電子發燒友網報道(文/黃山明)熔鹽儲熱技術是一種利用熔融鹽作為介質,通過顯熱或潛熱方式儲存熱能的技術,主要應用于中高溫場景(200-800℃)。其核心原理是通過熔鹽的高溫穩定性(如硝酸鹽在565℃以下不分解)和高熱容量(1.3-1.8 MJ/kg),將太陽能、工業余熱或電網低谷電轉化為熱能儲存,并在需要時釋放。
熔鹽儲熱技術具有高比熱容、運行穩定、抗腐蝕性強、使用壽命長、環境友好、安全可靠等特點,能夠實現高效率的能量存儲,在相同質量下儲存的熱量更多,且可適應更廣泛的氣候和地理條件。
通常技術分為兩種,一種是顯熱儲能,熔鹽在加熱過程中溫度升高(如從290℃升至565℃),通過溫差儲存熱能;放熱時通過換熱器將熱量傳遞給蒸汽或空氣,驅動汽輪機發電或工業供熱。另一種則為潛熱儲能,部分熔鹽(如氯化鹽)在相變過程中吸收 / 釋放大量熱量,但目前以顯熱儲熱為主流。
我國熔鹽儲熱行業產業鏈包括原材料供應、設備制造、系統集成和運營維護等環節,且逐漸趨于完善。中國已成為全球最大的熔鹽生產國,市場占有率超過30%,國內企業在國內熔鹽儲熱設備市場中占據主導地位,市場份額超過70%。
2023年全球市場規模約35億美元,年復合增長率18%。預計2030年達120億美元,其中光熱發電占比超60%。美國、西班牙主導市場,而中國占比快速提升至35%,其中西北地區(新疆、青海)成項目集中地。
政策上,國家《加快構建新型電力系統行動方案(2024-2027年)》將熔鹽儲熱納入重點技術,廣東、內蒙古等地提供容量補貼(0.2-0.5元/kWh)。《電力系統調節能力優化專項行動》明確2027年前新增20GW熔鹽儲熱裝機目標。
具體項目來看,國家電網安徽項目采用熔鹽儲熱,4小時調峰度電成本0.42元,較鋰電池低18%。寶武集團湛江基地通過該技術年節能率25%。
熔鹽儲熱目前發展所遇到的瓶頸
目前限制熔鹽儲能發展最大的問題是材料供應,例如硝酸鉀年產能僅80萬噸,無法滿足2025年300萬噸需求,價格從2021年3000元/噸漲至2024年5000元/噸。同時,熔鹽對不銹鋼腐蝕速率達0.1mm/年,需要采用哈氏合金等特種材料,設備成本增加40%。
不過中科院廣州能源所開發添加5%納米氧化鋁的火山巖 - 熔鹽復合材料,儲熱密度提升至2.8 MJ/kg,耐腐蝕性提高3倍。清華大學研究CO?與熔鹽的可逆反應,儲熱密度達3.5 MJ/kg,計劃2026年中開始試驗。
在技術上,常規熔鹽需維持220℃以上,電伴熱能耗占運行成本15%,低熔點熔鹽(<150℃)穩定性待驗證。而系統上通常采用雙罐系統,但復雜度高,大型項目(>100MW)建設周期達24個月,較鋰電池儲能長6個月。
同時,目前缺乏統一的熔鹽質量分級標準(如氯離子含量<50ppm),導致不同廠商產品兼容性差,事故率較光伏高3倍。
在成本上,計劃在2027年實現模塊化生產使單位成本從500萬元/MWh降至300萬元/MWh,接近抽水蓄能的280萬元/MWh。此外,三元熔鹽產業化將降低儲熱系統投資15%。
熔鹽儲熱也為電解水制氫提供穩定熱源,能耗有望降低20%,在風光儲一體化項目中,熔鹽儲熱可提升新能源消納率可達30%以上。
小結
熔鹽儲熱技術憑借低成本、高穩定性的優勢,已成為光熱發電和火電調峰的主流技術。國內在工程應用(如宿州電廠)和政策支持(如稅收優惠)方面領先全球,而國際則在材料創新(如熔鹽堆)和混合系統(如火山巖-熔鹽)上探索突破。預計2030年全球熔鹽儲熱市場規模將超200億美元,成為能源系統低碳轉型的關鍵支撐。
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