在太阳能热发电领域，有一种储热材料应用十分普遍，这就是熔盐。熔盐并不神秘，成分也比较简单，以二元熔盐为例，一般为40%硝酸钾和60%硝酸钠的混合物，其组成均是常见的化肥原料。虽然原材料简单，但熔盐的优势却十分明显，这是一种低成本、长寿命、传热储热性能好的高温、高热通量和低运行压力的传热储热介质。熔盐储热技术的典型应用场景包括太阳能热发电、清洁供热、火电灵活性改造、工业蒸汽等，是大规模中高温储热的首选材料。
目前，我国已有超过500MW的在运营光热电站配置了大规模熔盐储热系统，在太阳能热发电领域得以成功应用之后，熔盐储热技术的商业化进程进一步提速，开始向更多非电领域加速发展。虽然熔盐储热技术在光热发电领域取得了巨大成功，但在非电领域的应用却障碍重重。首先，应用于光热发电的二元熔盐熔点较高，在非电领域并不适宜，低熔点熔盐应运而生，一些超低熔点熔盐在常温下甚至为液态，大大减少了熔盐冻堵的风险，降低了防凝运维费用。但缺点是，低熔点熔盐的成本相对更高。近些年来，多家单位在熔盐储热供热方向上不断尝试，推进技术进步和商业化的探索。2017年12月，北京工业大学作为技术支持方的冀中能源井矿集团谷电加热熔盐蓄热供热示范工程在河北临城建成并投入运行。工程采用了北京工业大学研发的LMPSIII号低熔点熔盐，北京工业大学在总体方案、关键设备设计与安装、运行控制等方面提供了全方面的技术支持。该项目采暖面积18000平方米，建设熔盐罐2个（低温熔盐罐，高温熔盐罐）直径3.4×高5米，熔盐用量200吨，蓄热容量20MWh，设计熔盐工作温度在200℃～500℃之间，电加热器最大功率为2800kW。
▲双罐熔盐储能供热系统运行原理
此前，百吉瑞（天津）新能源有限公司研发的新型煤改电熔盐蓄热单罐供暖系统在阜新市海州区韩家店镇人民政府供暖系统改造项目中成功投入运行，使用低熔点熔盐，取得了一定的实践经验。另一家致力于熔盐储热技术商业化多年的公司江苏联储能源科技有限公司积极推动在钢厂等领域的高温余热回收再利用业务发展，亦已取得了一定的商业化突破。与目前市场上常规单罐熔盐储热系统不同，上海电气集团股份有限公司中央研究院的单罐熔盐储热系统采用了非常规的斜温层设计，其充热/放热过程中均不需要通过熔盐泵将低温/高温熔盐泵出储热罐来实现充热/放热过程，罐内熔盐处于不流动状态，熔盐在储罐内直接被加热并储存，放热时将水或其他换热介质通入储换热一体设备与熔盐换热将热量释放。但整体来看，熔盐储热技术在非电领域的应用并不顺畅，大规模的商业化项目寥寥可数，究其原因，最终还是要回归到成本上，熔盐储热低温供暖的成本与竞争性技术相比仍相对较高，阻碍了其商业化发展，而其在中高温供热领域的潜能尚未被充分发掘。2016年到2020年，全国各地零星建成了一些熔盐储热供热示范项目，但这并未带动市场走向快车道。好的一面是，在光热发电为主的市场带动下，市场已经培育了一批成熟的国产化熔盐储罐、泵、阀、伴热、保温等配套厂商，这为熔盐储热技术的规模化发展奠定了基础。2021年以来，在“碳达峰”、“碳中和”目标要求下，熔盐储热技术的应用步伐开始加快。除清洁供热领域，熔盐储热技术在工业用热，热电调峰等方面均开始了商业化应用。顶层设计上，国家发改委、能源局发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》要求热（冷）储能等长时间尺度储能技术取得突破，这利好大容量的长时熔盐储热技术发展。从地方政策来看，江苏、山东等多地的“十四五”能源相关发展规划，将熔盐储热技术发展列入其中。在3月21日青海省发改委发布《关于青海省“揭榜挂帅”新型储能示范项目中榜公示》中，国家能源集团龙源（青海）新能源开发有限公司的“高倍率熔盐储能供热和发电示范项目”赫然在列。从实际项目来看，为加速淘汰化石燃料锅炉，助力首都双碳目标早日实现，2021年，北京市热力集团有限责任公司（隶属于北京能源集团公司）在北京丰台区开建熔盐蓄热产业化推广研究与示范项目。作为国内落地的首个熔盐储能供蒸汽项目，该项目由北京热力市政工程建设有限公司承建，采用了北京民利储能技术有限公司开发的新型熔盐储能蒸汽系统。该项目已申请绿电补助，建成后单吨蒸汽成本可低至119元/吨。而真正代表着熔盐储热技术在非电领域的商业化突破的是下面两个项目。2021年11月，位于杭州钱塘区的西子航空零碳工厂正式启动，其中就采用了熔盐储能技术，配置有一个热盐罐和一个冷盐罐，据介绍，两个罐的直径为4米，长度12米多，容量达到150立方米，是由杭锅集团（现更名为“西子洁能”）自主研发生产的，每个储罐装有280吨盐。据了解，该项目光伏发电多余的电能，通过熔盐罐内的熔盐储存能量，然后供西子航空的供热、供冷所需。以热盐罐为例，里面的高温熔盐温度最高可达430℃，这些热量通过蒸汽发生器产生蒸汽，满足企业全天用能需求，而且能源的有效利用率高达90%。
继西子航空零碳工厂之后，在刚刚过去的2022年3月12日，西子洁能与绍兴绿电能源有限公司还签署了《绿电熔盐储能示范项目承包合同》，熔盐储能供热系统计划于2022年8月30日前具备产汽条件。此外，在火电灵活性改造领域，熔盐储热技术亦开启了真正的商业化进程。当前，江苏国信靖江电厂2×660MW机组熔盐储能调峰供热项目正在稳步推进中，意在打造全国首个真正意义上采用熔盐储热技术的大规模火电调峰/调频/供热项目。项目设计配套储热量75MWh，采购储热用无机盐1260吨，使用温度180℃～450℃。据了解，西安热工院实施的靖江发电厂的熔融盐储能项目一旦成功投产，这一技术将大规模复制到江苏国信旗下的十余家发电厂，熔盐储热技术应用将有望实现更大规模的应用。而西子洁能与西安热工院之所以敢于大举推进熔盐储热技术的商业化应用，其背后是这两家单位数年来在熔盐储热技术研发领域的持续投入，以及相关配套产业链的成熟，这带来了综合成本的可控，决定了其在商业经济上的可行性。从0到1难，从1到100易，这两个商业化项目的成功，将有望彻底打开熔盐储热在非电领域的广阔市场。
相关线下活动：
第十二届光热发电中国聚焦大会2022（2022年4月21-22日，中国北京）
第五届光热发电中东北非大会2022（时间待定，阿联酋迪拜）
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