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CSPPLAZA光熱發電網訊：“當前顯熱(re)儲(chu)熱(re)已充(chong)分發(fa)展(zhan)(zhan)，潛熱(re)儲(chu)熱(re)是(shi)研究(jiu)熱(re)點(dian)，熱(re)化學(xue)儲(chu)熱(re)尚(shang)未成熟，開發(fa)儲(chu)熱(re)密(mi)度高、傳熱(re)性能好、蓄(xu)熱(re)溫度范圍寬等高性能的儲(chu)熱(re)技術是(shi)未來的發(fa)展(zhan)(zhan)方向(xiang)。”

6月22-23日(ri)，由中(zhong)國清潔供(gong)熱平臺主辦的2021年第三屆中(zhong)國儲熱大會在常州(zhou)召(zhao)開，上海電(dian)氣集團股份有(you)限公(gong)司(si)中(zhong)央研(yan)(yan)究院（以下簡稱上海電(dian)氣中(zhong)央研(yan)(yan)究院）技術總監張(zhang)艷梅作了題為“熔鹽儲熱技術的研(yan)(yan)究現狀及應用”的主題演講。

雙碳目標下，儲熱有望迎來更好發展機遇

張艷梅(mei)介紹稱，儲(chu)熱技術(shu)具有儲(chu)能容量大(da)、儲(chu)存(cun)周(zhou)期長、成(cheng)(cheng)本低等(deng)優點(dian)，據(ju)相關專家測算儲(chu)熱成(cheng)(cheng)本大(da)概可以做到儲(chu)電成(cheng)(cheng)本的1/10甚至更低，相比其它儲(chu)能技術(shu)，儲(chu)熱更適合大(da)規模儲(chu)能的需求。

國(guo)際可再生能(neng)源署（IRENA）《創新(xin)展望：熱(re)能(neng)存儲(chu)》報告(gao)顯示(shi)，到(dao)2030年，儲(chu)熱(re)裝機(ji)的容量大概將(jiang)增長到(dao)800GWh以上，中(zhong)國(guo)的儲(chu)熱(re)裝機(ji)規模目前已達到(dao)1.5GWh。

同時(shi)，據《2020年(nian)全球及中國熱能儲(chu)(chu)存(cun)（材料）產業(ye)(ye)深(shen)度研究報(bao)告(gao)》預測，全球熱能儲(chu)(chu)存(cun)產業(ye)(ye)市(shi)場規模(mo)將從2020年(nian)的1.94億美元增長(chang)到2025年(nian)的4.05億美元，復(fu)合(he)年(nian)增長(chang)率為15.9%。

張艷梅(mei)表示，在2030、2060雙碳(tan)目(mu)標下，儲熱(re)技術(shu)有望在清潔供熱(re)、火電調峰、清潔能源消(xiao)納等方面迎來較大的(de)發展(zhan)空間和機遇(yu)。

熔鹽儲熱技術：目前大規模中高溫儲熱技術的首選

熔鹽儲(chu)熱(re)(re)是一種顯(xian)熱(re)(re)儲(chu)熱(re)(re)技(ji)術(shu)【詳見如下儲(chu)能技(ji)術(shu)分(fen)類表】，利用材(cai)料(liao)在升溫或降溫過程中(zhong)的溫差而實現熱(re)(re)能存儲(chu)，在整個工作溫度范圍(wei)內，儲(chu)熱(re)(re)材(cai)料(liao)始終保持液態(tai)。

熔鹽材料(liao)具有“四高(gao)三低”的(de)優勢，使儲熱系統具有適(shi)用范圍(wei)廣(guang)、綠色(se)環保(bao)、安全穩定(ding)等優點，是目前大規(gui)模中高(gao)溫儲熱技術(shu)的(de)首選，可(ke)廣(guang)泛應用于火電靈(ling)活性(xing)改造(zao)、清潔供熱、可(ke)再生能(neng)源消納等領(ling)域。

據CNESA(中關村儲(chu)能(neng)產(chan)(chan)業技(ji)術聯盟)儲(chu)能(neng)產(chan)(chan)業研究白皮(pi)書(shu)2021相(xiang)關數(shu)據【詳見(jian)下表】，全球(qiu)投運的(de)儲(chu)能(neng)項目累計裝機達191.1GW，其(qi)中熔鹽儲(chu)熱累計3.4GW。而中國(guo)投運的(de)儲(chu)能(neng)項目累計裝機達35.6GW，其(qi)中熔鹽儲(chu)熱累計0.5GW，主要都是應用在(zai)光熱發(fa)電(dian)項目。

獨特的儲換熱一體式單罐熔鹽儲熱系統

近年(nian)來，上海電氣中央研(yan)究院在儲熱材(cai)料開發、關(guan)鍵設備研(yan)制(zhi)、系統設計(ji)集成等(deng)技(ji)(ji)術方面形成了獨(du)有的知識產權體系，申請專利40多項，技(ji)(ji)術成果達到了國(guo)際先進水平。

目前基于所開發的熔點低、儲(chu)熱密度高(gao)的熔鹽(yan)儲(chu)熱材料，自主開發了單/雙罐熔鹽(yan)儲(chu)熱系統，并分別在實驗室(shi)及(ji)工程項目上得(de)到(dao)了成(cheng)功應(ying)用(yong)。

表：上海電氣單(dan)/雙罐熔鹽儲熱系統(tong)相關參數

據張艷梅介紹，為了(le)充分節(jie)能(neng)降(jiang)本(ben)，上(shang)海電(dian)氣(qi)中央研究院開發出了(le)獨特的(de)儲(chu)換(huan)熱(re)(re)一體(ti)(ti)式單(dan)罐熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)系(xi)統(tong)。與目前市場上(shang)常(chang)規(gui)單(dan)罐熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)系(xi)統(tong)不(bu)同，上(shang)述單(dan)罐熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)系(xi)統(tong)采用了(le)非(fei)常(chang)規(gui)的(de)斜溫(wen)層設計，其充熱(re)(re)/放(fang)(fang)熱(re)(re)過(guo)程(cheng)中均不(bu)需要通過(guo)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)泵(beng)將低溫(wen)/高(gao)溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)泵(beng)出儲(chu)熱(re)(re)罐來實現充熱(re)(re)/放(fang)(fang)熱(re)(re)過(guo)程(cheng)，罐內(nei)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)處于不(bu)流動狀態，熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)在儲(chu)罐內(nei)直接(jie)被加熱(re)(re)并儲(chu)存(cun)，放(fang)(fang)熱(re)(re)時將水或其他換(huan)熱(re)(re)介質通入儲(chu)換(huan)熱(re)(re)一體(ti)(ti)設備與熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)換(huan)熱(re)(re)將熱(re)(re)量(liang)釋放(fang)(fang)。因此儲(chu)換(huan)熱(re)(re)一體(ti)(ti)式單(dan)罐熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)系(xi)統(tong)無需管路電(dian)伴熱(re)(re)系(xi)統(tong)，大大降(jiang)低了(le)系(xi)統(tong)的(de)建造成本(ben)，提(ti)高(gao)了(le)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)系(xi)統(tong)的(de)安(an)全性(xing)和(he)穩定性(xing)，大大增加了(le)產品競爭力，目前該(gai)產品已(yi)通過(guo)CMA、CAL、CNAS等認證。

張艷(yan)梅指(zhi)出，該單罐(guan)熔鹽儲熱(re)系統主要適用于蒸汽用量低于10t/h的應用場景(jing)，單個系統規模(mo)不能做的太大，但可以根(gen)據不同用戶需求，通過(guo)不同模(mo)塊(kuai)疊加來實現(xian)用熱(re)需求。通過(guo)實際(ji)測試，在(zai)設定蒸汽溫度(du)為180℃時，上述單罐(guan)系統7分鐘可產生蒸汽，整(zheng)體區域溫度(du)波(bo)動在(zai)整(zheng)個放熱(re)過(guo)程中為±0.5℃。

熔鹽儲熱技術的幾個典型應用場景

1、光熱(re)(re)發電(dian)(dian)(dian)。張艷梅指(zhi)出，熔鹽儲熱(re)(re)技術應(ying)用于(yu)光熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)站其特點(dian)是將儲熱(re)(re)和傳(chuan)熱(re)(re)介質合為一體，簡化了(le)整個電(dian)(dian)(dian)站設備組成，有利于(yu)后期的運(yun)維。同時可(ke)以提(ti)高太陽(yang)能的利用效(xiao)率，減(jian)少功率波動，提(ti)高電(dian)(dian)(dian)力系統靈活(huo)性(xing)；促(cu)進電(dian)(dian)(dian)網平穩性(xing)輸出，緩(huan)解新能源電(dian)(dian)(dian)力發展過程中的限電(dian)(dian)(dian)問題。

2、清(qing)潔供(gong)熱。方案特(te)點(dian)：可以將棄風(feng)/棄光電、低(di)谷電等電能(neng)儲存(cun)起來，在(zai)需要的時候釋放，減少(shao)用戶(hu)用能(neng)成本；提(ti)(ti)高整個系統的能(neng)源利用率(lv)；可實現削(xue)峰(feng)填(tian)谷，平(ping)滑光電、風(feng)電的輸出功(gong)率(lv)，提(ti)(ti)升新(xin)能(neng)源發電的消納能(neng)力；為食(shi)品加工、紡織等企(qi)業提(ti)(ti)供(gong)穩(wen)定持(chi)續的蒸汽、熱風(feng)等高品質熱源。

表：幾種(zhong)清潔(jie)供熱技(ji)術對比

據張艷(yan)梅介紹，熔(rong)鹽儲熱系統產(chan)生蒸汽的運(yun)行成(cheng)本(ben)與(yu)谷(gu)電(dian)價(jia)格成(cheng)正比，電(dian)價(jia)為0.1~0.35元/kWh時(shi)成(cheng)本(ben)為75~265元/t，與(yu)燃氣鍋爐(lu)和電(dian)鍋爐(lu)相比具有很好(hao)的經濟(ji)效益。

3、移動(dong)儲熱(re)供熱(re)，方(fang)案特點：無管(guan)(guan)路熱(re)損失(shi)，熱(re)能利用率高；可實(shi)現廢余熱(re)高效回收利用，節能減排(pai)雙收益；無需管(guan)(guan)道鋪設(she)，投資少、運行(xing)成本低(di)；設(she)備(bei)運行(xing)靈活，操作安全(quan)簡單(dan)；可實(shi)現供熱(re)管(guan)(guan)網輻(fu)射不(bu)到的(de)企業或(huo)工(gong)廠。據悉，目前(qian)上海電氣也已開發出相關產品(pin)。

4、火電(dian)靈活性改造，方案特(te)點：減小供熱(re)機組熱(re)負荷(he)，或(huo)增大供熱(re)機組發電(dian)出(chu)力調節范圍，提(ti)(ti)高電(dian)廠(chang)的運行靈活性；通過調峰給用戶供熱(re)提(ti)(ti)高電(dian)廠(chang)的經濟(ji)效益；突破供熱(re)對(dui)機組電(dian)負荷(he)調節的限制，實現(xian)能量的梯級利用。

張艷梅(mei)表(biao)示，利用(yong)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)進行火(huo)電(dian)改造一般有兩條技(ji)術(shu)路線，一種(zhong)電(dian)加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)，一種(zhong)是蒸汽加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)，電(dian)加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)目(mu)前技(ji)術(shu)相對(dui)來說比較成熟，而采(cai)用(yong)蒸汽加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)研究(jiu)不多，上海電(dian)氣已聯合相關單位開展(zhan)相應的(de)(de)研究(jiu)，目(mu)前已開發(fa)出(chu)適(shi)用(yong)于火(huo)電(dian)調峰場(chang)景下的(de)(de)雙(shuang)罐熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)系統。

5、綜合能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)服務(wu)，方案特點：通過不同類(lei)型的(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)互(hu)補耦合，為用戶提(ti)供高效智能(neng)(neng)(neng)的(de)多種(zhong)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供應，提(ti)高能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)利用率；實現能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生產和(he)環境治理的(de)融合，減少污染物排放和(he)降低企業用能(neng)(neng)(neng)成本；提(ti)高清潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)使(shi)用比例(li)，優(you)化能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)結構。