熔盐储热项目可行性研究报告-熔盐储热技术在能源行业中扮演着重要角色（年新版）

1、熔盐储热的原理

随着“双碳”目标在我国的全面落实与推进，在当今的能源行业，可再生能源发电的快速增长以及新型电力系统建设的迫切需求引领了储能技术的迅猛发展。由于新型电力系统越来越依赖可再生能源，整个系统受天气条件和季节性变化的影响日益严重，新型电力系统对于能够平衡电力供应、缓解系统波动的可调节资源的需求与日俱增。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，熔盐储热技术正逐渐崭露头角。熔盐储热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，熔盐储热具有提供热能、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。与电化学储能在年左右的处境类似，随着示范项目的逐步推广，熔盐储热也面临着安全性问题的严峻考验。尤其是在今年5月发生的丰鹤电厂熔盐储能项目重大安全事故，更是为行业敲响了警钟，再次强调了熔盐储热的技术风险。

熔盐储热（储能）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。一个熔盐储热项目的关键部分包括冷/热盐储罐、电加热器、换热器以及配套的汽轮机等组件，详细构成见图。

熔融盐储热系统概念图

熔融盐储热系统的主要设备

在充电阶段，电加热器使用外部电力产生热能，用以加热盐溶液，将其升温至高温状态，通常可达摄氏度。熔盐储热系统储能媒介通常是一种含有钾和硝酸钠的混合物，具有良好的热特性和长寿命，不仅可以在高温下储存大量热能，还具有环保性，不会泄漏或对环境造成危害。在放电阶段，高温的熔盐通过热交换器将热能传递给流体介质，通常是高温油。该介质随后被用于产生高温高压蒸汽，以驱动汽轮机来生产电力。同时，冷却的熔盐则被泵回冷盐储罐，准备好参与到下次储能过程当中。

理论上，熔盐储热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、熔盐储热应用场景

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，熔盐储热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。

2.1太阳能光热发电

光热发电技术（ConcentratingSolarPower,CSP）将太阳辐射能有效地捕获并转化为高温热能，通过使用反光镜或其他集光系统，太阳辐射被聚焦到一个小面积上，大幅提高光热发电系统的能量密度。聚焦后的太阳能会被用来加热工质，通常是熔盐，将其储存为高温热能，随后通过加热蒸汽驱动汽轮机的方式来发电，系统具体构成见图2。纵观整个光热系统，热能储存系统（ThermalEnergyStorage,TES）弥补太阳供能的不稳定性。光热发电系统在太阳能供应充足时可以连续产生电力，而在夜晚或阴天，可以通过释放储存的热能来继续发电，实现了全天候的电力供应，因此光热技术也被认为是自带储能的太阳能发电技术。

光热电站结构图

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，熔盐储热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，熔盐储热更加稳定、寿命长、换热效率高，因此熔盐储热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。

光热发电发展至今，自身已成为了一个非常庞大且复杂的体系，熔盐储热仅为光热发电的子系统。

2.2火储联合参与辅助服务

2.2.1火电灵活性改造的背景

随着新能源的快速增长，新型电网对于可调节资源的需求与日俱增。虽然抽水蓄能以及电化学储能被普遍认为是解决这一需求的最终方案，但抽水蓄能建设周期长、选址限制大，电化学储能商业化进展缓慢，两者在短期内均不能满足电网快速增长的调峰、调频需求，电力系统急需一个短期可行的过渡方案。截止年第三季度，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。5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。

火电机组在参与该类辅助服务时，通常需要降低出力，做出频繁的调节，这种运行方式对于火电机组来说是不经济的，也会加大机组设备损耗，老旧机组的性能也无法满足电网对于辅助服务的考核标准。对于具备热电联产能力（CombinedHeatandPower,CHP），参与供热供汽的机组而言，由于机组本身具有强热电耦合特性，在电网用电负荷低谷期往往由于保障供热的需求而无法实现机组出力的进一步下调。在电网高负荷期则由于供热的需求而无法带满负荷运行。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。目前，锂电储能联合火电调频已在广东、江苏等地得到广泛实践，部分项目已实现较好的经济性。然而，随着锂电储能调频项目的推广，其技术缺陷也逐渐显现。首先，考虑到机组调节的特性和频次，参与调频辅助服务多要求储能电池浅充浅放，削减锂电池寿命，严重缩短了项目运行年限；其次，现有绝大部分锂电池联合调频项目只响应AGC，并没有从根本上解决参与辅助服务所带来的的机组损耗问题；此外，锂电储能难以解决供汽供热的问题。因此，行业也在探索更加适合火储联合参与辅助服务的新型储能技术。

2.2.2熔盐储热联合火电机组参与辅助服务

熔盐储热由于其显热特性，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。将熔盐储热系统接入机组的热力系统，在合适的时候加热熔盐存储热能，在电网低负荷时段（有调峰需求）不仅可以提高辅助服务响应速度，也可取代原有机组供热供汽；在电网高负荷时段可调节蒸汽输出，使得机组可以带满负荷，在一定程度上实现“热电解耦”，提高机组灵活运行的能力。储热系统的加入也使得工业供热供汽的稳定性安全性大幅提。

熔盐储热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，熔盐储热也有更多选项，既可以直接输出蒸汽，也可以驱动汽轮机输出电能。具体系统结构参考图。

熔盐储热联合火电机组系统示意图

2.3熔盐储能其他潜在应用

除了上述两种典型应用之外，各行各业也在探索熔盐储热的新型应用与商业模式。基于上述熔盐储热联合火电调峰调频的应用场景，有提议在此基础之上继续接入光热、光伏、风电等资源，构成电能-热能综合体。在工业领域，熔盐储热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

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