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CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：“當(dāng)前顯熱儲(chǔ)熱已充分發(fā)展，潛熱儲(chǔ)熱是研究熱點(diǎn)，熱化學(xué)儲(chǔ)熱尚未成熟，開發(fā)儲(chǔ)熱密度高、傳熱性能好、蓄熱溫度范圍寬等高性能的儲(chǔ)熱技術(shù)是未來的發(fā)展方向。”

6月22-23日，由中國清潔供熱平臺(tái)主辦的2021年第三屆中國儲(chǔ)熱大會(huì)在常州召開，上海電氣集團(tuán)股份有限公司中央研究院（以下簡稱上海電氣中央研究院）技術(shù)總監(jiān)張艷梅作了題為“熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用”的主題演講。

雙碳目標(biāo)下，儲(chǔ)熱有望迎來更好發(fā)展機(jī)遇

張艷梅介紹稱，儲(chǔ)熱技術(shù)具有儲(chǔ)能容量大、儲(chǔ)存周期長、成本低等優(yōu)點(diǎn)，據(jù)相關(guān)專家測算儲(chǔ)熱成本大概可以做到儲(chǔ)電成本的1/10甚至更低，相比其它儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)熱更適合大規(guī)模儲(chǔ)能的需求。

國際可再生能源署（IRENA）《創(chuàng)新展望：熱能存儲(chǔ)》報(bào)告顯示，到2030年，儲(chǔ)熱裝機(jī)的容量大概將增長到800GWh以上，中國的儲(chǔ)熱裝機(jī)規(guī)模目前已達(dá)到1.5GWh。

同時(shí)，據(jù)《2020年全球及中國熱能儲(chǔ)存（材料）產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告》預(yù)測，全球熱能儲(chǔ)存產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將從2020年的1.94億美元增長到2025年的4.05億美元，復(fù)合年增長率為15.9%。

張艷梅表示，在2030、2060雙碳目標(biāo)下，儲(chǔ)熱技術(shù)有望在清潔供熱、火電調(diào)峰、清潔能源消納等方面迎來較大的發(fā)展空間和機(jī)遇。

熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)：目前大規(guī)模中高溫儲(chǔ)熱技術(shù)的首選

熔鹽儲(chǔ)熱是一種顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)【詳見如下儲(chǔ)能技術(shù)分類表】，利用材料在升溫或降溫過程中的溫差而實(shí)現(xiàn)熱能存儲(chǔ)，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，儲(chǔ)熱材料始終保持液態(tài)。

熔鹽材料具有“四高三低”的優(yōu)勢，使儲(chǔ)熱系統(tǒng)具有適用范圍廣、綠色環(huán)保、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是目前大規(guī)模中高溫儲(chǔ)熱技術(shù)的首選，可廣泛應(yīng)用于火電靈活性改造、清潔供熱、可再生能源消納等領(lǐng)域。

據(jù)CNESA(中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021相關(guān)數(shù)據(jù)【詳見下表】，全球投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)達(dá)191.1GW，其中熔鹽儲(chǔ)熱累計(jì)3.4GW。而中國投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)達(dá)35.6GW，其中熔鹽儲(chǔ)熱累計(jì)0.5GW，主要都是應(yīng)用在光熱發(fā)電項(xiàng)目。

獨(dú)特的儲(chǔ)換熱一體式單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)

近年來，上海電氣中央研究院在儲(chǔ)熱材料開發(fā)、關(guān)鍵設(shè)備研制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成等技術(shù)方面形成了獨(dú)有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，申請(qǐng)專利40多項(xiàng)，技術(shù)成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

目前基于所開發(fā)的熔點(diǎn)低、儲(chǔ)熱密度高的熔鹽儲(chǔ)熱材料，自主開發(fā)了單/雙罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，并分別在實(shí)驗(yàn)室及工程項(xiàng)目上得到了成功應(yīng)用。

表：上海電氣單/雙罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

據(jù)張艷梅介紹，為了充分節(jié)能降本，上海電氣中央研究院開發(fā)出了獨(dú)特的儲(chǔ)換熱一體式單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)。與目前市場上常規(guī)單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)不同，上述單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)采用了非常規(guī)的斜溫層設(shè)計(jì)，其充熱/放熱過程中均不需要通過熔鹽泵將低溫/高溫熔鹽泵出儲(chǔ)熱罐來實(shí)現(xiàn)充熱/放熱過程，罐內(nèi)熔鹽處于不流動(dòng)狀態(tài)，熔鹽在儲(chǔ)罐內(nèi)直接被加熱并儲(chǔ)存，放熱時(shí)將水或其他換熱介質(zhì)通入儲(chǔ)換熱一體設(shè)備與熔鹽換熱將熱量釋放。因此儲(chǔ)換熱一體式單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)無需管路電伴熱系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)的建造成本，提高了熔鹽系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，大大增加了產(chǎn)品競爭力，目前該產(chǎn)品已通過CMA、CAL、CNAS等認(rèn)證。

張艷梅指出，該單罐熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)主要適用于蒸汽用量低于10t/h的應(yīng)用場景，單個(gè)系統(tǒng)規(guī)模不能做的太大，但可以根據(jù)不同用戶需求，通過不同模塊疊加來實(shí)現(xiàn)用熱需求。通過實(shí)際測試，在設(shè)定蒸汽溫度為180℃時(shí)，上述單罐系統(tǒng)7分鐘可產(chǎn)生蒸汽，整體區(qū)域溫度波動(dòng)在整個(gè)放熱過程中為±0.5℃。

熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的幾個(gè)典型應(yīng)用場景

1、光熱發(fā)電。張艷梅指出，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用于光熱電站其特點(diǎn)是將儲(chǔ)熱和傳熱介質(zhì)合為一體，簡化了整個(gè)電站設(shè)備組成，有利于后期的運(yùn)維。同時(shí)可以提高太陽能的利用效率，減少功率波動(dòng)，提高電力系統(tǒng)靈活性；促進(jìn)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。

2、清潔供熱。方案特點(diǎn)：可以將棄風(fēng)/棄光電、低谷電等電能儲(chǔ)存起來，在需要的時(shí)候釋放，減少用戶用能成本；提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率；可實(shí)現(xiàn)削峰填谷，平滑光電、風(fēng)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(fēng)等高品質(zhì)熱源。

表：幾種清潔供熱技術(shù)對(duì)比

據(jù)張艷梅介紹，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽的運(yùn)行成本與谷電價(jià)格成正比，電價(jià)為0.1~0.35元/kWh時(shí)成本為75~265元/t，與燃?xì)忮仩t和電鍋爐相比具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

3、移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱，方案特點(diǎn)：無管路熱損失，熱能利用率高；可實(shí)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(yùn)行成本低；設(shè)備運(yùn)行靈活，操作安全簡單；可實(shí)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。

4、火電靈活性改造，方案特點(diǎn)：減小供熱機(jī)組熱負(fù)荷，或增大供熱機(jī)組發(fā)電出力調(diào)節(jié)范圍，提高電廠的運(yùn)行靈活性；通過調(diào)峰給用戶供熱提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益；突破供熱對(duì)機(jī)組電負(fù)荷調(diào)節(jié)的限制，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。

張艷梅表示，利用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)進(jìn)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(duì)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(chǔ)熱系統(tǒng)。

5、綜合能源服務(wù)，方案特點(diǎn)：通過不同類型的能源的互補(bǔ)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(shí)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)。