在6月13日于浙江杭州召開的2023中國國際光熱大會暨CSPPLAZA第十屆年會上，來自浙江可勝技術股份有限公司系統(tǒng)技術部經(jīng)理楊義就《熔鹽儲能系統(tǒng)的多場景應用及經(jīng)濟性分析》作主題演講，重點對熔鹽儲能的應用場景及未來展望進行了介紹。

▲浙江可勝技術股份有限公司系統(tǒng)技術部經(jīng)理楊義

1、熔鹽儲能介紹

楊義首先對熔鹽的三大能量來源進行了簡單介紹：

第一類，通過熱交換形式，主要來源可能是工業(yè)余、廢熱、生物質、天然氣等；

第二類，通過電加熱形式，主要來源的電可能是谷電、風電、光伏電、調峰電。他指出“未來東南地區(qū)可能也會有風光棄電，比如山東等省份棄電已有上揚態(tài)勢，除此之外，火電進入深度調峰的時候會有電量，我們把這部分能量進行儲存”；

第三類，光熱場景下，通過光熱鏡場進行能量的輻射能收集。“能量輸出形式主要也分為幾類，如果要發(fā)電目前常規(guī)的還是以汽輪發(fā)電機組為主，根據(jù)你所需要蒸汽、熱能多少不同分類，如果沒有發(fā)電需求，可以采用熱罐或者換熱器的形式，溴化鋰機組以熱制冷也有，那么這是它的能量來源和能量的輸出?！?/p>

他將熔鹽儲能的優(yōu)勢歸納為以下10條：

（1）建設周期短：建設周期約為8~10個月（不含汽輪機）；12-18個月（含汽輪機）；

（2）安全性高：熔鹽在化工和其他領域已有長期穩(wěn)定安全運行經(jīng)驗；通過圍堰等預防措施即可完全排除高溫熔鹽泄露的風險；

（3）環(huán)境友好：熔鹽儲能系統(tǒng)的制造和運行對環(huán)境不產生污染；

（4）適用范圍廣：溫度靈活可調，適用范圍190-570℃；

（5）電網(wǎng)友好：采用汽輪發(fā)電機組，可以為電網(wǎng)提供無功功率和轉動慣量，有利于電網(wǎng)電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定；可以為電網(wǎng)提供調峰、調頻、系統(tǒng)備用和黑啟動等多種輔助服務；

（6）使用壽命長：熔鹽儲能電站使用壽命長達25~30年；熔鹽近零耗損，仍可循環(huán)利用；

（7）儲熱成本低：單位kWh儲熱成本約150-250元/kWh；

（8）純物理變化：全流程無爆炸、燃燒等風險；

（9）儲能容量大：可實現(xiàn)MWh-10GWh大范圍、大容量儲能；

（10）占地面積?。喝埯}儲能系統(tǒng)占地面積約5畝~25畝（根據(jù)項目需求設計）：500MWh儲熱量的熔鹽儲能系統(tǒng)占地面積約15畝，1GWh儲熱量的熔鹽儲能系統(tǒng)占地面積約20畝。

2、熔鹽儲能的應用場景及展望

楊義將熔鹽儲能的應用場景主要概括為三個方面，分別是光熱、光伏、風電配儲能（熔鹽儲能電站），火（熱）電機組靈活改造以及綜合能源服務。

1、光熱、光伏、風電配儲能

▋光熱領域

楊義表示，在這一部分，熔鹽儲能的第一個應用場景在光熱領域或者沙戈荒這些大基地項目。

2021年底，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關于印發(fā)

2023年3月底，國家能源局發(fā)布《關于推動光熱發(fā)電規(guī)模化發(fā)展有關事項的通知》，楊義指出，這其中有兩個非常直觀的數(shù)據(jù)：

第一，每年計劃新增開工規(guī)模達到300萬千瓦，簡單講就是30個100兆瓦的項目；

第二，原則上每10萬千瓦電站的鏡場面積不少于80萬平方米。

根據(jù)這兩個核心數(shù)據(jù)，楊義估算，在常見的光資源條件之下，一個100兆瓦的項目，配置80萬方的鏡場，其單項目熔鹽就是3萬噸左右了，其年均光熱領域或者大基地項目開發(fā)就在90萬噸/年。

以二元鹽進行計算，目前已經(jīng)批復的項目風光互補總計約3295兆瓦。

▋光熱作為基礎負荷，結合風、光、儲獨立供電

第二個應用場景是除大基地以外光熱作為基礎負荷，結合風、光、儲合力供電，具體項目如近期的西藏鹽湖提鋰供能站。

▋光熱型熔鹽儲能電站

楊義介紹，光熱型熔鹽儲能電站即把光熱發(fā)電改造成一個類似于抽水蓄能或壓縮空氣儲能的一種儲能型熔鹽電站，是以電加熱裝置作為儲能輸入，以高溫熔鹽作為儲能介質，以聚光集熱系統(tǒng)作為能量補充，以汽輪發(fā)電機組作為電能輸出的安全、高效和低成本的新型儲能電站技術。

這種技術的主要功能是儲能、調峰；主要特點是小鏡場、儲能規(guī)模大（GW級）、儲能時長長（4-12小時）、系統(tǒng)效率高，通過并聯(lián)配置多對熔鹽儲罐，可輕易實現(xiàn)大規(guī)模（10GWh級）的儲能，對光伏的消納作用明顯。綜合性能可與抽水蓄能相當，適宜建設為電網(wǎng)側、發(fā)電側的大規(guī)模儲能電站或共享儲能電站。

▲光熱型熔鹽儲能電站與其他儲能方式特點對比

楊義表示，與抽水蓄能電站相比，光熱型熔鹽儲能電站有更高的效率提升空間、建設期更短，對地理條件要求更低，對周邊生態(tài)環(huán)境沒有負面影響，且不受季節(jié)性和區(qū)域性水資源條件的限制；與壓縮空氣儲能電站、飛輪儲能電站、電化學儲能相比，儲能電站規(guī)模更大，儲能時間、使用壽命更長，安全性較好，全生命周期環(huán)境污染更低，且無需加裝調相機即可提供轉動慣量與無功功率，能夠更好地保證電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定。

2、火電靈活性改造

據(jù)楊義介紹，火電靈活性改造的目的包含以下幾個方面：

（1）超低負荷上網(wǎng)（最低零負荷）；

（2）顯著提升機組調頻性能；

（3）實現(xiàn)發(fā)電與供熱解耦，解決“以熱定電”的難題；

（4）大幅提高機組靈活性；

（5）市場規(guī)模：十四五期間2億kW——發(fā)改委能源局《全國煤電機組改造升級實施方案》；

（6）熔鹽需求量：840萬噸~1680萬噸（按照25%以下出力需要熔鹽儲能計算）。

他指出，常規(guī)的火（熱）電機組靈活改造方案有兩種：

▋現(xiàn)役火（熱）電機組靈活改造（抽汽蓄熱）

▲汽輪機前端嵌入高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)的火電機組工藝圖

該機組的特點是：（1）采用蒸汽熔鹽換熱系統(tǒng)，將多余蒸汽的能量儲存在熔鹽中，熔鹽儲熱系統(tǒng)布置在汽輪機前端；（2）可保持鍋爐在較高負荷運行，汽輪機在較低負荷運行，增大發(fā)電出力的調節(jié)范圍，提高運行靈活性；（3）實現(xiàn)深度調峰，實現(xiàn)熱電解耦，能量梯級利用。

▋現(xiàn)役火（熱）電機組靈活改造（電加熱）

▲汽輪機后端嵌入高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)的火電機組工藝圖

該機組的特點是（1）采用電加熱器/高溫熱泵將汽輪機多余出力轉化為熱能儲存在熔鹽中，熔鹽儲熱系統(tǒng)布置在汽輪機后端；（2）增大發(fā)電出力的調節(jié)范圍，提高運行靈活性，實現(xiàn)深度調峰；（3）實現(xiàn)深度調峰，實現(xiàn)熱電解耦。

3、園區(qū)供能

楊義表示，熔鹽儲能本身儲能密度較高、供熱品位高、供熱工況穩(wěn)定可調、占地面積小，滿足大規(guī)模高品位工業(yè)蒸汽供應以及熱電聯(lián)產需求，大規(guī)模工業(yè)園區(qū)清潔供熱的首選。

其市場規(guī)模：2022年工業(yè)蒸汽需求約為5.04億GJ，每年蒸汽需求增速約為3.6%；

熔鹽需求：至2030年，工業(yè)蒸汽年需求保守約6.69億GJ，如非谷電段所需蒸汽全部采用熔鹽儲能系統(tǒng)儲存供應，則所需熔鹽量約360萬噸。

楊義指出，園區(qū)供能常見的方案是通過電加熱儲存棄風棄光電或谷電，在平時通過蒸汽發(fā)熱系統(tǒng)提供蒸汽，高峰時也可以通過一個變壓機組，高峰頂?shù)臅r候頂峰發(fā)一下，或者為電網(wǎng)提供一部分的輔助服務，那么這個時候實際上它的經(jīng)濟性是否值得去上一個汽輪機，就需要進行比選，因此他表示“我們建議是上網(wǎng)電價比較高的時候，上一個變壓汽輪機，但是如果上網(wǎng)電價比較低，我們不建議上汽輪機，可以采用低溫熔鹽降低一部分投資?！?/p>

▲園區(qū)供能（熱電聯(lián)供）

▲園區(qū)供能（提供蒸汽）

3、可勝技術在熔鹽領域的研究歷程

據(jù)楊義介紹，浙江可勝技術股份有限公司（原“浙江中控太陽能技術有限公司”）（簡稱“可勝技術”）成立于2010年，專注于塔式光熱發(fā)電及熔鹽儲能的技術研究、裝備研制與商業(yè)化推廣應用。

公司可提供技術咨詢、技術方案、裝備供貨與集成、工程與技術服務及開發(fā)運營等整體解決方案。

可勝技術目前的業(yè)務領域主要分為兩方面，一方面，基于熔鹽儲能的光熱發(fā)電以及多能互補發(fā)電領域，可用于風電、光伏、光熱一體化等項目；另一方面，公司也在積極開拓一些基于熔鹽儲能的供汽、發(fā)電、供冷等綜合能源服務業(yè)務領域，可用于在火熱電機組靈活性改造、園區(qū)清潔能源站等場景。

目前，可勝技術已經(jīng)申請了330項專利，其中239項是發(fā)明專利，獲得了5次省市級的科學技術進步獎，也獲得了SolarPACE技術創(chuàng)新獎，參與了30項國家級、省市級的科研項目，也參與了各類IEC、國標一共30項，包括最近立項的國標塔式太陽能光熱發(fā)電，熔鹽儲能系統(tǒng)的技術要求，也是由可勝技術牽頭制定。

可勝技術熔鹽儲能研發(fā)歷程到現(xiàn)在已有10年，主要經(jīng)歷了四個階段：

第一階段：2013年-2015年，杭州熔鹽試驗裝置建成。

第二階段：2015-2016年，德令哈10MW熔鹽系統(tǒng)投運，這是全國第一座帶儲能的塔式光熱電站。楊義表示，“實際上正是因為有熔鹽儲能系統(tǒng)的存在，光熱發(fā)電才區(qū)別于其他的風電和光伏等發(fā)電形式，是一個穩(wěn)定可以調度的能源，一個發(fā)電形式。

第三階段：2017-2019年，參加第一批國家光熱發(fā)電示范項目——青海中控德令哈50兆瓦光熱電站。

第四階段：2020年至今，深度參與多項熔鹽儲換熱相關新技術及設備的研究開發(fā)。