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熔盐储能在光热发电应用最为成熟,其渗透率有待提升。截至2023年底,我国兆瓦级光热发电机组累计装机588MW,在建和拟建项目43个,总装机480万千瓦,均配8—16小时熔盐储能。但熔盐储能新增装机占国内储能总量仅1%,渗透率需提升。
熔盐储能火改等商业化应用已展露优势。盐储优势包括宽温、大温差、高密度、好传热、稳定工作、低成本,适用于光热电站、火电改造、余热回收、城市供热等大规模储热。
熔盐储能系统成“长时储能赛道的潜力路线”。与其他类型电站相比,熔盐光热电站的优势便在于长周期、大容量特性,可以在更长的时间维度上调节新能源发电波动。因此,可以说熔盐储能系统与光热发电是“最佳拍档”。
熔盐储能规模化应用还面临诸多问题。熔盐储能初始投资额高,和抽水蓄能、压缩空气储能初始投资成本相近,其关键原材料还不能完全自给自足,需要进口等问题制约了盐储行业发展,相关企业需提高原材料国产化率并加快技术革新。
标准化、多元化、去中心化成熔盐储能未来趋势。未来,随着能源系统向去中心化的方向发展,熔盐储能可能与其他能源存储技术相结合,并利用人工智能等工具提供灵活的调度能力,形成多能源系统集成解决方案。
一、“潜力股”:熔盐储能行业
(一)熔盐储能行业简介
随着“3060双碳”目标的推进,可再生能源发电增长迅速,新型电力系统建设迫切,推动储能技术迅猛发展。新型电力系统对可再生能源的依赖加深,受天气和季节性变化影响加剧,对可调节资源的需求日益增长。
新型长时储能(LDES)作为一种能够在长时间内储存大量电能的技术,能够满足新型电力系统对于系统稳定性的需求,已经成为能源领域的一个关键概念。作为满足长时储能需求的有力技术路线之一,熔盐储能技术正逐渐崭露头角。
熔盐储能的基本原理涉及将能量以热能的形式存储在高温介质当中,以在需要电力时将其转化为电能。对比其他储能技术,熔盐储能具有提供热能、适配传统发电技术等独特优势,使其在应对调峰辅助服务、系统供热和储备能源方面具有巨大潜力。
然而,新技术的发展常常伴随着挑战和风险。与电化学储能在2021年左右的处境类似,随着示范项目的逐步推广,熔盐储能也面临着安全性问题的严峻考验。
1、熔盐储能原理
熔盐储能(储热)技术是一种先进的热能储存系统。其核心原理是将热能储存在高温熔化的盐溶液中,以供后续转化为电力或热能,具有理论成本低、工作温度高、环境友好等特点。
虽然熔盐储能技术的概念和原理已经存在了一段时间,但它相对于传统的储能技术来说仍然相对较新。传统的储能技术主要包括蓄电池、抽水蓄能、压缩空气储能等,而熔盐储能则采用高温熔融的盐类作为媒介,以热能形式储存和释放能量。它具有许多独特的优势,例如高能量密度、工作温度区间广、粘度低流动性好和环境友好等,使其成为新兴的储能技术。
理论上,熔盐储能是一种高效且环保的能源储存系统,能够供热的特性使其从其他储能技术中脱颖而出。它可以用于电力领域,直接供应高温蒸汽以发电,也可以直接为工业园区供热以及高压蒸汽,有助于减少工业对化石燃料的依赖,降低碳排放。该技术具有广泛的应用前景,有望为能源行业的可持续发展提供有力支持。
2、熔盐储能系统
熔盐储能系统通常由热储罐、收集系统、热交换器和发电系统组成。热储罐是储能系统的核心部分,用于储存高温的熔融盐。收集系统将可再生能源(如太阳能或风能)转化为热能,并将热能传递给热储罐中的熔盐。热交换器用于将热能从熔盐传递给工作流体(如蒸汽),最终驱动发电机组产生电能。熔盐储能系统可以进一步被细分为储热系统、储能系统和热能转换系统。
储热系统:熔盐储能的第一步是将热能吸收并储存到熔盐中。这通常通过将热能源(如太阳能、电力或余热)引导到储热器中实现。在储热器中,熔盐被加热至高温状态,使其储存大量的热能。
储能系统:储能系统是熔盐储能的核心部分。一旦熔盐被加热储存,它可以在储能系统中长时间保存热能。这通常是通过将熔盐输送到储盐罐或储热罐中实现的。这些罐体具有良好的热绝缘性能,以最大程度地减少热能的损失。
热能转换系统:当需要使用储存的热能时,熔盐被输送到热能转换系统中。在热能转换系统中,热能被用来产生蒸汽,驱动涡轮发电机或直接提供热能供应。这个过程通常涉及蒸汽轮机、燃气轮机或其他热能转换设备。
3、熔盐储能的主要设备
①熔融盐
熔融盐是熔盐储能技术的关键,为高温下熔化的无机盐类,如NaNO₃、KNO₃等,常作农业化肥原料,化学性质稳定。广义上含氧化物和有机盐。行业多用混合盐,其熔点低、分解温度高,满足高温传热和温度需求,保持热稳定性和低饱和蒸汽压等优点。调整混合盐成分和比例可获不同熔点、分解温度和适用温度的混合盐,寻找低熔点、高分解温度的混合熔融盐是熔盐储能技术的研究重点,熔融盐的不断研究和创新是熔盐储能技术发展最根本的驱动力。
②储盐罐
储盐罐用不锈钢、碳钢制成,是存熔融盐的设备。罐外和地基有保温层,减少热能散失,罐顶有孔连熔盐泵,设安全阀控压力,罐内有浸入式电加热器,维持盐温,系统增设通风层,控制温度,这种设计保障熔盐储能技术安全高效。
③换热器、熔盐泵以及其他设备
构成熔盐储能系统的其他设备还包括换热器、熔盐泵、熔盐阀、疏盐罐等,它们在整个系统中发挥着重要的作用。
换热器包括预热器、蒸发器和过热器。预热器用U型管加热给水至临界温度,熔盐壳侧流动,换热系数高。蒸发器加热略低于蒸发临界温度的给水至微过热蒸汽,体积、面积、重量大,成本高。过热器用U型管加热微过热蒸汽至所需温度,熔盐壳侧流动,工作压力和温度高,蒸汽流速大。
熔盐泵分冷盐泵和热盐泵,用高可靠性变频电机驱动,通过变频器适应不同流量需求。冷盐泵循环于冷盐罐、集热场和热盐罐间,热盐泵循环于热盐管、换热器和冷盐罐间。
熔盐阀需配电伴热系统,保障熔盐稳定流动。疏盐罐集熔盐,设泵返冷盐罐,装电加热器防凝。系统配备泄漏探测器,确保安全。
(二)产业链分析
1、上游环节
熔盐材料供应:上游环节涉及熔盐材料的生产和供应。这包括熔盐原料的采购、制备和加工等过程。关键的上游参与者可能包括化工公司、盐矿企业和熔盐材料制造商。
熔盐储存技术研发:熔盐储能技术的研发和创新也属于上游环节。研究机构、大学和技术公司在此环节中扮演重要角色,致力于开发新型熔盐材料、改进储能系统设计和提高能量转换效率等。
2、中游环节
熔盐储能系统制造:中游环节涉及熔盐储能系统的制造和组装。这包括储能设备的制造、储盐系统的搭建以及系统的集成和测试等。熔盐储能系统制造商、设备供应商和工程公司通常在此环节中发挥重要作用。
电力系统集成与运营:中游环节涉及熔盐储能系统的集成与运营。这包括将熔盐储能系统与电力系统集成,实现能源存储和调节,并确保系统的稳定运行。电力公司、能源服务商和运营商在该环节中发挥重要作用。
3、下游环节
工程设计与建设:在下游环节中,涉及熔盐储能系统的工程设计和建设。这包括系统的布局、管道、阀门、传输线路和控制系统的设计和安装。工程设计公司和建筑公司在该环节中承担关键角色。
应用领域使用:在下游环节中,熔盐储能系统被应用于各个领域,如集中式太阳能发电站、可再生能源整合、工业应用和城市能源供应等。这涉及能源用户、发电厂、工业企业和城市能源管理机构等。
(三)市场分析
熔盐储能是全球第三大储能技术类型,作为我国储能产业细分业态之一,熔盐储能国内市场依旧处于起步阶段,《2024—2029年中国熔盐储能行业竞争格局及投资规划深度研究分析报告》数据显示,2022年我国熔盐储能新增装机容量为50MW,累计装机容量为588MW,占国内储能产业装机总量的1%,熔盐储能的渗透率还有待提升。
其中,熔盐储能技术在光热发电领域的应用最为成熟。截至2023年底,我国兆瓦级规模以上光热发电机组累计装机容量为588MW,在建和拟建光热发电项目约43个,装机容量480万千瓦,均配置8—16小时熔盐储能系统。这表明熔盐储能在光热发电领域具有巨大的市场需求。
二、熔盐储能的重要性及应用领域
(一)熔盐储能的优势
熔盐储能因具有较宽液体温度,储热温差大、储热密度高、传热性能好、工作状态稳定、成本低等优势,适合大规模储热,单机可实现100兆瓦时以上的储热容量,成为储能界一匹“黑马”。综合来讲,熔盐储能优势具体体现在以下几点:
(1)储热功率大,可以实现百兆瓦级储能。例如甘肃省金昌市高温熔盐储能绿色调峰电站储能规模达到600MW/3600MWh;
(2)储热时间长,可以实现单日10h以上的储热能力。敦煌百兆瓦熔盐塔式光热电站的熔盐储能时间可以达到11个小时,远远高于当前2—4小时的配储比例要求;
(3)储热参数高。熔盐储能温度可达480℃或更高,放热蒸汽参数可以达到亚临界参数;
(4)储热速度快。可以满足负荷大幅度波动的调节需求;
(5)储热效率高。接近抽水蓄能综合效率,能耗低;
(6)使用寿命长。熔盐储能系统使用寿命可达30年以上;
(7)系统运行灵活。模块化设计,储热功率模块和容量模块相互独立,储热过程和发热过程相互独立,运行灵活,且可根据需求定制储热方案;
(8)运行安全可靠,带有二元硝酸盐的储热是一种安全性较高的储热方式。自1982年4月美国SOLARONE以来,全球669万千瓦的太阳能热发电装机还未发生过类似锂电爆炸等安全性事故,是一种高安全性的储能方式;
(9)环保安全,不产生污染排放。
(二)熔盐储能应用场景
由于熔盐储能独特的储热能力,其应用场景与当下主流的电化学储能略有差异。近年来,熔盐储能技术开始在多个领域崭露头角,如光热电站、火电灵活性改造、工业余热回收、蓄热空调、城市供热等。其中,以太阳能光热发电与火电灵活性改造这两个领域的推广应用最为广泛,部分项目已实现商业化运行。
1、太阳能光热发电
在我国西部地区,有一些光伏板中间竖立“灯塔”的场景,这些就是塔式熔盐储能光热电站。具体来说,电站把太阳光中蕴含的热量用熔盐储存起来,存储的热量根据电网的需求再送至汽轮机组发电。在低碳发电的同时,还能有效避免“弃光”。
以20MW绿电熔盐储能项目为例,该项目每年可发电6370万度,年供蒸汽量为84万吨,节约标准煤15.5万吨,减排二氧化碳约29万吨,释放相当于八千亩森林的环保效益。
理论上,光热技术可选的高温热能存储介质包括固态介质、加压水、熔融盐等,然而现阶段商业化的光热发电系统几乎完全采用熔盐作为储能方式。对比水储热,熔盐储能的工作温度区间更宽、温度更高且不需要高压等极端工况;对比固体储热,熔盐储能更加稳定、寿命长、换热效率高,因此熔盐储能在光热领域被广泛应用。在运行的商业化光热项目中,绝大部分均采用前文所提到的“太阳盐”,熔盐成本也占据了整个储热系统的大部分成本。
2、熔盐火储联合参与辅助服务
一般来说,用户的用电负荷是随时间变化而变化的。同时,电能无法大规模储存,为了保证电网供电稳定,就要求用户需要多少电,电厂就发多少电。但需要多少座电厂就能发多少电只是理想化的状态。机组负荷太低会不稳定,机组频繁启停会造成经济损失等问题无法保证电网供电稳定,所以就用到了高温熔盐储能技术。高温熔盐储能技术可将锅炉产生的过量蒸汽的热量储存起来,根据电网的需求再将存储的热量返送汽轮机组发电,由此实现机组的灵活运行。
①火电灵活性改造的背景
新能源增长迅速,新型电网对可调节资源需求增加。抽水蓄能和电化学储能虽被看好,但建设周期长、选址限制大、商业化进展慢,短期内难以满足电网调峰、调频需求。电力系统急需短期过渡方案。
截至2023年第三季度,我国火电在全国总装机量占比为49.2%,仍是电源侧的中流砥柱。通过火电灵活性改造,使得老旧存量机组具备调节能力,便成为当下解决电网可调资源匮乏问题最直接的解决方案。随着各省份辅助服务交易规则的实施,参与辅助服务获得补偿收入,将成为煤电机组未来的重要盈利点。
火电的可调节性主要体现在参与电网调峰、调频。火电机组参与辅助服务需降低出力,频繁调节,不经济且增加设备损耗,老旧机组难以满足考核标准。热电联产机组因强热电耦合特性,在电网低谷期因供热需求无法进一步降出力,高负荷期则因供热需求无法满载运行。因此大部分火电机组需要通过灵活性改造,提高调频调峰能力,缓解发电与供热供汽的矛盾,才能更有效地参与到电网辅助服务当中。
储能联合火电机组参与辅助服务,被认为是等效于火电灵活性改造的可行方式之一。储能技术具有响应速度快、控制精确和双向调节能力的特点,在辅助服务领域对比传统火电有着不可比拟的优势。
②熔盐储能联合火电机组参与辅助服务
熔盐储能由于其显热特性,工作温度区间与火电系统的温度要求相当,且在放电过程中运用高温高压蒸汽驱动汽轮机发电,具有旋转惯性。其技术原理与火电天然契合,对比锂电储能可更有效、更灵活地融入火电体系当中,更适用于火电机组灵活性改造。
熔盐储能系统接入火电机组的方式也非常灵活。加热系统既可以采用主机蒸汽直接加热熔盐,也可使用电加热器利用厂用电加热。前者经济性好但是影响汽轮机安全稳定,且蒸汽加热系统更为复杂;后者经济性略低,但是电加热设备结构简单,更加稳定。系统输出方面,熔盐储能也有更多选项,既可以直接输出蒸汽,也可以驱动汽轮机输出电能。
3、供暖领域
除了上述两种典型应用之外,各行各业也在探索熔盐储能的新型应用与商业模式。在民用供暖领域,熔盐储能可在低谷电价时加热熔盐,在用电高峰时供热,不仅可以实现绿色供热,改善北方冬季雾霾问题,还可以实现削峰填谷,消纳新能源发电。谷电供热模式在我国河北省已有实践,并且实现了一定的经济价值与环保效益。熔盐能量密度高,可储存大量热量,因而熔盐储能就成为谷电储热的优质选择。
4、余热回收领域
在工业领域,熔盐储能在高能耗生产过程中(例如钢铁、有色金属、化工等行业)的应用也备受关注,具体形势包括烟气余热回收、备用热能、蒸汽供应稳定等。该应用有望使得高能耗企业具备以更灵活的方式运行,也为电网提供了额外的可调节资源。
以6MWh的熔盐储能发电项目为例,其效率是蒸汽储热发电方式的2倍,技术优势和高效能源利用优势明显。火电厂高温蒸汽以及工业余热等清洁能源不仅可以替代燃煤(或燃气)锅炉减少污染物的排放,还可以作为应急热源保障临时停热用户的生活热水需求,因此具有很好的经济、社会和生态效益。
三、长时储能“潜力路线”仍需多方支持
(一)光热发电的“最佳拍档”
1、熔盐储能系统成“长时储能赛道的潜力路线”
当“长时储能技术”在近年来被多次提及,光热发电已经成为一个热门方向,而与之相呼应的熔盐储能技术也顺理成章地出现在了人们视野的焦点中。由于熔盐储能具有调峰能力更强、适合大规模应用、使用寿命长、经济效益更优、安全环保等诸多优势,熔盐储能系统被称为“长时储能赛道的潜力路线”,其通常与光热发电联系在一起。
更值得一提的是,与其他类型电站相比,熔盐光热电站的优势便在于长周期、大容量特性,可以在更长的时间维度上调节新能源发电波动。因此,可以说熔盐储能系统与光热发电是“最佳拍档”。
2、熔盐产业在西北地区的“集中亮相”
目前,伴随西北部地区光热发电项目的陆续落地,配套的熔盐储规模也将不断扩张,相应的熔盐需求也有望随之迎来集中释放。例如,新疆、青海,光热项目规模分别达到1350MW、400MW,占比均在20%以上。
3、清洁又高效的熔盐产业成资本“新宠儿”
大势所趋下,熔盐储能系统也受到了资本的青睐。目前,A股中已有多家公司在该领域实现技术和设备的布局。数据显示,截至2022年底,我国正处于前期准备/可研/备案阶段的光热项目合计装机规模达2300MW,招投标项目规模1005MW,在建项目规模2695MW,在建规模为已投运规模的4.6倍。
(二)熔盐储能的安全问题
1、熔盐储能所面临的行业风险
①行业缺乏统一的安全标准
熔融盐作为熔盐储能的核心部件,在工业领域应用已有超过百年的历史,已经形成了一套完整的安全体系。然而,已有的熔融盐安全体系主要针对传统化工、工业原材料市场,对成分指标没有过高的要求,而新兴的光热、储能行业对于熔融盐在成分、性能、质量管理等方面要求更加严格,无法直接套用已有的安全体系。我国目前尚未推行专门针对光热、熔盐储能行业的安全标准,单独面向熔盐储能系统的施工标准、质量标准、检测标准不统一,在行业进一步发展的情况下,容易造成市场产品鱼龙混杂,埋下诸多安全隐患。
②系统层面问题也具有特殊性
熔盐储能系统运行在500~600℃,高温高压易致泄漏和火灾。高温罐和低温罐是熔盐存储设备,长期运行面临冷热温差变化,存在疲劳开裂风险。储盐罐横截面积大,需特别监测和维护。泵和阀门控制是系统平稳运行的关键,不当控制可能导致熔盐温度过高或过低,威胁系统稳定和安全。
与此同时,熔盐储能与其他储能技术一样,面临着巨大的降本压力,否则便面临着市场淘汰。尽管上述问题在科研领域均有效地解决方法,但是从系统成本角度出发,盲目地通过采用高标准设备提升安全性,也不利于熔盐储能技术的商业化进程。如何在经济性与安全性之间达到平衡,也是系统层面需要重点考虑的问题之一。
2、安全措施建议
①加快推进行业安全标准的出台
行业仍需专注于熔盐储能行业,特别是针对储能用熔融盐的行业标准与安全规范,且应赶在光热、熔盐储能进一步装机前加速出台。相应地,行业也需要一系列熔盐储能存量项目排查体系与整改规范,对已在运行的项目进行系统性审查,对于后续行业标准出台之前的在运行项目进行安全整改,解决行业发展初期由于不规范造成的安全隐患。
②对熔融盐行业实施更为严格的全生命周期管理
研发阶段,新成分配方的熔融盐需经科研论证、风险评估、市场准入和生产制造。科研时需全面评估成分和风险,验证稳定性、安全性及高温特性,评估与材料的相互作用。行业应建信息平台,与机构合作共享安全信息,促进安全标准制定和提高。
应用过程中,针对化学性质活跃的熔融盐,需精确控制反应环境,包括材料比例、纯度、加热冷却速率及搅拌程度。处理高温高压反应需谨慎,避免形变和冲击。了解爆炸后可能产生的物质和混合物,预防事故扩散。建议使用全自动温控器以控制过热风险。
对设备进行定期清空清洗,避免热盐垃圾积聚。闲置熔盐建议降至略高于熔点。蒸汽爆炸常因意外引入水,应避免水源与熔盐接触,监控阀门压力。小范围火灾可用防火沙桶灭火。
③在系统层面提升熔盐储能项目的整体安全性
对熔盐储能项目在系统层面加强安全防控是提升项目安全性的最直接手段,参与项目的业主、EPC总包方、运营主体应该遵循更加严格的质量管控体系,确保项目从采购(材料、设备、系统控制等)、设计、施工、运维等各个环节都遵循良好设计及操作规范,重点关注设备材料、焊接质量、熔盐监测、罐体检修、温度压力控制等因素。
除此之外,合理的安全运行制度,适当的个人防护装备,良好的通风,足够的培训和演习等常规安全措施也是保障熔盐储能安全运行的重要环节。
四、熔盐储能前景可期
(一)熔盐储能行业发展分析
1、起步于光热发电领域
我国熔盐储能发展势头迅猛,已经成为全球第三大熔盐储能市场。国家首批光热发电示范项目——青海中控德令哈50MW塔式熔盐储能光热电站,就配置了7小时熔盐储能系统。项目投产以来,连续多年稳定运行,2023年度发电量更是再创新高,达到1.524亿千瓦时,达到设计发电量的104.38%。
根据国家能源局综合司印发的《关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》,“十四五”期间,全国光热发电每年新增开工规模力争达到300万千瓦左右,对应每年需要熔盐量90万吨。在国家新能源和低碳发展的政策利好下,熔盐储能规模化建设已经成为大势所趋。
目前,我国已掌握完全自主知识产权的熔盐储能光热发电核心技术,并实现了相关产品的规模化生产,国产化率近100%。目前,产业链上下游产品和设备相关企业已超过百余家,产品和服务覆盖熔盐、熔盐储罐、保温材料、熔盐泵、熔盐阀等,供应链较为完善,可以满足我国大量熔盐储能项目投资和建设需要。
2、应用场景拓宽
值得一提的是,当前以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏发电基地建设如火如荼,而在配套的各储能技术路线中,抽水蓄能受地理条件、建设周期长等因素限制,锂电为代表的新型储能也面临单位投资额较高,安全性难以从根源上保证的问题。在此背景下,“光热+熔盐储能”大基地模式提供了新的解决方案。
熔盐储能不受地理条件限制、建设周期与新能源项目相匹配,且具有储能规模大、储能密度大、安全性能高等突出优点,在长时储能领域中的优势尤为明显。《中国能源报》数据显示,单从投资成本来说,目前,锂电价格在0.4元/瓦时左右,而储热成本可以做到0.1元/瓦时。
除了应用在光热领域,熔盐储能也在探索更多可能。2022年10月,浙江省最大用户侧熔盐储能——绍兴绿电熔盐储能示范项目正式运行;同年12月,江苏国信靖江电厂2×660兆瓦机组熔盐储能调峰供热项目正式投运,是我国首个真正意义上采用熔盐储能技术的大规模火电调峰、调频、供热项目。但熔盐储能的应用领域远不限于发电侧,随着能源消费侧热能需求量的增加,将带来大量绿电制热需求,熔盐储能还将促进热能脱碳。
3、机遇与挑战并存
根据规划,“十四五”期间,我国要完成2亿千瓦存量煤电机组灵活性改造,增加系统调节能力3000万千瓦到4000万千瓦。业内预计,“十四五”期间,仅火电灵活性改造领域,熔盐储能的市场空间就高达千亿级。
纵观产业发展,从2013年我国首个熔盐储能项目——青海中控德令哈10兆瓦塔式光热电站开始,到目前的示范应用,熔盐储能规模化应用还面临诸多问题。比如熔盐储能初始投资额高,和抽水蓄能、压缩空气储能初始投资成本相近,其关键原材料还不能完全自给自足,需要进口等问题。
(二)熔盐储能行业发展挑战
1、技术挑战
高温材料和组件:由于熔盐储能系统工作温度较高,需要耐高温的材料和组件来保证系统的可靠性和安全性。高温环境对材料和组件的稳定性、导热性和耐腐蚀性提出了更高的要求。因此,开发和使用适用于高温工作条件的高性能材料和组件是一个重要的技术挑战。
熔盐循环效率:熔盐储能系统的循环效率是指储能和释放过程中能量损失的程度。提高熔盐储能系统的循环效率是一个重要的技术目标,可以减少能量损失和提高系统的经济性。在熔盐循环过程中,包括熔盐的加热、储能、热能传递和发电等环节,每个环节都需要优化设计和技术创新,以提高整体系统的效率。
2、规模化和经济性
规模化是指将熔盐储能系统从实验室和小规模示范项目扩展到商业化应用的过程。这涉及系统的容量扩大、部署规模增加以及整体系统设计的优化。规模化要求降低成本、提高系统的可扩展性和经济性。
成本效益:降低成本是一个重要的挑战,包括降低材料成本、组件成本和系统的建设成本。熔盐储能系统所使用的高温材料需要具备耐高温、耐腐蚀等特性,这可能导致材料成本较高。因此,寻找成本更低、性能更优的材料是一个关键的研究方向。此外,优化组件设计和系统布局,提高生产工艺和制造效率也是降低成本的关键因素。
经济性:指熔盐储能系统在商业化运营中的经济可行性和竞争力。这需要降低储能系统的成本,提高能量转换效率和循环效率,同时考虑系统的寿命周期成本和运营维护成本。
3、环境影响
能源消耗:熔盐储能系统的建设和运营需要一定的能源,例如用于加热的能源。如果该能源来自化石燃料等非可再生资源,就会导致温室气体排放和其他环境问题。
水资源使用:熔盐储能系统通常需要大量的水资源用于冷却和蒸发控制。如果没有妥善管理和节水的措施,可能会对当地水资源供应和生态系统造成影响。
潜在风险:熔盐储能系统运行中可能存在潜在的安全风险,如盐腐蚀、泄漏或爆炸等。这些事件可能对周围环境和生态系统造成污染和破坏。
(三)熔盐储能行业展望
据CNESA统计,截至2022年底,我国熔盐储能装机量仅占储能市场累计装机量的1%,全球范围内仅占1.4%。考虑到大规模长时储能将会是储能市场下一阶段的发展方向,熔盐储能有着广阔的增长空间。鉴于熔盐储能在光热领域的大规模应用,其未来几年的发展速度将很大程度上取决于光热市场的发展空间。
熔盐储能未来发展方向
新型熔盐材料的开发:目前常用的熔盐储能系统主要使用氯化钠和氯化钾等盐类作为储盐材料。随着科学技术的进步,预计将开发出更多新型熔盐材料,具有更高的热容量、更广泛的温度范围和更好的热稳定性。这将提高熔盐储能系统的效率和可靠性,并扩大其应用范围。
多能源系统集成:未来,熔盐储能系统可能与其他能源存储技术(如电池储能、压缩空气储能)相结合,形成多能源系统集成解决方案。这样的系统能够更好地平衡能源供需,提供更灵活、可持续的能源转换和调节能力。
智能化和数字化:随着物联网、人工智能和数据分析等技术的发展,熔盐储能系统将变得更加智能化和数字化。通过实时监测、预测分析和自动控制,系统能够更有效地管理能量的储存、转换和释放,提高能源利用效率和运营效益。
能源存储的去中心化趋势:未来,随着能源系统向去中心化的方向发展,储能技术将扮演重要角色。熔盐储能系统可以与分布式能源资源(如太阳能光伏和风力发电)相结合,为分布式能源系统提供可靠的储能和灵活的调度能力。这种去中心化的能源存储将促进能源的民主化和可持续发展,实现在不同的地理位置,如工业区、城市区域或住宅区域部署,为当地能源需求提供稳定、可靠的能源供应。
国际合作和标准化:预计熔盐储能行业将进一步加强国际合作和标准化工作,以促进技术共享、经验交流和市场互联互通。共同制定标准和规范,有助于推动熔盐储能技术的全球应用和市场发展。
五、总结
熔盐储能领域正处于迅猛发展的时期,展现出其应用的广阔前景和巨大的市场潜力。利用熔盐进行供暖的技术正在兴起,而熔盐发电技术已经成为光热电站的标配。此外,熔盐储热技术在海水淡化、稠油开采、电网峰谷调节、分布式能源等多个领域均显示出其发展潜力。
随着国家能源政策的推进,熔盐储能的大规模建设已成为发展的必然趋势。其应用领域正在持续扩展,除了在光热发电领域的应用外,还在供暖、蒸汽供应、火电机组的灵活改造等众多领域显示出其竞争优势。
尽管如此,熔盐储能行业的发展也遭遇了若干挑战,例如原材料产能的不足。尽管面临这些困难,随着技术的持续革新和市场需求的不断增长,熔盐储能行业有望在未来维持其快速发展的趋势,并为能源结构的转型及可持续发展作出显著贡献。