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8月26日，北京工業大學機械與能源工程學院教授、院長助理張燦燦做了題為《熔鹽長時儲能技術的應用場景及研究進展》的主題報告演講。

以下(xia)內容根據(ju)大(da)會(hui)發言整理，僅供參考。

大家(jia)好，非常(chang)榮幸能在這里向大家(jia)匯(hui)報一下(xia)我(wo)們(men)課題組在熔鹽長時儲(chu)能方面(mian)(mian)(mian)的(de)一些(xie)研究進展，這可能有別于前面(mian)(mian)(mian)一些(xie)儲(chu)能技術，前面(mian)(mian)(mian)是(shi)電化學儲(chu)能、壓縮空氣儲(chu)能，我(wo)們(men)是(shi)儲(chu)熱(re)技術。

我(wo)的(de)(de)(de)匯報分(fen)三方面(mian)，首先給大家介紹一下(xia)(xia)什么是熔(rong)鹽(yan)，熔(rong)鹽(yan)在常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)是粉末狀(zhuang)的(de)(de)(de)，比如我(wo)們吃的(de)(de)(de)食(shi)鹽(yan)，也可以是熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)一種材(cai)料。在高溫(wen)下(xia)(xia)慢(man)慢(man)溶化變成液體，現在主要(yao)的(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)儲(chu)能技術是用(yong)熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)顯熱儲(chu)熱。我(wo)們對(dui)熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)定(ding)義，通(tong)常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)是兩(liang)種或者兩(liang)種以上的(de)(de)(de)無機鹽(yan)，通(tong)過一定(ding)的(de)(de)(de)比例得到一個共晶的(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)，這樣的(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)可以降(jiang)低(di)熔(rong)點，比分(fen)解溫(wen)度(du)要(yao)高，進(jin)一步(bu)拓寬了(le)液體溫(wen)度(du)范圍，增加了(le)儲(chu)能密(mi)度(du)。

現有的熔鹽(yan)儲(chu)熱主要(yao)是(shi)雙罐高溫熔鹽(yan)液體顯熱儲(chu)熱，是(shi)低成(cheng)本(ben)(ben)壽命大容量長(chang)時儲(chu)能(neng)技術。熔鹽(yan)儲(chu)能(neng)主要(yao)優點：儲(chu)能(neng)密度高、儲(chu)能(neng)成(cheng)本(ben)(ben)低。與電化學儲(chu)能(neng)成(cheng)本(ben)(ben)低，它的傳(chuan)熱系數高，可以精確(que)的控(kong)(kong)制熔鹽(yan)的進(jin)出口溫度，調控(kong)(kong)它的儲(chu)熱或者進(jin)熱的速率(lv)。

熔鹽儲能(neng)(neng)在“雙碳”目(mu)標中將發(fa)揮(hui)重要(yao)作用。現有的(de)儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)術主要(yao)以抽水(shui)蓄(xu)能(neng)(neng)為主，單(dan)單(dan)依靠(kao)抽水(shui)蓄(xu)能(neng)(neng)沒(mei)有辦法完全滿足我國(guo)將來(lai)在“雙碳”目(mu)標下(xia)對(dui)儲能(neng)(neng)的(de)需求，就迫切需要(yao)發(fa)展(zhan)除了抽水(shui)蓄(xu)能(neng)(neng)之外的(de)新型(xing)低成本(ben)大容量的(de)長時儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)術。

熔鹽儲(chu)能(neng)可(ke)以應用在哪(na)些方面？比如(ru)供(gong)電(dian)側(ce)(ce)，太陽能(neng)光熱發電(dian)、火電(dian)廠(chang)深度調峰(feng)和改造(zao)。電(dian)網側(ce)(ce)，比如(ru)我們用熱泵儲(chu)電(dian)還有壓縮空氣儲(chu)能(neng)電(dian)站里都(dou)可(ke)以用到熔鹽。用戶側(ce)(ce)，給企業供(gong)熱、供(gong)冷(leng)、供(gong)氣都(dou)可(ke)以。根據統計(ji)數據顯示，一(yi)半以上的能(neng)源(yuan)都(dou)是(shi)以熱能(neng)的形(xing)式消耗，所(suo)以熔鹽儲(chu)能(neng)將(jiang)來在能(neng)源(yuan)里將(jiang)會發揮非常(chang)重要(yao)的作用。

接下(xia)來給(gei)大家介紹一下(xia)熔鹽儲能的應用場景。

熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)在太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)站里(li)廣泛應用，這和光(guang)(guang)(guang)伏(fu)的(de)(de)區別是光(guang)(guang)(guang)伏(fu)相當于是把太(tai)(tai)(tai)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)能(neng)直接(jie)轉換(huan)成電(dian)(dian)(dian)能(neng)，光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)有一(yi)(yi)個聚光(guang)(guang)(guang)集熱(re)(re)，把太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)熱(re)(re)量儲(chu)存在熔(rong)鹽(yan)里(li)，通過換(huan)熱(re)(re)器產(chan)生高(gao)溫(wen)高(gao)壓的(de)(de)蒸汽，再推汽輪機(ji)做(zuo)功。光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)發(fa)熱(re)(re)有一(yi)(yi)個非常(chang)大的(de)(de)優(you)勢是自帶儲(chu)能(neng)屬性，可(ke)以(yi)實現一(yi)(yi)天24小(xiao)時連(lian)(lian)續(xu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)，沒(mei)有太(tai)(tai)(tai)陽(yang)時也可(ke)以(yi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)和熔(rong)鹽(yan)儲(chu)能(neng)結合起來(lai)，可(ke)以(yi)提供連(lian)(lian)續(xu)、穩定(ding)、可(ke)靠的(de)(de)符(fu)合用戶(hu)要求的(de)(de)高(gao)品質的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能(neng)。這是太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)特點(dian)。

太陽(yang)能光(guang)熱(re)(re)發電主要(yao)分以(yi)下幾方面：主要(yao)有槽式、塔(ta)式、線性菲涅(nie)式、蝶式等。熔鹽既作(zuo)為傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)介(jie)質(zhi)又(you)作(zuo)為蓄熱(re)(re)介(jie)質(zhi)，西班牙、美國(guo)的(de)太陽(yang)能光(guang)熱(re)(re)電站(zhan)(zhan)建(jian)設比較早，我(wo)們國(guo)家2016年(nian)開始(shi)陸(lu)續(xu)建(jian)設熔鹽儲熱(re)(re)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)太陽(yang)能光(guang)熱(re)(re)發電站(zhan)(zhan)，一般(ban)位(wei)于我(wo)國(guo)西北地區，比如青海、新疆、甘肅。全世界首座(zuo)也是我(wo)國(guo)第一座(zuo)，線性菲涅(nie)熔鹽傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)蓄熱(re)(re)電站(zhan)(zhan)在敦煌建(jian)成(cheng)的(de)。太陽(yang)能光(guang)熱(re)(re)發電自帶儲能，具有可(ke)以(yi)參與調峰調頻，可(ke)以(yi)實現24小(xiao)時連續(xu)發電。這是光(guang)伏、太陽(yang)能發電最(zui)大的(de)不(bu)同。

2024年3月底，我國(guo)在建(jian)和擬建(jian)的光(guang)熱(re)發電項(xiang)目，紅(hong)色是光(guang)電發熱(re)裝機容量，總(zong)共(gong)(gong)在建(jian)的超過(guo)40多個，總(zong)共(gong)(gong)4800MW，基(ji)本在2025年要(yao)建(jian)成。

熔(rong)鹽(yan)(yan)可以用于電(dian)(dian)(dian)加(jia)熱(re)的熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)聯合(he)儲(chu)(chu)(chu)能電(dian)(dian)(dian)站，把棄風棄光(guang)的電(dian)(dian)(dian)儲(chu)(chu)(chu)存(cun)起來(lai)，做成一個(ge)調(diao)峰(feng)儲(chu)(chu)(chu)能電(dian)(dian)(dian)站。氣體壓縮熱(re)泵加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)發電(dian)(dian)(dian)，實現和抽水蓄(xu)能相(xiang)當的效率、儲(chu)(chu)(chu)能密度(du)和壽命(ming)。對于熱(re)泵儲(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)，德國、美(mei)國、英國等研究較早(zao)。美(mei)國現在已經(jing)建成示范項目，但沒有報(bao)道相(xiang)關數據(ju)。

熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)另外一個(ge)(ge)重要(yao)(yao)應用場景是(shi)(shi)(shi)在(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)靈活(huo)(huo)性改(gai)造，隨(sui)著我國可(ke)再(zai)生能源裝機容(rong)量增加，發(fa)電(dian)(dian)量上升，需(xu)要(yao)(yao)對火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)的(de)(de)負(fu)荷(he)進行調(diao)節。這個(ge)(ge)調(diao)節有(you)很(hen)多(duo)種(zhong)方法，比如提升了(le)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)機組(zu)(zu)的(de)(de)爬坡速(su)率、增加調(diao)節能力等(deng)等(deng)。儲(chu)熱(re)(re)技術已經成(cheng)為火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)實(shi)現(xian)(xian)熱(re)(re)電(dian)(dian)解耦和火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)儲(chu)熱(re)(re)靈活(huo)(huo)改(gai)造。主要(yao)(yao)的(de)(de)技術特點是(shi)(shi)(shi)：將(jiang)汽(qi)輪機的(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)抽出存(cun)儲(chu)，減少(shao)蒸(zheng)汽(qi)做功，實(shi)現(xian)(xian)降(jiang)(jiang)負(fu)荷(he)。在(zai)(zai)高峰(feng)時間可(ke)以(yi)把抽出來的(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)返(fan)回到機組(zu)(zu)做功。為什么說熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)在(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)靈活(huo)(huo)性改(gai)造非常適合？這是(shi)(shi)(shi)由于(yu)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)蒸(zheng)汽(qi)參數和熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)參數非常匹(pi)配，現(xian)(xian)在(zai)(zai)我們課題組(zu)(zu)也(ye)研發(fa)出了(le)一系列600多(duo)度的(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)材料。高溫蒸(zheng)汽(qi)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)是(shi)(shi)(shi)實(shi)現(xian)(xian)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)深度調(diao)峰(feng)最(zui)有(you)潛力的(de)(de)。對于(yu)600兆瓦的(de)(de)機組(zu)(zu)，我們通(tong)過(guo)不(bu)同的(de)(de)技術路線進行了(le)研究。通(tong)過(guo)理論(lun)計算(suan)，不(bu)論(lun)是(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)加熱(re)(re)熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)還是(shi)(shi)(shi)主蒸(zheng)汽(qi)、再(zai)熱(re)(re)蒸(zheng)汽(qi)，都可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)(xian)靈活(huo)(huo)調(diao)節目標降(jiang)(jiang)低15%。從綜合發(fa)電(dian)(dian)煤(mei)耗(hao)來說，通(tong)過(guo)再(zai)熱(re)(re)蒸(zheng)汽(qi)抽氣，深度調(diao)峰(feng)系統是(shi)(shi)(shi)最(zui)優的(de)(de)方案。熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)熱(re)(re)在(zai)(zai)火(huo)(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)靈活(huo)(huo)性改(gai)造中已有(you)兩個(ge)(ge)示范工程(cheng)應用，一個(ge)(ge)是(shi)(shi)(shi)江(jiang)蘇(su)國信靖江(jiang)，還有(you)一個(ge)(ge)是(shi)(shi)(shi)華能魏家(jia)峁電(dian)(dian)廠(chang)。

谷(gu)電(dian)(dian)或棄風(feng)棄光(guang)電(dian)(dian)加(jia)熱熔(rong)鹽(yan)(yan)儲熱供熱可以(yi)把便宜(yi)的(de)谷(gu)電(dian)(dian)或棄風(feng)棄光(guang)電(dian)(dian)儲存在(zai)熔(rong)鹽(yan)(yan)中，需要的(de)時候再釋放出去。這(zhe)只是針對需要用(yong)熱的(de)用(yong)戶，比較經濟(ji)劃(hua)算(suan)(suan)，我們也(ye)計算(suan)(suan)了不同的(de)供暖成本，得到(dao)的(de)結論是谷(gu)電(dian)(dian)價格兩毛以(yi)下比較經濟(ji)劃(hua)算(suan)(suan)。這(zhe)是現(xian)在(zai)建成的(de)用(yong)谷(gu)電(dian)(dian)或棄風(feng)棄光(guang)電(dian)(dian)加(jia)熱熔(rong)鹽(yan)(yan)供暖的(de)示范(fan)工(gong)程。

同時也(ye)可(ke)以用(yong)太陽能(neng)(neng)/余(yu)熱(re)加熱(re)熔鹽蓄(xu)熱(re)功能(neng)(neng)系統，可(ke)以實現(xian)分布(bu)式蓄(xu)熱(re)技術，用(yong)戶用(yong)能(neng)(neng)的匹配。這是我(wo)們在河北(bei)臨城建(jian)成的示(shi)范工(gong)程，也(ye)是中英國(guo)際(ji)合作項目，已(yi)經(jing)通過國(guo)家科技部的驗收。

熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)也(ye)可(ke)以在壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)中進行應(ying)用，現有的壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲熱(re)(re)主要(yao)是導熱(re)(re)油和水，如果(guo)壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲熱(re)(re)溫度需要(yao)到350度的，可(ke)以用低溫熔(rong)鹽(yan)進行儲存(cun)，那么壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲能效(xiao)率可(ke)以提高(gao)3-6%。

現(xian)在熔(rong)鹽儲熱總裝機(ji)能(neng)量大概21GWh，根據國際(ji)可(ke)再生能(neng)源(yuan)署預測，2030年最高到631GWh。

接下(xia)來匯報一下(xia)我們(men)團隊在熔鹽(yan)儲熱方(fang)面的一些研究。

我們的研(yan)(yan)究主要(yao)通過(guo)以下(xia)三方面：熔鹽(yan)制備與熱(re)物(wu)性測(ce)試、熔鹽(yan)對流換(huan)熱(re)性能研(yan)(yan)究、系統示范工程(cheng)應用。

低熔點(dian)寬溫域低成本低腐(fu)蝕是(shi)熔鹽(yan)儲熱的(de)研(yan)究方向(xiang)。這是(shi)對于現有研(yan)究的(de)總結。太陽(yang)鹽(yan)、HTTEC鹽(yan)、碳酸(suan)鹽(yan)、氯化鹽(yan)都存在一(yi)系列(lie)問題，在這個基礎上(shang)研(yan)發了一(yi)系列(lie)低成本、低熔點(dian)、寬溫域的(de)混合(he)熔鹽(yan)，進行(xing)了一(yi)系列(lie)對比，紅色是(shi)我們自己研(yan)發的(de)。

同時我(wo)們通過研發一系列(lie)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)熔(rong)(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)納米流體(ti)，提高(gao)儲熱密(mi)度和(he)流動(dong)傳(chuan)熱性能(neng)(neng)。我(wo)們也在(zai)(zai)國(guo)內建立了首個熔(rong)(rong)鹽(yan)流動(dong)傳(chuan)熱試驗(yan)(yan)(yan)平(ping)臺，獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)(yan)(yan)結果和(he)我(wo)們發表的(de)(de)(de)(de)文章也被美(mei)國(guo)愛達荷核能(neng)(neng)實驗(yan)(yan)(yan)室作(zuo)為熔(rong)(rong)鹽(yan)傳(chuan)熱的(de)(de)(de)(de)推薦計算(suan)公式，在(zai)(zai)他們報(bao)告里(li)(li)把我(wo)們得到(dao)的(de)(de)(de)(de)文獻結果寫在(zai)(zai)他們的(de)(de)(de)(de)報(bao)告里(li)(li)。我(wo)們也研發了一系列(lie)換熱設備，包括單罐熔(rong)(rong)鹽(yan)、熔(rong)(rong)鹽(yan)換熱器等等。這是我(wo)們現有的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)應用工程，比如(ru)華能(neng)(neng)魏家峁電廠里(li)(li)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)抽蒸汽儲熱用的(de)(de)(de)(de)是我(wo)們的(de)(de)(de)(de)低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)熔(rong)(rong)鹽(yan)。我(wo)們的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)也在(zai)(zai)鋼鐵(tie)行業淬火(huo)里(li)(li)，也在(zai)(zai)供(gong)暖里(li)(li)應用。

我(wo)們也獲得(de)了(le)國(guo)家(jia)重點(dian)研(yan)發計劃項(xiang)目支(zhi)持(chi)，我(wo)們是(shi)寬液體高溫熔(rong)鹽儲熱項(xiang)目的(de)負責(ze)(ze)單位，吳老(lao)師是(shi)項(xiang)目負責(ze)(ze)人，發表了(le)一系(xi)列(lie)文(wen)章，申請了(le)一系(xi)列(lie)專利標(biao)(biao)準(zhun)，包括國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)、國(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)。現在我(wo)們起(qi)草的(de)一個熔(rong)鹽的(de)國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)，同(tong)時這(zhe)個國(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)也被升級為(wei)IEC的(de)國(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)。

我(wo)們與國(guo)電投成立(li)(li)了國(guo)家(jia)能(neng)源(yuan)用戶側儲能(neng)創新研發(fa)中心，和(he)浙江高晟研究院成立(li)(li)了聯合研發(fa)實驗(yan)室，也和(he)百川光熱、中能(neng)建數科(ke)、中船新能(neng)源(yuan)、中能(neng)建北(bei)京電力等等成立(li)(li)了一(yi)系列(lie)聯合研發(fa)中心。

總結：

熔鹽儲熱(re)(re)(re)是低成本長壽命大容量的(de)長時儲能技術，在(zai)核電(dian)、太陽能熱(re)(re)(re)發電(dian)、谷電(dian)或棄風棄光熔鹽蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)式供熱(re)(re)(re)、火電(dian)廠調峰調頻電(dian)站、間(jian)歇高溫工業余熱(re)(re)(re)蓄(xu)(xu)熱(re)(re)(re)、高溫工業傳熱(re)(re)(re)等領(ling)域都(dou)有應用價值，市場空間(jian)巨大。

北京工(gong)業大學在北京重點(dian)研發計劃、973和863、國家(jia)自然(ran)科學基(ji)金等六(liu)千多(duo)萬元(yuan)科研經費支(zhi)持(chi)下，先(xian)后(hou)開發了(le)(le)(le)6種低(di)熔點(dian)寬液體溫(wen)域(yu)混合熔鹽配方，大幅度(du)提高了(le)(le)(le)熔鹽的儲(chu)能(neng)密(mi)度(du)，降(jiang)低(di)了(le)(le)(le)儲(chu)能(neng)材料和系(xi)統(tong)的投資，降(jiang)低(di)了(le)(le)(le)系(xi)統(tong)凍堵風險和防凍堵代(dai)價，滿足了(le)(le)(le)高參數(shu)高效儲(chu)熱發電和高溫(wen)傳熱的需求。

團隊研發的(de)低熔(rong)點寬液體(ti)溫(wen)域高溫(wen)混合(he)熔(rong)鹽先后載(zai)貨電(dian)廠靈活性(xing)改造、低谷(gu)電(dian)加熱(re)(re)(re)熔(rong)鹽蓄(xu)熱(re)(re)(re)供暖示范工程，熔(rong)鹽傳(chuan)熱(re)(re)(re)蓄(xu)熱(re)(re)(re)的(de)但(dan)螺桿有機(ji)朗肯循環分布(bu)式(shi)太(tai)陽能(neng)熱(re)(re)(re)發電(dian)示范工程等項目中進行了應用(yong)，運行性(xing)能(neng)優良。

再次非常感謝(xie)課題組各位老師同學(xue)的付出，也感謝(xie)國(guo)家(jia)科技(ji)部(bu)(bu)、國(guo)家(jia)基金委(wei)、北京市、青海省、內蒙古(gu)等(deng)等(deng)各個部(bu)(bu)門的支(zhi)持。