從鑫鼎晟的專業視角來看,觀點速覽:熔鹽儲能在光熱發電應用最爲成熟,其滲透率有待提升。截至2023年底,我國兆瓦級光熱發電機組累計裝機588MW,在建和擬建項目43個,總裝機480萬千瓦,均配8—16小時熔鹽儲能。但熔鹽儲能新增裝機佔國內儲能總量僅1%,滲透率需提升。熔鹽儲能火改等商業化應用已展露優勢。鹽儲優勢包括寬溫、大溫差、高密度、好傳熱、穩定工作、低成本,適用於光熱電站、火電改造、餘熱回收、城市供熱等大規模儲熱。熔鹽儲能系統成“長時儲能賽道的潛力路線”。與其他類型電站相比,熔鹽光熱電站的優勢便在於長週期、大容量特性,可以在更長的時間維度上調節新能源發電波動。因此,可以說熔鹽儲能系統與光熱發電是“最佳拍檔”。熔鹽儲能規模化應用還面臨諸多問題。熔鹽儲能初始投資額高,和抽水蓄能、壓縮空氣儲能初始投資成本相近,其關鍵原材料還不能完全自給自足,需要進口等問題制約了鹽儲行業發展,相關企業需提高原材料國產化率並加快技術革新。標準化、多元化、去中心化成熔鹽儲能未來趨勢。未來,隨着能源系統向去中心化的方向發展,熔鹽儲能可能與其他能源存儲技術相結合,並利用人工智能等工具提供靈活的調度能力,形成多能源系統集成解決方案。一、“潛力股”:熔鹽儲能行業(一)熔鹽儲能行業簡介隨着“3060雙碳”目標的推進,可再生能源發電增長迅速,新型電力系統建設迫切,推動儲能技術迅猛發展。新型電力系統對可再生能源的依賴加深,受天氣和季節性變化影響加劇,對可調節資源的需求日益增長。新型長時儲能(LDES)作爲一種能夠在長時間內儲存大量電能的技術,能夠滿足新型電力系統對於系統穩定性的需求,已經成爲能源領域的一個關鍵概念。作爲滿足長時儲能需求的有力技術路線之一,熔鹽儲能技術正逐漸嶄露頭角。熔鹽儲能的基本原理涉及將能量以熱能的形式存儲在高溫介質當中,以在需要電力時將其轉化爲電能。對比其他儲能技術,熔鹽儲能具有提供熱能、適配傳統發電技術等獨特優勢,使其在應對調峯輔助服務、系統供熱和儲備能源方面具有巨大潛力。然而,新技術的發展常常伴隨着挑戰和風險。與電化學儲能在2021年左右的處境類似,隨着示範項目的逐步推廣,熔鹽儲能也面臨着安全性問題的嚴峻考驗。1、熔鹽儲能原理熔鹽儲能(儲熱)技術是一種先進的熱能儲存系統。其核心原理是將熱能儲存在高溫熔化的鹽溶液中,以供後續轉化爲電力或熱能,具有理論成本低、工作溫度高、環境友好等特點。雖然熔鹽儲能技術的概念和原理已經存在了一段時間,但它相對於傳統的儲能技術來說仍然相對較新。傳統的儲能技術主要包括蓄電池、抽水蓄能、壓縮空氣儲能等,而熔鹽儲能則採用高溫熔融的鹽類作爲媒介,以熱能形式儲存和釋放能量。它具有許多獨特的優勢,例如高能量密度、工作溫度區間廣、粘度低流動性好和環境友好等,使其成爲新興的儲能技術。理論上,熔鹽儲能是一種高效且環保的能源儲存系統,能夠供熱的特性使其從其他儲能技術中脫穎而出。它可以用於電力領域,直接供應高溫蒸汽以發電,也可以直接爲工業園區供熱以及高壓蒸汽,有助於減少工業對化石燃料的依賴,降低碳排放。該技術具有廣泛的應用前景,有望爲能源行業的可持續發展提供有力支持。2、熔鹽儲能系統熔鹽儲能系統通常由熱儲罐、收集系統、熱交換器和發電系統組成。熱儲罐是儲能系統的核心部分,用於儲存高溫的熔融鹽。收集系統將可再生能源(如太陽能或風能)轉化爲熱能,並將熱能傳遞給熱儲罐中的熔鹽。熱交換器用於將熱能從熔鹽傳遞給工作流體(如蒸汽),最終驅動發電機組產生電能。熔鹽儲能系統可以進一步被細分爲儲熱系統、儲能系統和熱能轉換系統。儲熱系統:熔鹽儲能的第一步是將熱能吸收並儲存到熔鹽中。這通常通過將熱能源(如太陽能、電力或餘熱)引導到儲熱器中實現。在儲熱器中,熔鹽被加熱至高溫狀態,使其儲存大量的熱能。儲能系統:儲能系統是熔鹽儲能的核心部分。一旦熔鹽被加熱儲存,它可以在儲能系統中長時間保存熱能。這通常是通過將熔鹽輸送到儲鹽罐或儲熱罐中實現的。這些罐體具有良好的熱絕緣性能,以最大程度地減少熱能的損失。熱能轉換系統:當需要使用儲存的熱能時,熔鹽被輸送到熱能轉換系統中。在熱能轉換系統中,熱能被用來產生蒸汽,驅動渦輪發電機或直接提供熱能供應。這個過程通常涉及蒸汽輪機、燃氣輪機或其他熱能轉換設備。3、熔鹽儲能的主要設備①熔融鹽熔融鹽是熔鹽儲能技術的關鍵,爲高溫下熔化的無機鹽類,如NaNO₃、KNO₃等,常作農業化肥原料,化學性質穩定。廣義上含氧化物和有機鹽。行業多用混合鹽,其熔點低、分解溫度高,滿足高溫傳熱和溫度需求,保持熱穩定性和低飽和蒸汽壓等優點。調整混合鹽成分和比例可獲不同熔點、分解溫度和適用溫度的混合鹽,尋找低熔點、高分解溫度的混合熔融鹽是熔鹽儲能技術的研究重點,熔融鹽的不斷研究和創新是熔鹽儲能技術發展最根本的驅動力。②儲鹽罐儲鹽罐用不鏽鋼、碳鋼製成,是存熔融鹽的設備。罐外和地基有保溫層,減少熱能散失,罐頂有孔連熔鹽泵,設安全閥控壓力,罐內有浸入式電加熱器,維持鹽溫,系統增設通風層,控制溫度,這種設計保障熔鹽儲能技術安全高效。③換熱器、熔鹽泵以及其他設備構成熔鹽儲能系統的其他設備還包括換熱器、熔鹽泵、熔鹽閥、疏鹽罐等,它們在整個系統中發揮着重要的作用。換熱器包括預熱器、蒸發器和過熱器。預熱器用U型管加熱給水至臨界溫度,熔鹽殼側流動,換熱係數高。蒸發器加熱略低於蒸發臨界溫度的給水至微過熱蒸汽,體積、面積、重量大,成本高。過熱器用U型管加熱微過熱蒸汽至所需溫度,熔鹽殼側流動,工作壓力和溫度高,蒸汽流速大。熔鹽泵分冷鹽泵和熱鹽泵,用高可靠性變頻電機驅動,通過變頻器適應不同流量需求。冷鹽泵循環於冷鹽罐、集熱場和熱鹽罐間,熱鹽泵循環於熱鹽管、換熱器和冷鹽罐間。熔鹽閥需配電伴熱系統,保障熔鹽穩定流動。疏鹽罐集熔鹽,設泵返冷鹽罐,裝電加熱器防凝。系統配備泄漏探測器,確保安全。(二)產業鏈分析1、上游環節熔鹽材料供應:上游環節涉及熔鹽材料的生產和供應。這包括熔鹽原料的採購、製備和加工等過程。關鍵的上游參與者可能包括化工公司、鹽礦企業和熔鹽材料製造商。熔鹽儲存技術研發:熔鹽儲能技術的研發和創新也屬於上游環節。研究機構、大學和技術公司在此環節中扮演重要角色,致力於開發新型熔鹽材料、改進儲能系統設計和提高能量轉換效率等。2、中游環節熔鹽儲能系統製造:中游環節涉及熔鹽儲能系統的製造和組裝。這包括儲能設備的製造、儲鹽系統的搭建以及系統的集成和測試等。熔鹽儲能系統製造商、設備供應商和工程公司通常在此環節中發揮重要作用。電力系統集成與運營:中游環節涉及熔鹽儲能系統的集成與運營。這包括將熔鹽儲能系統與電力系統集成,實現能源存儲和調節,並確保系統的穩定運行。電力公司、能源服務商和運營商在該環節中發揮重要作用。3、下游環節工程設計與建設:在下游環節中,涉及熔鹽儲能系統的工程設計和建設。這包括系統的佈局、管道、閥門、傳輸線路和控制系統的設計和安裝。工程設計公司和建築公司在該環節中承擔關鍵角色。應用領域使用:在下游環節中,熔鹽儲能系統被應用於各個領域,如集中式太陽能發電站、可再生能源整合、工業應用和城市能源供應等。這涉及能源用戶、發電廠、工業企業和城市能源管理機構等。(三)市場分析熔鹽儲能是全球第三大儲能技術類型,作爲我國儲能產業細分業態之一,熔鹽儲能國內市場依舊處於起步階段,《2024—2029年中國熔鹽儲能行業競爭格局及投資規劃深度研究分析報告》數據顯示,2022年我國熔鹽儲能新增裝機容量爲50MW,累計裝機容量爲588MW,佔國內儲能產業裝機總量的1%,熔鹽儲能的滲透率還有待提升。其中,熔鹽儲能技術在光熱發電領域的應用最爲成熟。截至2023年底,我國兆瓦級規模以上光熱發電機組累計裝機容量爲588MW,在建和擬建光熱發電項目約43個,裝機容量480萬千瓦,均配置8—16小時熔鹽儲能系統。這表明熔鹽儲能在光熱發電領域具有巨大的市場需求。二、熔鹽儲能的重要性及應用領域(一)熔鹽儲能的優勢熔鹽儲能因具有較寬液體溫度,儲熱溫差大、儲熱密度高、傳熱性能好、工作狀態穩定、成本低等優勢,適合大規模儲熱,單機可實現100兆瓦時以上的儲熱容量,成爲儲能界一匹“黑馬”。綜合來講,熔鹽儲能優勢具體體現在以下幾點:(1)儲熱功率大,可以實現百兆瓦級儲能。例如甘肅省金昌市高溫熔鹽儲能綠色調峯電站儲能規模達到600MW/3600MWh;(2)儲熱時間長,可以實現單日10h以上的儲熱能力。敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站的熔鹽儲能時間可以達到11個小時,遠遠高於當前2—4小時的配儲比例要求;(3)儲熱參數高。熔鹽儲能溫度可達480℃或更高,放熱蒸汽參數可以達到亞臨界參數;(4)儲熱速度快。可以滿足負荷大幅度波動的調節需求;(5)儲熱效率高。接近抽水蓄能綜合效率,能耗低;(6)使用壽命長。熔鹽儲能系統使用壽命可達30年以上;(7)系統運行靈活。模塊化設計,儲熱功率模塊和容量模塊相互獨立,儲熱過程和發熱過程相互獨立,運行靈活,且可根據需求定製儲熱方案;(8)運行安全可靠,帶有二元硝酸鹽的儲熱是一種安全性較高的儲熱方式。自1982年4月美國SOLARONE以來,全球669萬千瓦的太陽能熱發電裝機還未發生過類似鋰電爆炸等安全性事故,是一種高安全性的儲能方式;(9)環保安全,不產生污染排放。(二)熔鹽儲能應用場景由於熔鹽儲能獨特的儲熱能力,其應用場景與當下主流的電化學儲能略有差異。近年來,熔鹽儲能技術開始在多個領域嶄露頭角,如光熱電站、火電靈活性改造、工業餘熱回收、蓄熱空調、城市供熱等。其中,以太陽能光熱發電與火電靈活性改造這兩個領域的推廣應用最爲廣泛,部分項目已實現商業化運行。1、太陽能光熱發電在我國西部地區,有一些光伏板中間豎立“燈塔”的場景,這些就是塔式熔鹽儲能光熱電站。具體來說,電站把太陽光中蘊含的熱量用熔鹽儲存起來,存儲的熱量根據電網的需求再送至汽輪機組發電。在低碳發電的同時,還能有效避免“棄光”。以20MW綠電熔鹽儲能項目爲例,該項目每年可發電6370萬度,年供蒸汽量爲84萬噸,節約標準煤15.5萬噸,減排二氧化碳約29萬噸,釋放相當於八千畝森林的環保效益。理論上,光熱技術可選的高溫熱能存儲介質包括固態介質、加壓水、熔融鹽等,然而現階段商業化的光熱發電系統幾乎完全採用熔鹽作爲儲能方式。對比水儲熱,熔鹽儲能的工作溫度區間更寬、溫度更高且不需要高壓等極端工況;對比固體儲熱,熔鹽儲能更加穩定、壽命長、換熱效率高,因此熔鹽儲能在光熱領域被廣泛應用。在運行的商業化光熱項目中,絕大部分均採用前文所提到的“太陽鹽”,熔鹽成本也佔據了整個儲熱系統的大部分成本。2、熔鹽火儲聯合參與輔助服務一般來說,用戶的用電負荷是隨時間變化而變化的。同時,電能無法大規模儲存,爲了保證電網供電穩定,就要求用戶需要多少電,電廠就發多少電。但需要多少座電廠就能發多少電只是理想化的狀態。機組負荷太低會不穩定,機組頻繁啓停會造成經濟損失等問題無法保證電網供電穩定,所以就用到了高溫熔鹽儲能技術。高溫熔鹽儲能技術可將鍋爐產生的過量蒸汽的熱量儲存起來,根據電網的需求再將存儲的熱量返送汽輪機組發電,由此實現機組的靈活運行。①火電靈活性改造的背景新能源增長迅速,新型電網對可調節資源需求增加。抽水蓄能和電化學儲能雖被看好,但建設週期長、選址限制大、商業化進展慢,短期內難以滿足電網調峯、調頻需求。電力系統急需短期過渡方案。截至2023年第三季度,我國火電在全國總裝機量佔比爲49.2%,仍是電源側的中流砥柱。通過火電靈活性改造,使得老舊存量機組具備調節能力,便成爲當下解決電網可調資源匱乏問題最直接的解決方案。隨着各省份輔助服務交易規則的實施,參與輔助服務獲得補償收入,將成爲煤電機組未來的重要盈利點。火電的可調節性主要體現在參與電網調峯、調頻。火電機組參與輔助服務需降低出力,頻繁調節,不經濟且增加設備損耗,老舊機組難以滿足考覈標準。熱電聯產機組因強熱電耦合特性,在電網低谷期因供熱需求無法進一步降出力,高負荷期則因供熱需求無法滿載運行。因此大部分火電機組需要通過靈活性改造,提高調頻調峯能力,緩解發電與供熱供汽的矛盾,才能更有效地參與到電網輔助服務當中。儲能聯合火電機組參與輔助服務,被認爲是等效於火電靈活性改造的可行方式之一。儲能技術具有響應速度快、控制精確和雙向調節能力的特點,在輔助服務領域對比傳統火電有着不可比擬的優勢。②熔鹽儲能聯合火電機組參與輔助服務熔鹽儲能由於其顯熱特性,工作溫度區間與火電系統的溫度要求相當,且在放電過程中運用高溫高壓蒸汽驅動汽輪機發電,具有旋轉慣性。其技術原理與火電天然契合,對比鋰電儲能可更有效、更靈活地融入火電體系當中,更適用於火電機組靈活性改造。熔鹽儲能系統接入火電機組的方式也非常靈活。加熱系統既可以採用主機蒸汽直接加熱熔鹽,也可使用電加熱器利用廠用電加熱。前者經濟性好但是影響汽輪機安全穩定,且蒸汽加熱系統更爲複雜;後者經濟性略低,但是電加熱設備結構簡單,更加穩定。系統輸出方面,熔鹽儲能也有更多選項,既可以直接輸出蒸汽,也可以驅動汽輪機輸出電能。3、供暖領域除了上述兩種典型應用之外,各行各業也在探索熔鹽儲能的新型應用與商業模式。在民用供暖領域,熔鹽儲能可在低谷電價時加熱熔鹽,在用電高峯時供熱,不僅可以實現綠色供熱,改善北方冬季霧霾問題,還可以實現削峯填谷,消納新能源發電。谷電供熱模式在我國河北省已有實踐,並且實現了一定的經濟價值與環保效益。熔鹽能量密度高,可儲存大量熱量,因而熔鹽儲能就成爲谷電儲熱的優質選擇。4、餘熱回收領域在工業領域,熔鹽儲能在高能耗生產過程中(例如鋼鐵、有色金屬、化工等行業)的應用也備受關注,具體形勢包括煙氣餘熱回收、備用熱能、蒸汽供應穩定等。該應用有望使得高能耗企業具備以更靈活的方式運行,也爲電網提供了額外的可調節資源。以6MWh的熔鹽儲能發電項目爲例,其效率是蒸汽儲熱發電方式的2倍,技術優勢和高效能源利用優勢明顯。火電廠高溫蒸汽以及工業餘熱等清潔能源不僅可以替代燃煤(或燃氣)鍋爐減少污染物的排放,還可以作爲應急熱源保障臨時停熱用戶的生活熱水需求,因此具有很好的經濟、社會和生態效益。三、長時儲能“潛力路線”仍需多方支持(一)光熱發電的“最佳拍檔”1、熔鹽儲能系統成“長時儲能賽道的潛力路線”當“長時儲能技術”在近年來被多次提及,光熱發電已經成爲一個熱門方向,而與之相呼應的熔鹽儲能技術也順理成章地出現在了人們視野的焦點中。由於熔鹽儲能具有調峯能力更強、適合大規模應用、使用壽命長、經濟效益更優、安全環保等諸多優勢,熔鹽儲能系統被稱爲“長時儲能賽道的潛力路線”,其通常與光熱發電聯繫在一起。更值得一提的是,與其他類型電站相比,熔鹽光熱電站的優勢便在於長週期、大容量特性,可以在更長的時間維度上調節新能源發電波動。因此,可以說熔鹽儲能系統與光熱發電是“最佳拍檔”。2、熔鹽產業在西北地區的“集中亮相”目前,伴隨西北部地區光熱發電項目的陸續落地,配套的熔鹽儲規模也將不斷擴張,相應的熔鹽需求也有望隨之迎來集中釋放。例如,新疆、青海,光熱項目規模分別達到1350MW、400MW,佔比均在20%以上。3、清潔又高效的熔鹽產業成資本“新寵兒”大勢所趨下,熔鹽儲能系統也受到了資本的青睞。目前,A股中已有多家公司在該領域實現技術和設備的佈局。數據顯示,截至2022年底,我國正處於前期準備/可研/備案階段的光熱項目合計裝機規模達2300MW,招投標項目規模1005MW,在建項目規模2695MW,在建規模爲已投運規模的4.6倍。(二)熔鹽儲能的安全問題1、熔鹽儲能所面臨的行業風險①行業缺乏統一的安全標準熔融鹽作爲熔鹽儲能的核心部件,在工業領域應用已有超過百年的歷史,已經形成了一套完整的安全體系。然而,已有的熔融鹽安全體系主要針對傳統化工、工業原材料市場,對成分指標沒有過高的要求,而新興的光熱、儲能行業對於熔融鹽在成分、性能、質量管理等方面要求更加嚴格,無法直接套用已有的安全體系。我國目前尚未推行專門針對光熱、熔鹽儲能行業的安全標準,單獨面向熔鹽儲能系統的施工標準、質量標準、檢測標準不統一,在行業進一步發展的情況下,容易造成市場產品魚龍混雜,埋下諸多安全隱患。②系統層面問題也具有特殊性熔鹽儲能系統運行在500~600℃,高溫高壓易致泄漏和火災。高溫罐和低溫罐是熔鹽存儲設備,長期運行面臨冷熱溫差變化,存在疲勞開裂風險。儲鹽罐橫截面積大,需特別監測和維護。泵和閥門控制是系統平穩運行的關鍵,不當控制可能導致熔鹽溫度過高或過低,威脅系統穩定和安全。與此同時,熔鹽儲能與其他儲能技術一樣,面臨着巨大的降本壓力,否則便面臨着市場淘汰。儘管上述問題在科研領域均有效地解決方法,但是從系統成本角度出發,盲目地通過採用高標準設備提升安全性,也不利於熔鹽儲能技術的商業化進程。如何在經濟性與安全性之間達到平衡,也是系統層面需要重點考慮的問題之一。2、安全措施建議①加快推進行業安全標準的出臺行業仍需專注於熔鹽儲能行業,特別是針對儲能用熔融鹽的行業標準與安全規範,且應趕在光熱、熔鹽儲能進一步裝機前加速出臺。相應地,行業也需要一系列熔鹽儲能存量項目排查體系與整改規範,對已在運行的項目進行系統性審查,對於後續行業標準出臺之前的在運行項目進行安全整改,解決行業發展初期由於不規範造成的安全隱患。②對熔融鹽行業實施更爲嚴格的全生命週期管理研發階段,新成分配方的熔融鹽需經科研論證、風險評估、市場準入和生產製造。科研時需全面評估成分和風險,驗證穩定性、安全性及高溫特性,評估與材料的相互作用。行業應建信息平臺,與機構合作共享安全信息,促進安全標準制定和提高。應用過程中,針對化學性質活躍的熔融鹽,需精確控制反應環境,包括材料比例、純度、加熱冷卻速率及攪拌程度。處理高溫高壓反應需謹慎,避免形變和衝擊。瞭解爆炸後可能產生的物質和混合物,預防事故擴散。建議使用全自動溫控器以控制過熱風險。對設備進行定期清空清洗,避免熱鹽垃圾積聚。閒置熔鹽建議降至略高於熔點。蒸汽爆炸常因意外引入水,應避免水源與熔鹽接觸,監控閥門壓力。小範圍火災可用防火沙桶滅火。③在系統層面提升熔鹽儲能項目的整體安全性對熔鹽儲能項目在系統層面加強安全防控是提升項目安全性的最直接手段,參與項目的業主、EPC總包方、運營主體應該遵循更加嚴格的質量管控體系,確保項目從採購(材料、設備、系統控制等)、設計、施工、運維等各個環節都遵循良好設計及操作規範,重點關注設備材料、焊接質量、熔鹽監測、罐體檢修、溫度壓力控制等因素。除此之外,合理的安全運行制度,適當的個人防護裝備,良好的通風,足夠的培訓和演習等常規安全措施也是保障熔鹽儲能安全運行的重要環節。四、熔鹽儲能前景可期(一)熔鹽儲能行業發展分析1、起步於光熱發電領域我國熔鹽儲能發展勢頭迅猛,已經成爲全球第三大熔鹽儲能市場。國家首批光熱發電示範項目——青海中控德令哈50MW塔式熔鹽儲能光熱電站,就配置了7小時熔鹽儲能系統。項目投產以來,連續多年穩定運行,2023年度發電量更是再創新高,達到1.524億千瓦時,達到設計發電量的104.38%。根據國家能源局綜合司印發的《關於推動光熱發電規模化發展有關事項的通知》,“十四五”期間,全國光熱發電每年新增開工規模力爭達到300萬千瓦左右,對應每年需要熔鹽量90萬噸。在國家新能源和低碳發展的政策利好下,熔鹽儲能規模化建設已經成爲大勢所趨。目前,我國已掌握完全自主知識產權的熔鹽儲能光熱發電核心技術,並實現了相關產品的規模化生產,國產化率近100%。目前,產業鏈上下游產品和設備相關企業已超過百餘家,產品和服務覆蓋熔鹽、熔鹽儲罐、保溫材料、熔鹽泵、熔鹽閥等,供應鏈較爲完善,可以滿足我國大量熔鹽儲能項目投資和建設需要。2、應用場景拓寬值得一提的是,當前以沙漠、戈壁、荒漠地區爲重點的大型風電光伏發電基地建設如火如荼,而在配套的各儲能技術路線中,抽水蓄能受地理條件、建設週期長等因素限制,鋰電爲代表的新型儲能也面臨單位投資額較高,安全性難以從根源上保證的問題。在此背景下,“光熱+熔鹽儲能”大基地模式提供了新的解決方案。熔鹽儲能不受地理條件限制、建設週期與新能源項目相匹配,且具有儲能規模大、儲能密度大、安全性能高等突出優點,在長時儲能領域中的優勢尤爲明顯。《中國能源報》數據顯示,單從投資成本來說,目前,鋰電價格在0.4元/瓦時左右,而儲熱成本可以做到0.1元/瓦時。除了應用在光熱領域,熔鹽儲能也在探索更多可能。2022年10月,浙江省最大用戶側熔鹽儲能——紹興綠電熔鹽儲能示範項目正式運行;同年12月,江蘇國信靖江電廠2×660兆瓦機組熔鹽儲能調峯供熱項目正式投運,是我國首個真正意義上採用熔鹽儲能技術的大規模火電調峯、調頻、供熱項目。但熔鹽儲能的應用領域遠不限於發電側,隨着能源消費側熱能需求量的增加,將帶來大量綠電制熱需求,熔鹽儲能還將促進熱能脫碳。3、機遇與挑戰並存根據規劃,“十四五”期間,我國要完成2億千瓦存量煤電機組靈活性改造,增加系統調節能力3000萬千瓦到4000萬千瓦。業內預計,“十四五”期間,僅火電靈活性改造領域,熔鹽儲能的市場空間就高達千億級。縱觀產業發展,從2013年我國首個熔鹽儲能項目——青海中控德令哈10兆瓦塔式光熱電站開始,到目前的示範應用,熔鹽儲能規模化應用還面臨諸多問題。比如熔鹽儲能初始投資額高,和抽水蓄能、壓縮空氣儲能初始投資成本相近,其關鍵原材料還不能完全自給自足,需要進口等問題。(二)熔鹽儲能行業發展挑戰1、技術挑戰高溫材料和組件:由於熔鹽儲能系統工作溫度較高,需要耐高溫的材料和組件來保證系統的可靠性和安全性。高溫環境對材料和組件的穩定性、導熱性和耐腐蝕性提出了更高的要求。因此,開發和使用適用於高溫工作條件的高性能材料和組件是一個重要的技術挑戰。熔鹽循環效率:熔鹽儲能系統的循環效率是指儲能和釋放過程中能量損失的程度。提高熔鹽儲能系統的循環效率是一個重要的技術目標,可以減少能量損失和提高系統的經濟性。在熔鹽循環過程中,包括熔鹽的加熱、儲能、熱能傳遞和發電等環節,每個環節都需要優化設計和技術創新,以提高整體系統的效率。2、規模化和經濟性規模化是指將熔鹽儲能系統從實驗室和小規模示範項目擴展到商業化應用的過程。這涉及系統的容量擴大、部署規模增加以及整體系統設計的優化。規模化要求降低成本、提高系統的可擴展性和經濟性。成本效益:降低成本是一個重要的挑戰,包括降低材料成本、組件成本和系統的建設成本。熔鹽儲能系統所使用的高溫材料需要具備耐高溫、耐腐蝕等特性,這可能導致材料成本較高。因此,尋找成本更低、性能更優的材料是一個關鍵的研究方向。此外,優化組件設計和系統佈局,提高生產工藝和製造效率也是降低成本的關鍵因素。經濟性:指熔鹽儲能系統在商業化運營中的經濟可行性和競爭力。這需要降低儲能系統的成本,提高能量轉換效率和循環效率,同時考慮系統的壽命週期成本和運營維護成本。3、環境影響能源消耗:熔鹽儲能系統的建設和運營需要一定的能源,例如用於加熱的能源。如果該能源來自化石燃料等非可再生資源,就會導致溫室氣體排放和其他環境問題。水資源使用:熔鹽儲能系統通常需要大量的水資源用於冷卻和蒸發控制。如果沒有妥善管理和節水的措施,可能會對當地水資源供應和生態系統造成影響。潛在風險:熔鹽儲能系統運行中可能存在潛在的安全風險,如鹽腐蝕、泄漏或爆炸等。這些事件可能對周圍環境和生態系統造成污染和破壞。(三)熔鹽儲能行業展望據CNESA統計,截至2022年底,我國熔鹽儲能裝機量僅佔儲能市場累計裝機量的1%,全球範圍內僅佔1.4%。考慮到大規模長時儲能將會是儲能市場下一階段的發展方向,熔鹽儲能有着廣闊的增長空間。鑑於熔鹽儲能在光熱領域的大規模應用,其未來幾年的發展速度將很大程度上取決於光熱市場的發展空間。熔鹽儲能未來發展方向新型熔鹽材料的開發:目前常用的熔鹽儲能系統主要使用氯化鈉和氯化鉀等鹽類作爲儲鹽材料。隨着科學技術的進步,預計將開發出更多新型熔鹽材料,具有更高的熱容量、更廣泛的溫度範圍和更好的熱穩定性。這將提高熔鹽儲能系統的效率和可靠性,並擴大其應用範圍。多能源系統集成:未來,熔鹽儲能系統可能與其他能源存儲技術(如電池儲能、壓縮空氣儲能)相結合,形成多能源系統集成解決方案。這樣的系統能夠更好地平衡能源供需,提供更靈活、可持續的能源轉換和調節能力。智能化和數字化:隨着物聯網、人工智能和數據分析等技術的發展,熔鹽儲能系統將變得更加智能化和數字化。通過實時監測、預測分析和自動控制,系統能夠更有效地管理能量的儲存、轉換和釋放,提高能源利用效率和運營效益。能源存儲的去中心化趨勢:未來,隨着能源系統向去中心化的方向發展,儲能技術將扮演重要角色。熔鹽儲能系統可以與分佈式能源資源(如太陽能光伏和風力發電)相結合,爲分佈式能源系統提供可靠的儲能和靈活的調度能力。這種去中心化的能源存儲將促進能源的民主化和可持續發展,實現在不同的地理位置,如工業區、城市區域或住宅區域部署,爲當地能源需求提供穩定、可靠的能源供應。國際合作和標準化:預計熔鹽儲能行業將進一步加強國際合作和標準化工作,以促進技術共享、經驗交流和市場互聯互通。共同制定標準和規範,有助於推動熔鹽儲能技術的全球應用和市場發展。五、總結熔鹽儲能領域正處於迅猛發展的時期,展現出其應用的廣闊前景和巨大的市場潛力。利用熔鹽進行供暖的技術正在興起,而熔鹽發電技術已經成爲光熱電站的標配。此外,熔鹽儲熱技術在海水淡化、稠油開採、電網峯谷調節、分佈式能源等多個領域均顯示出其發展潛力。隨着國家能源政策的推進,熔鹽儲能的大規模建設已成爲發展的必然趨勢。其應用領域正在持續擴展,除了在光熱發電領域的應用外,還在供暖、蒸汽供應、火電機組的靈活改造等衆多領域顯示出其競爭優勢。儘管如此,熔鹽儲能行業的發展也遭遇了若干挑戰,例如原材料產能的不足。儘管面臨這些困難,隨着技術的持續革新和市場需求的不斷增長,熔鹽儲能行業有望在未來維持其快速發展的趨勢,併爲能源結構的轉型及可持續發展作出顯著貢獻。