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近日，第十二屆中國國際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)在浙江杭州盛大召開，中國聯(lián)合工程有限公司孫武星出席會(huì)議并作主題演講《熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)在多行業(yè)多場(chǎng)景下的投資邏輯和經(jīng)濟(jì)模型分析》，全面介紹了熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)在光熱發(fā)電、火電靈活性改造、園區(qū)供熱、余熱利用等多場(chǎng)景的運(yùn)營邏輯、造價(jià)、經(jīng)濟(jì)模型并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)。

圖：孫武星

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背景和概述

在“雙碳”背景下，我國的儲(chǔ)能/儲(chǔ)熱需求日益增長。

孫武星指出，熔鹽儲(chǔ)熱作為顯熱儲(chǔ)熱，其核心優(yōu)勢(shì)在于與蒸汽參數(shù)匹配度高。因?yàn)樗幱诙}（290-600攝氏度）和三元鹽（150-450攝氏度）的溫度范圍，恰好適配超高溫、高溫蒸汽參數(shù)。他表示，蒸汽無法直接存儲(chǔ)，而熔鹽則是理想媒介，且可通過擴(kuò)大熔鹽罐規(guī)模提升儲(chǔ)熱規(guī)模（規(guī)模越大單位成本越低），儲(chǔ)熱時(shí)間由熔鹽罐大小及儲(chǔ)量決定（儲(chǔ)量越大儲(chǔ)熱越長）。

此外，孫武星還說明了二元鹽與三元鹽的區(qū)別：二元鹽溫度更高，主要用于發(fā)電（如光熱發(fā)電、煤氣調(diào)峰發(fā)電等）；三元鹽多用于供熱、工業(yè)蒸汽供應(yīng)。不過具體場(chǎng)景需具體分析，部分工業(yè)蒸汽場(chǎng)景也可能更適合用二元鹽。

二元、三元熔鹽特性參數(shù)

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應(yīng)用場(chǎng)景

據(jù)孫武星介紹，常規(guī)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的核心是雙罐系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)加熱、放熱過程解耦，是光熱、園區(qū)供熱、零碳工廠、調(diào)峰等場(chǎng)景的核心【運(yùn)行原理詳見下圖】。

他表示，熔鹽加熱系統(tǒng)應(yīng)用廣泛：光熱發(fā)電使用的是聚光集熱系統(tǒng)；與風(fēng)電、光伏或是谷電耦合就是熔鹽電加熱器；電站及園區(qū)供熱調(diào)峰使用的是蒸汽或熔鹽電加熱器；鋼鐵廠采用煤氣熔鹽加熱器或余熱加熱器；在壓縮空氣儲(chǔ)能行業(yè)也會(huì)通過熔鹽高溫壓縮空氣來加熱，提升效率。

接下來，孫武星重點(diǎn)介紹了熔鹽儲(chǔ)能的九個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：

▌場(chǎng)景一：光熱發(fā)電

目前有兩種主要應(yīng)用場(chǎng)景：一是與風(fēng)電、光伏耦合。孫武星指出，目前更多的是與風(fēng)電耦合，因?yàn)?36號(hào)文件發(fā)布后光伏項(xiàng)目對(duì)業(yè)主方來說易虧損；二是獨(dú)立光熱項(xiàng)目。這類項(xiàng)目有獨(dú)立電價(jià)，規(guī)模在100-350MW之間，造價(jià)1.5萬—1.7萬元/kW，度電成本0.5~0.75元/kWh，一般會(huì)隨規(guī)模擴(kuò)大有所下降。

▌場(chǎng)景二：火電靈活性改造

主要應(yīng)用場(chǎng)景：機(jī)組帶供熱深調(diào)能力不足、深調(diào)脫硝排放問題和頂峰能力不夠。目前應(yīng)用規(guī)模為10%～30%（示范項(xiàng)目10%～15%），造價(jià)為500~1000元/kWh。

經(jīng)濟(jì)模型：深調(diào)收益、頂峰收益，調(diào)頻收益和新增供熱能力收益。其中調(diào)頻收益是關(guān)鍵。

孫武星比較了兩種加熱方案：

（1）蒸汽加熱方案

火電靈活改造-蒸汽加熱方案

蒸汽加熱以三元鹽為主，利用主蒸汽等換熱。優(yōu)點(diǎn)是效率高；缺點(diǎn)是系統(tǒng)整體復(fù)雜，改造工作量大、深調(diào)幅度不足、整體調(diào)頻能力提升有限、對(duì)原有系統(tǒng)影響較大、運(yùn)行可靠性欠佳。

（2）電加熱方案

火電靈活改造-電加熱方案

電加熱的缺點(diǎn)是效率低；優(yōu)點(diǎn)是調(diào)峰深、靈活性強(qiáng)、供熱安全。

孫武星強(qiáng)調(diào)，蒸汽加熱和電加熱兩者沒有優(yōu)劣之分，要根據(jù)具體需求進(jìn)行具體分析。

▌場(chǎng)景三：谷電加熱熔鹽儲(chǔ)能園區(qū)供熱

主要應(yīng)用場(chǎng)景：園區(qū)供熱能力不足，且受燃煤指標(biāo)限制；江浙、廣東等東南沿海城市燃?xì)鈨r(jià)格高昂。當(dāng)前市場(chǎng)項(xiàng)目規(guī)模多為50-200t/h。

經(jīng)濟(jì)模型：新增供熱收益。成本為谷電電價(jià)+容量電費(fèi)。

孫武星分享了正在參與的嘉興桐鄉(xiāng)項(xiàng)目：該項(xiàng)目投資2.5億，規(guī)模為70MW/343MWht熔鹽儲(chǔ)熱。項(xiàng)目的購電電價(jià)為0.26元/kwh(不含稅)，蒸汽售價(jià)為321元/t(不含稅)，項(xiàng)目全投資內(nèi)部收益率8.9%，資本金投資內(nèi)部收益率14.56%【未考慮容量費(fèi)】。

▌場(chǎng)景四：園區(qū)供熱調(diào)峰

主要應(yīng)用場(chǎng)景：園區(qū)負(fù)荷穩(wěn)定性差，存在峰谷波動(dòng)、鍋爐峰值區(qū)間供熱能力不足等問題。如江浙區(qū)域白天負(fù)荷高、晚上低，硅料企業(yè)入駐后白天供熱能力不足。此時(shí)可通過熔鹽儲(chǔ)能將晚上能量平移至白天，能夠在不增加機(jī)爐規(guī)模的情況下提升白天供熱能力。當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模主要介于50-200t/h，造價(jià)為500-700元/kWh。

經(jīng)濟(jì)模型：新增供熱收益；提高鍋爐效率；降低鍋爐低負(fù)荷脫硝成本與罰款風(fēng)險(xiǎn)。成本為燃料，項(xiàng)目投資回收期短，3~7年可回收。

▌場(chǎng)景五：鋼鐵廠煤氣調(diào)峰

主要應(yīng)用場(chǎng)景：鋼鐵企業(yè)自備電站不足以覆蓋鋼鐵廠用電，而鋼鐵企業(yè)自備電站汽輪機(jī)運(yùn)行存在余量，可利用該余量新建燃?xì)馊埯}儲(chǔ)熱系統(tǒng)。規(guī)模根據(jù)汽輪機(jī)余量、燃?xì)忮仩t最低負(fù)荷確定，造價(jià)在450-700元/kWh。

經(jīng)濟(jì)模型：谷電時(shí)間段，煤氣熔鹽爐運(yùn)行，將熱量存儲(chǔ)在熔鹽；峰電時(shí)間段，熔鹽加熱蒸汽，對(duì)外供蒸汽進(jìn)行發(fā)電，通過上述運(yùn)行模式，基于峰谷價(jià)差套利。項(xiàng)目投資回收期短，4~8年回收（峰谷價(jià)差0.6~0.9元/kWh）。

▌場(chǎng)景六：余熱利用

主要應(yīng)用場(chǎng)景：產(chǎn)品存在高溫余熱，原采用風(fēng)冷，大量熱能浪費(fèi)。規(guī)模根據(jù)余熱、鹽浴溫度定，熔鹽側(cè)的造價(jià)為450~700元/kWh，余熱側(cè)根據(jù)規(guī)模定價(jià)。

經(jīng)濟(jì)模型：由于熱量來自余熱，無運(yùn)行成本；此外，精準(zhǔn)控溫能提高工藝產(chǎn)品質(zhì)量與價(jià)格競爭力，同時(shí)還可耦合煤氣調(diào)峰發(fā)電，公用熔鹽儲(chǔ)能側(cè)，收益更優(yōu)。項(xiàng)目投資回收期短，2~7年回收。

▌場(chǎng)景七：獨(dú)立熔鹽儲(chǔ)能電站

主要應(yīng)用場(chǎng)景：大基地、綠色通道的共享儲(chǔ)能。以規(guī)模為100MW/400MWh熔鹽+150MW/300MWh電化學(xué)項(xiàng)目為例，造價(jià)約為8.5億元。

經(jīng)濟(jì)模型：整體電效率為55~60%，收益主要來自調(diào)峰。容量租賃和容量補(bǔ)償需要與電廠談判。投資回收期8年，內(nèi)部收益率13%。

▌場(chǎng)景八：孤網(wǎng)綠電熔鹽儲(chǔ)能供熱

主要應(yīng)用場(chǎng)景：在源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)都具備的條件下，通過輸送光伏、風(fēng)電等綠電加熱熔鹽，替代燃煤/天然氣產(chǎn)氣。

經(jīng)濟(jì)模型：該項(xiàng)目為孤網(wǎng)，替代原有動(dòng)力站燃煤產(chǎn)氣，效率高達(dá)90%，造價(jià)為500-700元/kWh。其中，蒸汽成本隨綠電成本變化，在120~150元/t之間。

▌場(chǎng)景九：壓縮空氣儲(chǔ)能高溫回?zé)?/strong>

運(yùn)行模式：利用三元鹽或四元鹽回收高溫?zé)幔瑝嚎s時(shí)儲(chǔ)熱，膨脹時(shí)放熱。和中溫路線技術(shù)相比，效率提升3%~5%。整體投資約占項(xiàng)目總投資的5%，同時(shí)可以耦合高溫供熱需求，提高經(jīng)濟(jì)性。

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發(fā)展趨勢(shì)解讀

結(jié)合上述九個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，孫武星總結(jié)了當(dāng)前熔鹽儲(chǔ)熱的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)：

▌技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）高效儲(chǔ)能＞90%：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)具有較高的儲(chǔ)能效率，能夠有效地儲(chǔ)存和釋放熱能。

（2）和蒸汽匹配度高：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)可以在較寬的溫度范圍內(nèi)工作，適用于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）安全環(huán)保：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)使用無毒、無害的熔鹽作為儲(chǔ)能介質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體健康沒有危害。

▌面臨挑戰(zhàn)

（1）成本問題：熔鹽、電加熱器、熔鹽儲(chǔ)罐、SGS、熔鹽閥門投資高。

（2）高溫電加熱器研發(fā)：高溫電加熱器設(shè)備本身在開發(fā)過程，還未有得到市場(chǎng)驗(yàn)證，目前低壓設(shè)備、變壓器、開關(guān)柜、動(dòng)力線等繁雜。

（3）電網(wǎng)接入問題：電熱方案中所有能量都來自于電，接入系統(tǒng)規(guī)模大，需和電網(wǎng)談判，對(duì)電網(wǎng)有一定壓力；容量費(fèi)問題較為突出。

根據(jù)國家能源局出臺(tái)的政策，目前單個(gè)光熱項(xiàng)目投資十幾億，預(yù)計(jì)每年3GW；存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”期間將完成2億千瓦，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000-4000萬千瓦，促進(jìn)清潔能源消納，實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組靈活制造規(guī)模1.5億千瓦；同時(shí)，供熱需求增加，卻控制燃煤耗量。

綜上，孫武星預(yù)測(cè)，結(jié)合熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)在火電靈活性改造、園區(qū)供熱調(diào)峰、鋼鐵廠煤氣調(diào)峰、余熱利用以及孤網(wǎng)綠電儲(chǔ)能供熱等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，預(yù)計(jì)到2030年，全球熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到數(shù)千億美元，中國熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1000億元人民幣。

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安全性分析

熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)源自塔式光熱發(fā)電技術(shù)，除鏡場(chǎng)與熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)有所區(qū)別外，其余技術(shù)完全一致。

據(jù)孫武星介紹，目前國內(nèi)第一批光熱項(xiàng)目已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行5年，無事故發(fā)生。國內(nèi)第一批與第二批光熱項(xiàng)目已建成和在建的項(xiàng)目共有20多個(gè)。而按照國家能源局的規(guī)劃，到十四五結(jié)束上馬項(xiàng)目9GW，約有90個(gè)項(xiàng)目，技術(shù)均相同。熔鹽方面，二元鹽、三元鹽技術(shù)成熟，已經(jīng)過數(shù)十個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行驗(yàn)證。

熔鹽材料的安全性評(píng)估方面，經(jīng)應(yīng)急管理部鑒定，光熱熔鹽所包含的硝酸鉀和硝酸鈉為無機(jī)氧化物，不屬爆炸品，建議按照乙類火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行儲(chǔ)存。【詳細(xì)鑒定結(jié)果見下表】

試驗(yàn)鑒定報(bào)告截圖

DLT5064-2021太陽能熱發(fā)電總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范截圖

隨后，孫武星詳細(xì)介紹了中國聯(lián)合公司設(shè)計(jì)的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)：

該系統(tǒng)由光熱項(xiàng)目衍生而來，相似度較高，有充分的工程驗(yàn)證。在安全設(shè)計(jì)上：

（1）冷熱熔鹽罐連通大氣，為常壓罐；

（2）熔鹽管路中過熱器至預(yù)熱器出口有安全閥，安全閥泄放管接入就近卸鹽槽；

（3）熔鹽電加熱器出口處設(shè)有安全閥安全閥泄放管接入就近卸驗(yàn)槽；

（4）汽水側(cè)按常規(guī)設(shè)置有安全閥；

（5）熔鹽系統(tǒng)管路上設(shè)有幾余的壓力溫度測(cè)點(diǎn)，設(shè)有異常聯(lián)鎖報(bào)警；

（6）設(shè)備有壓力檢測(cè)，超壓報(bào)警；

（7）熔鹽罐集中布置，四周設(shè)下沉圍堰，若真的發(fā)生事故，圍堰容積能夠容納所有熔鹽泄放量，對(duì)周邊建構(gòu)筑物影響較??；

（8）熔鹽電加熱器、熔鹽換熱器單獨(dú)布置，或四周設(shè)實(shí)體防火墻，若泄漏對(duì)周邊影響較?。ɑ蛘邇扇埯}罐間設(shè)置換熱器車間，圍堰設(shè)置于最外側(cè)）。

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已參與、對(duì)接近50個(gè)光熱/熔鹽項(xiàng)目

中國聯(lián)合工程有限公司總部前身是機(jī)械工業(yè)部第二設(shè)計(jì)研究院，1953年成立于上海。江澤民同志是二院的創(chuàng)業(yè)者之一，曾擔(dān)任二院第一任電氣專業(yè)科科長和院工會(huì)主席。1970年遷貴州遵義，后返回杭州。目前員工7000多名，工程技術(shù)人員占95%以上。公司業(yè)務(wù)板塊多，包含民用、能源、工業(yè)等。其中能源板塊總?cè)藬?shù)為1000人。

美國《工程新聞?dòng)涗洝罚‥NR）對(duì)中國工程設(shè)計(jì)企業(yè)60強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)排名中，中聯(lián)公司排名第8。公司已獲得國家級(jí)科技成果獎(jiǎng)100多項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)1000多項(xiàng)，主編、參編國家、地方和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范100余項(xiàng)；合計(jì)完成14個(gè)項(xiàng)目，當(dāng)前項(xiàng)目前期對(duì)接30多項(xiàng)【詳見下圖】。