中國儲能網(wǎng)訊:在全球能源轉型加速推進、可再生能源裝機占比突破40%的背景下,長時儲能技術因其對新能源時空不平衡的調節(jié)能力,成為構建新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐。
其中,熔鹽儲熱技術憑借其獨特的物理特性與經(jīng)濟優(yōu)勢,在大規(guī)模中高溫儲能領域脫穎而出,近兩年,無論是裝機規(guī)模、應用領域、項目規(guī)模還是產(chǎn)業(yè)鏈,都實現(xiàn)了規(guī)?;l(fā)展,成為長時儲能賽道的“潛力股”。
圖 2025年1-6月新型儲能各技術路線新增裝機功率占比
01
長時儲能占比升至41.6%,熔鹽儲熱裝機穩(wěn)定增長
2024年,歷經(jīng)數(shù)年蟄伏,我國長時儲能產(chǎn)業(yè)迎來了爆發(fā)式增長。
CESA儲能應用分會產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫不完全統(tǒng)計,2024年,中國新型儲能新增裝機規(guī)模42.37GW/101.13GWh,同比大增87.5%/107.7%,其中4h及以上新型儲能裝機功率約11.4GW,占比24.8%,與2023年3.8GW相比,大幅增長200%,容量占比上升至41.6%。
招投標市場中,2024年,4h及以上長時儲能規(guī)模飛速增長, 采招落地規(guī)模15.11GW/62.59GWh,功率規(guī)模占比25.41%,總中標金額超過573億元。
作為長時儲能技術三大主流技術路線之一,熔鹽儲熱裝機2024年以來,實現(xiàn)了穩(wěn)定增長,2024年,熔鹽儲熱新增裝機3.09GWh,容量規(guī)模超越液流電池。
2025年1-6月,中國新型儲能新增裝機21.9GW/55.2GWh,功率同比增長69.4%,熔鹽儲熱以1.33%的功率占比排名第三,僅次于液流電池。
資料顯示,熔鹽儲熱是一種顯熱儲熱技術,通過金屬鹽介質的溫度變化實現(xiàn)熱能的吸收、存儲與釋放。
其核心在于利用熔鹽在固態(tài)與液態(tài)間的相變特性,將電能、太陽能輻射能或工業(yè)余熱轉化為熱能儲存于熔鹽介質中。
當環(huán)境溫度低于熔鹽溫度時,儲熱介質釋放熱能,通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與水換熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽,驅動汽輪機發(fā)電或直接用于供熱。
熔鹽儲熱的優(yōu)勢顯著,是其成為長時儲能賽道潛力股的重要原因。
首先,在安全性方面,熔鹽化學性質穩(wěn)定,不易燃、不易爆,與易發(fā)生熱失控的電化學儲能相比,安全風險低,這使其在大規(guī)模應用時更具可靠性。
其次,經(jīng)濟性突出,熔鹽原料來源廣泛,成本相對較低,且儲熱設備的使用壽命可達25-30 年,長期運行成本優(yōu)勢明顯。
還有,適配性強,熔鹽儲熱既可與光熱發(fā)電完美結合,還能助力火電機組靈活性改造,拓展傳統(tǒng)能源的應用價值;能量密度高,單位體積儲熱能力遠超水/蒸汽,可在有限空間內(nèi)存儲大量熱能。
基于以上優(yōu)點,熔鹽儲熱技術的核心價值在于其跨領域、多場景的適應性,可輕松突破常規(guī)儲能的限制,長達數(shù)小時甚至數(shù)十小時,契合長時儲能的核心要求。
02
國家、地方層面政策持續(xù)加碼
作為高效、環(huán)保的熱能儲存方式,近年來,熔鹽儲熱技術在各大領域的應用也迎來了國家與地方政策層面的持續(xù)加碼。
國家層面的政策主要表現(xiàn)在熔鹽儲熱相關應用領域拓展、技術標準建設以及技術推廣受到政策支持和重視。
首先,廣泛應用熔鹽儲熱技術的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)受到政策助力。
2023年4月,《國家能源局綜合司關于推動光熱發(fā)電規(guī)?;l(fā)展有關事項的通知》明確“力爭十四五期間,全國光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達到300萬千瓦左右;鼓勵有條件的省份和地區(qū)盡快研究出臺財政、價格、土地等支持光熱發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的配套政策,提前規(guī)劃百萬千瓦、千萬千瓦級光熱發(fā)電基地,率先打造光熱產(chǎn)業(yè)集群”。
其次,熔鹽儲熱技術在儲能領域的應用潛力受到關注。
2024年2月,國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關于加強電網(wǎng)調峰儲能和智能化調度能力建設的指導意見》提出要“充分發(fā)揮光熱發(fā)電的調峰作用,探索推動儲熱等多類型新型儲能技術協(xié)調發(fā)展和優(yōu)化配置,滿足能源系統(tǒng)多場景應用需求”
此外,熔鹽儲熱在供熱方面的價值也引起關注。
2023年10月,國家發(fā)展改革委等四部門聯(lián)合發(fā)布《關于促進煉油行業(yè)綠色創(chuàng)新高質量發(fā)展的指導意見》提出“鼓勵企業(yè)積極探索研究太陽能供熱在煉油過程中的應用”。
2024年5月,國務院發(fā)布的《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》明確提出支持鋼鐵、石化行業(yè)余熱利用。
還有,熔鹽儲熱技術標準建設和技術推廣受到重視。2023年8月,《新產(chǎn)業(yè)標準化領航工程實施方案(2023─2035年)》提出“要研制光熱發(fā)電等新能源發(fā)電標準,研制光儲發(fā)電系統(tǒng)、光熱發(fā)電系統(tǒng)等關鍵設備標準;要面向光伏應用創(chuàng)新融合發(fā)展趨勢,研制槽式、塔式、菲涅爾發(fā)電配套技術,大容量儲熱技術、高參數(shù)發(fā)電技術等光熱標準”。
2024年2月,《國家重點低碳技術征集推廣實施方案》提出要推廣一批先進適用、降碳效能顯著的低碳技術,其中包括高參數(shù)低成本太陽能熱發(fā)電技術、儲熱技術。
地方層面,江蘇、甘肅、內(nèi)蒙古、北京、山西、山東等地方政府紛紛出臺政策支持熔鹽儲熱及其主要應用領域光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
地方政府支持政策主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是出臺政策,推動光熱發(fā)電項目建設,如內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府出臺的《自治區(qū)新能源倍增行動實施方案的通知》提出“十四五”期間力爭完成新增光熱發(fā)電并網(wǎng)裝機規(guī)模20萬千瓦,“十五五”期間力爭完成新增光熱發(fā)電并網(wǎng)裝機規(guī)模70萬千瓦。
二是對熔鹽儲熱技術研發(fā)和相關設備制造給予扶持,典型政策有江蘇省政府出臺的《關于加快培育發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)的指導意見》以及甘肅省出臺的《實施科技“四大計劃”提升區(qū)域創(chuàng)新效能行動方案(2023-2025)》。
三是支持熔鹽儲熱技術在儲能、建筑供暖、熱電廠調峰調頻、現(xiàn)役煤電機組靈活性改造等領域的應用。
03
規(guī)?;l(fā)展實現(xiàn)三大“突破”
在政策的持續(xù)支持下,熔鹽儲熱實現(xiàn)了在應用領域、項目規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化方面的規(guī)模化發(fā)展。
目前,熔鹽儲熱技術已在多個領域得到應用。在光熱發(fā)電領域,熔鹽儲熱技術是實現(xiàn)光熱電站連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電的關鍵。
例如,我國的青海中控德令哈50MW光熱電站、敦煌首航100MW熔鹽塔式光熱電站等,均配置了熔鹽儲熱系統(tǒng),有效提高了光熱發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性。
國際上,西班牙、美國等地的熔鹽儲熱光熱電站已實現(xiàn)商業(yè)化運營多年,技術成熟度和穩(wěn)定性得到驗證。
在火電靈活性改造方面,熔鹽儲熱技術可以幫助火電機組實現(xiàn)“熱電解耦”,提高機組的調峰能力和供熱靈活性,成功破解了傳統(tǒng)火電廠調峰與供熱難以兼顧的難題。
8月30日,我國最大規(guī)模的“火電熔鹽儲熱” 項目在安徽宿州電廠全面投運,該項目采用390℃高溫和190℃低溫兩個熔鹽儲罐進行儲熱,設計儲熱容量為 1000兆瓦時,有效破解了火電廠的供熱發(fā)電“兩難”問題 ,提升了煤電機組的調節(jié)靈活性。
在工業(yè)余熱利用和區(qū)域供熱領域,熔鹽儲熱技術也展現(xiàn)出了良好的應用前景。通過回收工業(yè)余熱并儲存起來,可在需要時為工業(yè)生產(chǎn)或居民供熱提供穩(wěn)定的熱源,提高能源利用效率,降低能源消耗和環(huán)境污染。
熔鹽儲熱系統(tǒng)還可通過“儲熱-再發(fā)電”模式為電網(wǎng)提供轉動慣量支持,增強系統(tǒng)抗擾動能力。
近年來,全球熔鹽儲熱項目的規(guī)模呈現(xiàn)逐漸擴大的趨勢,從早期的小型示范項目,到如今的大型商業(yè)化項目,熔鹽儲熱技術的應用規(guī)模不斷提升。
今年3月正式開工的中廣核新能源青海德令哈光儲熱一體化200萬千瓦項目,創(chuàng)下塔式光熱發(fā)電全球最大單機容量;三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲能 +”項目正加速推進,其100兆瓦光熱發(fā)電機組配置了6小時熔鹽儲熱系統(tǒng),建成后年發(fā)電量將超18億千瓦時 。
這些大型項目的建設和投運,標志著熔鹽儲熱技術在規(guī)?;l(fā)展道路上邁出了重要一步。
隨著熔鹽儲熱技術的發(fā)展,相關產(chǎn)業(yè)鏈也在逐步完善。從熔鹽材料的生產(chǎn)供應,到儲熱系統(tǒng)的設計、制造、安裝和運維,已經(jīng)形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)體系。
目前,我國在熔鹽材料生產(chǎn)方面具有一定優(yōu)勢,是硝酸鈉生產(chǎn)大國;在儲熱系統(tǒng)設備制造領域,也涌現(xiàn)出了一批具有自主知識產(chǎn)權和核心競爭力的企業(yè),如西子潔能、東方鍋爐等,為熔鹽儲熱項目的建設提供了有力的技術和設備支持。
04
技術演進趨勢與發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
近年來,熔鹽儲熱技術通過材料創(chuàng)新、系統(tǒng)優(yōu)化與成本控制上也實現(xiàn)三大突破。
首先是材料性能優(yōu)化,通過納米改性、多元鹽配方調整,熔鹽凝固點降低至150℃以下,熱穩(wěn)定性提升。
如寶鋼集團研發(fā)的低溫熔鹽材料將儲熱溫度下限拓展至150℃,拓寬了工業(yè)應用場景;高純度硝酸鹽(純度>99.99%)的規(guī)模化生產(chǎn),滿足了高端熔鹽配方需求。
其次是系統(tǒng)效率提升,雙罐儲熱系統(tǒng)與單罐斜溫層技術并行發(fā)展,儲熱效率突破90%。
如三一重工推出的模塊化熔鹽儲熱裝置采用斜溫層設計,減少30%用地,項目建設周期縮短60%;數(shù)字孿生技術通過構建虛擬模型,實時優(yōu)化充放電策略,系統(tǒng)效率提升5%-8%。
還有就是成本大幅下降,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新推動初始投資成本較2021年下降45%。上游硝酸鹽年產(chǎn)能突破200萬噸,中游設備制造環(huán)節(jié)攻克熔鹽泵汽蝕、蒸汽發(fā)生器腐蝕等難題,設備壽命延長至20年以上;下游“EPC總包+運維服務”一體化模式使項目交付周期縮短40%,全生命周期成本降低30%。
隨著技術與人工智能的發(fā)展,熔鹽儲熱技術也將呈現(xiàn)三大發(fā)展趨勢:跨領域融合,與氫能、數(shù)據(jù)中心、5G基站等領域深度融合,催生“儲能即服務”(EaaS)新型商業(yè)模式。
智能化升級,人工智能技術通過數(shù)字孿生、機器學習優(yōu)化系統(tǒng)運行,降低“凍管”風險70%。
標準化推進,IEC、IEEE等國際組織發(fā)布熔鹽儲熱系統(tǒng)測試標準,中國《熔鹽儲熱系統(tǒng)性能評價規(guī)范》將于2025年實施,推動行業(yè)高質量發(fā)展。
盡管熔鹽儲熱技術優(yōu)勢顯著,前景廣闊,但未來發(fā)展仍面臨多重挑戰(zhàn)。
首先是成本問題,熔鹽儲熱初始投資額較高,與抽水蓄能、壓縮空氣儲能等初始投資成本相近,但相較電化學與機械儲能,熔鹽儲熱轉化效率較低,這使得在相同儲能容量下,熔鹽儲熱項目的運行成本相對較高,一定程度上限制了熔鹽儲熱技術的大規(guī)模推廣應用。
其次是原材料供應風險,熔鹽儲能關鍵原材料--太陽鹽,由硝酸鉀和硝酸鈉混合而成,我國雖然是硝酸鈉生產(chǎn)大國,但鉀鹽還不能完全自給自足,需要進口。原材料供應受國際環(huán)境變化影響較大,可能導致價格大幅波動,給熔鹽儲熱市場帶來成本增加的風險。
第三、盡管熔鹽儲熱技術在近年來取得了顯著進展,但仍存在一些技術瓶頸有待突破。
例如,熔鹽在傳輸過程中向外散熱,當溫度低于熔點時易凍堵管路,導致系統(tǒng)故障;儲熱技術的性能指標還需進一步優(yōu)化,以提高儲能密度和能量轉換效率;在大規(guī)模儲能應用中,如何確保系統(tǒng)的安全性和可靠性,也是需要解決的重要問題。
最后,相比抽水蓄能、新型儲能等技術,熔鹽儲熱缺乏相關政策扶持。
目前,熔鹽儲熱系統(tǒng)經(jīng)濟性、可靠性、安全性相關標準缺乏,亟待建立明確的行業(yè)規(guī)范。政策支持的不足使得熔鹽儲熱項目在項目審批、并網(wǎng)接入、電價補貼等方面面臨諸多困難,制約了產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。
編后語:熔鹽儲熱技術以其大規(guī)模、長時長、低成本的核心優(yōu)勢,正在長時儲能賽道中扮演關鍵角色。
從光熱發(fā)電的穩(wěn)定器到火電靈活性改造的推動者,從工業(yè)余熱的回收者到電網(wǎng)調峰的支撐者,熔鹽儲熱技術正通過持續(xù)創(chuàng)新與跨領域融合,為全球能源轉型提供中國方案。
隨著政策支持、技術突破與市場需求的共同驅動,熔鹽儲熱有望成為構建新型電力系統(tǒng)的核心組件,引領長時儲能產(chǎn)業(yè)邁向高質量發(fā)展新階段。