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熔盐储热:光热电站的配储系统

作者:山西常晟集团时间:2022-09-26

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储能技术特点及降本情况各不相同,根据应用场景的不同,长时储能技术将呈现多线并举的格局。概括而言,长时储能技术可分为机械储能、储热和化学储能三大主线。其中,机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能;储热主要为熔盐储热化学储能包括锂离子电池储能、钠离子电池储能以及液流电池储能。

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研报关于熔盐储热的研究部分摘录如下:

熔盐储热:光热电站的配储系统

1、原理:依靠熔盐介质储存热能
熔盐储热通过储热介质的温度变化、相态变化或化学反应,实现热能的储存与释放。储热介质吸收电能、辐射能等能量,储蓄在介质内,当环境温度低于介质温度时,储热介质可将热能释放出来。熔盐储热是大规模中高温储热的主流技术方向。储热技术可分为显热储热、相变储热和热化学储热三类。目前,显热储热技术成熟度高、价格较低、应用较为广泛;潜热储热是研究热点;而热化学储热尚未成熟。其中,熔融盐为常用的中高温显热储热介质,具备较宽的液体温度范围,储热温差大、储热密度高,适合大规模中高温储热项目。
2、优劣势:热发电场景中的储能介质
优势:熔盐作为储热介质,成本较低,工作状态稳定,储热密度高,储热时间长,适合大规模中高温储热,单机可实现100MWh以上的储热容量。 
劣势:能量转换方式决定了熔盐储热只有应用在热发电的场景下才会有经济优 势。熔盐是通过储存热量的方式来储存能量的,如果需要储存的是电能,那整个流程中需要完成“电能——热能——电能”的转换,效率很低。因此,熔盐储能只能应用在采用热能发电的场景中,作为能量的存储介质,如光热发电、火电厂改造等;或者应用在终端能量需求为热能而非电能的场景,如清洁供热。
(1)光热发电:熔盐储热将储热和传热介质合为一体,简化电站系统组成。作为光热发电的配套储能设施,熔盐储热系统可提高太阳能的利用率,减少功率波动,电网稳定输出。 
(2)清洁供热:熔盐储热系统的热能利用效率高,可实现余热、废热的回收利用,为工业园区的食品加工、纺织等企业提供稳定持续的蒸汽、热风等高品质热源。 
(3)火电厂改造:在火电厂加装熔盐储热设备,可将其改造为储能调峰电站,灵活输出电力,储热可转化成蒸汽为用户供热,提高电厂经济效益。
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3、产业链:光热发电市场促储热产业链成熟
熔盐的主要成分为硝酸钠、硝酸钾盐,是较为常见的化学材料,目前国内熔盐供应和化盐服务较为成熟。同时,熔盐储热系统中还需配备熔盐泵、熔盐罐、蒸汽发生器、保温材料、玻璃等关键设备,以防止熔盐冻堵,因此一次性投资规模较大。经过光热发电配储市场培育,熔盐储热产业链发展较为成熟。若市场需求进 一步扩大,产业链投资成本有望下降。
4、产业化:百兆瓦级熔盐塔式光热电站并网发电
熔盐储热系统通常与光热发电联系在一起,1979年开始的次石油危机使得光热发电等新能源研究兴起。1982年10MW 塔式光热发电站Solar One投入建设,其改进版本Solar Two装备了双罐熔盐储热系统,是熔盐塔式光热电站的鼻祖。但石油危机结束,光热电站资金支持力度减小,商业化进程放缓。21世纪初,西班牙在Solar Two技术基础上建设了GemaSolar 电站,装配15h级双罐熔盐储能系统。随着2012年西班牙政府取消新建光热电站的电价补贴,其发展也偃旗息鼓。2016年起,光热发电在中国迎来新的快速发展阶段, 熔盐储热商业化步伐也随之加快。
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青海中控德令哈50MW塔式熔融盐太阳能热发电站项目是我国投入运行的以熔盐为传热和储热介质的塔式电站,配备7h级熔盐储热系统,设计年发电量为1.46 亿KWh。电站于2017年3 月15日正式开工建设,并于2018年12 月30日并网发电。
该电站95%以上采用了国产设备。电站自2021年8月6日(汽轮机完成整改后)至2022年8月5日,电站完整年度累计实际发电量1.58亿kWh,达到年度设计发电量(1.46亿kWh)的108%,创下同类型电站高运行纪录。其运行表现良好验证了中国自主研发光热技术的性和国产设备的可靠性。

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首航高科敦煌100MW熔盐塔式光热电站是我国百兆瓦级光热电站,配置11h熔盐储热系统,电站设计年发电量达3.9亿度。该电站由首航高科自主设计、投资和建设,于2018年12月28日成功并网投运。电站可24小时连续发电,每年减排的二氧化碳,相当于1万亩森林的效益。


2022年6月1日到6月30日发电量超过3379万kWh,同比去年增长91.2%,单次连续不间断发电262小时,其中,晴天平均日发电量超过185万kWh。


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