萬噸，減排二氧化碳約29萬噸。
在當前環(huán)境污染和能源安全成為影響中國乃至全球發(fā)展的嚴峻形勢下，通過政策補償和實施峰谷電價、季節(jié)性電價、階梯電價、調(diào)峰電價等措施，逐步推行以電力替代煤炭，提供連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)的高品質(zhì)電能將是大勢所趨。而熔鹽儲能與光熱發(fā)電成在這一趨勢中，顯然成為了又一枚“王牌”。
熔鹽儲熱系統(tǒng)成“長時儲能賽道的潛力路線”
在全球氣候變暖和不可再生能源日漸枯竭的背景下，可再生能源的研究與開發(fā)快速發(fā)展。傳統(tǒng)工業(yè)的低能源利用效率，太陽能、風能的不穩(wěn)定性，均需要配套儲能來解決能源供給與需求在時間、空間、強度上的不匹配問題。
去年7月，《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》（發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號）將發(fā)展新型儲能作為提升能源電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要舉措。意見鼓勵以需求為向?qū)?，推動技術(shù)進步，探索開展儲熱及其他儲能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。
當“儲能技術(shù)”在近年來被多次提及，光熱發(fā)電已經(jīng)成為了一個熱門方向，而與之相呼應(yīng)的熔鹽儲能技術(shù)也順理成章地出現(xiàn)在了人們視野的焦點中。
工程中使用的熔鹽通常指無機鹽熔融體，是一種優(yōu)良的傳熱儲熱介質(zhì)。熔鹽儲能技術(shù)即利用熔鹽在升溫和降溫過程中的溫差實現(xiàn)熱能存儲。由于熔鹽儲能具有調(diào)峰能力更強、適合大規(guī)模應(yīng)用、使用壽命長、經(jīng)濟效益更優(yōu)、安全環(huán)保等諸多優(yōu)勢，熔鹽儲熱系統(tǒng)被稱為“長時儲能賽道的潛力路線”，其通常與光熱發(fā)電聯(lián)系在一起。
從原理上來講，光熱發(fā)電路徑為光能→熱能→機械能→電能。以熔鹽光熱為例，二元鹽Solar Salt（60%硝酸鈉+40%硝酸鉀）是目前多數(shù)光熱電站選用的傳儲熱工質(zhì)。光熱電站一般采用冷/熱熔鹽雙儲罐存放熔鹽，冷熔鹽貯罐內(nèi)的熔融鹽經(jīng)熔鹽泵輸送到太陽能集熱器內(nèi)，吸收熱能升溫后進入熱熔鹽儲罐中，隨后高溫熔融鹽流進熔鹽蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動蒸汽渦輪機運行發(fā)電，而熔鹽溫度降低后流回冷熔鹽儲罐。
更值得一提的是，與其他類型電站相比，熔鹽光熱電站的優(yōu)勢便在于長周期、大容量特性，可以在更長的時間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動。因此，可以說熔鹽儲熱系統(tǒng)與光熱發(fā)電是“最佳拍檔”。
熔鹽產(chǎn)業(yè)在西北地區(qū)的“集中亮相”
甘肅省河西走廊最西端的戈壁大漠，是敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站的所在之處，占地面積800公頃的超級景觀格外引人注目，269米高的吸熱塔是整個設(shè)備最為重要的一環(huán)，在其內(nèi)流動著巨量的熔鹽蓄熱介質(zhì)。素有熾熱的“大肚漢”之稱的熔鹽，把超級鏡場集聚的光熱能量盡收囊中。
這些熔鹽能把高熱流密度的輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使低溫熔鹽在瞬間升至幾百攝氏度的高溫。其中一部分熱熔鹽進入蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電；還有部分熱熔鹽被存儲在熱熔鹽罐中，為日落后滿負荷發(fā)電儲存“太陽能”。
也許會有人產(chǎn)生疑問：熔鹽也不過就是傳熱儲熱，本身并沒有創(chuàng)造新的能量。其實，技術(shù)的關(guān)鍵在于熔鹽儲熱可以提高能量的利用價值。比如，傳統(tǒng)的電力具有“即發(fā)即用”的特殊性，這就意味著過剩的“低谷電”有可能會變?yōu)椤皸壞堋薄?
而如果利用棄風、棄光的電能以及“低谷電”來加熱熔鹽，從而把這些電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艽鎯ζ饋恚谟秒姼叻鍟r再把這些熱能利用起來，這樣就可以通過供熱系統(tǒng)來替代燃煤（或天然氣）鍋爐進行供暖了，而且還可以作為應(yīng)急熱源，保障臨時停熱用戶的生活熱水需求，因此具有很好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。
目前，伴隨西北部地區(qū)光熱發(fā)電項目的陸續(xù)落地，配套的熔鹽儲規(guī)模也將不斷擴張，相應(yīng)的熔鹽需求也有望隨之迎來集中釋放。例如，新疆、青海，光熱項目規(guī)模分別達到1350MW、400MW，占比均在20%以上。
清潔又高效的熔鹽產(chǎn)業(yè)成資本“新寵兒”
大勢所趨下，熔鹽儲熱系統(tǒng)也受到了資本的青睞。目前，A股中已有多家公司在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)和設(shè)備的布局。
具體來看，例如西子潔能承建的紹興綠電熔鹽儲能示范項目在紹興柯橋區(qū)天實低碳產(chǎn)業(yè)園正式產(chǎn)汽試運行；首航高科已布局系統(tǒng)集成、發(fā)電、聚光、吸熱、儲熱/換熱(熔鹽儲罐、化鹽設(shè)備)環(huán)節(jié)；川儀股份公司研發(fā)的高溫熔鹽閥，已甘肅敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站中應(yīng)用；久盛電氣公司的熔鹽管道及設(shè)備電伴熱系統(tǒng)已應(yīng)用于中電建青海共和50MW塔式光熱發(fā)電項目、內(nèi)蒙古烏拉特中旗導熱油槽式100MW光熱發(fā)電項目等多個項目；東方電熱公司已交付的熔鹽儲能加熱器正在處于調(diào)試階段；東方電氣已經(jīng)掌握聚光集熱與儲換熱系統(tǒng)集成技術(shù)，具備關(guān)鍵核心設(shè)備的研制能力和熔鹽塔式光熱電站整體解決方案；科遠智慧相關(guān)產(chǎn)品與解決方案已應(yīng)用在哈密、敦煌等多個熔鹽光熱發(fā)電項目……
另據(jù)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年10月15日，我國正處于前期準備/可研/備案階段的光熱項目合計裝機規(guī)模達2300MW，招投標項目規(guī)模1005MW，在建項目規(guī)模2695MW，在建規(guī)模為已投運規(guī)模的4.6倍。
總的來講，熔鹽以其獨特的儲能優(yōu)勢，迅速成為新能源發(fā)展中的一顆新星?！坝名}取暖”方興未艾，“用鹽發(fā)電”已成為光熱電站的標準配置。熔鹽儲熱還可用于海水淡化、稠油開采、電網(wǎng)移峰填谷、分布式能源等多個領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。
