1、前言

在全球气候变暖和不可再生能源日渐枯竭的背景下，随着国家双碳战略的落地，国家大力发展太阳能、风能等可再生能源。

太阳能、风能的不稳定性以及末端用能的周期性峰谷波动，造成可再生能源利用效率不高。为适应清洁可再生能源发电的特点，需要有配套储能系统来解决能源供给与需求在时间、空间、强度上的不匹配问题，即在电能较多时将电能储存于储能系统中，在电能不足时通过储能系统来发电对电网进行电能补充。

按照时长要求的不同，储能的应用场景大致可以分为容量型（≥4h）、能量型（约1～2h）、功率型（≤30min）和备用型（≥15min）四类。

容量型储能：场景包括削峰填谷或离网储能等

能量型储能：具有调峰、调频和紧急备用等多重功能

功率型储能：主要用于调频等

备用型储能：可作为不间断电源提供紧急电力

按应场景划分的储能类型

在已知的清洁能源中，太阳能无疑是目前地球上可以开发的、储量最多的可再生能源。但因受到季节分布和能耗需求不匹配的影响较大，如何将夏季的太阳能等热能储存于储热介质中，在冬季将热量释放出来用于供暖，达到夏储冬用的理想状态，成为当前行业主要研究发展方向。

当前，能量型储能可以一定程度上缓解弃电现象，但不能完全实现“削峰填谷”，而采用容量型储能可以更好调节电力供需，同时可以更加充分利用峰谷电价提高利润。因此，容量型储能成为了未来新型电力系统的重要方向。

熔盐在各类划分标准下的表现

在容量型储能的诸多储热介质之中，熔盐具有储热密度大、黏度低、成本低、寿命长和效率高等方面的性能优势，成功脱颖而出。

2、什么是熔盐储热

熔盐是盐类熔化形成的熔体，是由阳离子和阴离子组成的离子熔体。我们通常所说的熔盐是指无机盐的熔体，如碱金属、碱土金属的卤化物以及硝酸盐、硫酸盐等的熔体。广义的熔盐还包括氧化物熔体和熔融有机物。

熔盐在标准温度和大气压下为固态，而在温度升高到一定程度之后转化为液态。在特定的传热储热场合，可以根据工艺技术要求来选取不同类别的熔盐单体，也可以按照一定比例通过复配方式来制成性能稳定的混合共晶盐，以完成特定的传热储热任务。

看似普通的熔盐

如果利用弃风、弃光的电能以及“低谷电”来加热熔盐，从而把这些电能转变为热能存储起来，在用电高峰时再把这些热能利用起来，这样就可以通过供热系统来替代燃煤（或天然气）锅炉进行供暖了。这样既提高了电网的稳定性，又改善了大气环境，同时还可以缓解气荒和降低运营成本。

熔盐储能热电解耦系统原理

3、熔盐储热的优势有哪些

在整个工作温度范围内，熔盐始终保持液态，吸收电能、辐射能等能量，当环境温度低于熔盐温度时，再将热能释放出来，从而实现在升温或降温过程中的温差存储热能。

因具有较宽液体温度，储热温差大、储热密度高、传热性能好、工作状态稳定、成本低等优势，适合大规模储热，单机可实现100兆瓦时以上的储热容量，成为储能界一匹“黑马”。

综合来讲，熔盐储热优势具体体现在以下几点：

（1）储热功率大，可以实现百兆瓦级储能。例如甘肃省金昌市高温熔盐储能绿色调峰电站储能规模达到600MW/3600MWh；

（2）储热时间长，可以实现单日10h以上的储热能力。敦煌百兆瓦熔盐塔式光热电站的熔盐储热时间可以达到11个小时，远远高于当前2-4小时的配储比例要求；

（3）储热参数高，熔盐储热温度可达595℃或更高，放热蒸汽参数可以达到亚临界参数，能驱动汽轮机进行发电；

（4）储热速度快，可以满足负荷大幅度波动的调节需求；

（5）储热效率高，接近抽水蓄能综合效率，能耗低；

（6）使用寿命长，熔盐储热系统使用寿命可达30年以上；

（7）系统运行灵活，模块化设计，储热功率模块和容量模块相互独立，储热过程和发热过程相互独立，运行灵活，且可根据需求定制储热方案；

（8）运行安全可靠，带有二元硝酸盐的储热是一种安全性较高的储热方式。自1982年4月美国SOLAR ONE以来，全球669万千瓦的太阳能热发电装机还未发生过类似锂电爆炸等安全性事故，是一种高安全性的储能方式；

（9）环保安全，不产生污染排放。

4、熔盐储热的应用领域与案例

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；

如果需要存储的是热能，在升温和降温过程中的温差实现热能存储，整个过程是“热能-电能”的转换，当需要发电时，高温罐熔盐可以泵出，与水换热产生蒸汽，推动汽轮机发电，损耗低、效率高。

熔盐储能可应用在采用热能发电的场景中，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）光热发电系统中的应用：熔盐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，促进电网稳定输出。对于光热发电来说，应用较多的为二元熔盐。常用的二元熔盐为60%的硝酸钠和40%的硝酸钾的混合物。

2）为工业生产提供热能：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）发电站中储能：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。

5、熔盐储热的未来发展前景

当前，在我国“30·60”双碳目标引领下，在充分利用绿色能源，自然无限量能量，也就是所说的跨季节储热方面，太阳能和风能利用具有很大的发展潜力和工程价值。

我国目前建成规模最大、吸热塔最高、可24小时连续发电的100兆瓦级熔盐塔式光热电站——甘肃敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站，在占地7.8平方公里的发电站厂区内，140多万平方米的定日镜以同心圆状围绕着260米高的吸热塔。

白天定日镜就会将光线反射集中到吸热塔顶部，对熔盐进行加热，其中一部分热熔盐进入蒸汽发生器系统产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，一部分热量存储在熔盐罐中，为夜晚满负荷发电积蓄能量。

通过聚光吸热、储能换热等环节，这座电站年发电量达3.9亿千瓦时，每年可减排二氧化碳35万吨，释放相当于1万亩森林的环保效益，同时可创造经济效益3亿至4亿元。

该项目的成功并网投产，意味着中国光热发电企业已掌握建设大规模熔盐塔式光热电站的核心技术，也为中国光热发电企业立足国内、迈向国际新能源市场积累了雄厚的技术储备，是我国光热发电产业发展史上重要的里程碑。

国家首批利用太阳能热发电项目——新疆首个光热发电示范项目，由中国能建承建的新疆哈密熔盐塔式50MW光热发电站，该项目首创了双热熔罐的配置，高效利用吸热塔中的熔盐吸收太阳光热量，将约290摄氏度的熔盐加热成565摄氏度的高温熔盐，再经过热能交换产生高温高压蒸汽，推动汽轮发电机发电，

并配置13小时储热系统，确保机组24小时连续稳定运行，提高了机组的可靠性和灵活性。

该项目每年可提供1.98亿度的清洁电力，对促进太阳能热发电国产化进程、改善地区能源结构、带动当地相关产业经济发展具有十分重要的意义。

同类型的工程，目前有世界上投资规模最大、装机容量最大、熔盐罐储热量最大的“光热+光伏”混合发电项目，也是“一带一路”建设的典型工程——阿联酋迪拜950兆瓦光热光伏电厂项目，占地面积44平方公里，相当于6000多个足球场大，实现了“光热发电技术”和“光伏发电技术”的结合，通过塔式和槽式光热机中安装的7万片集热镜，将大面积的阳光反射并汇聚到太阳能收集装置，在太阳能的加热下，收集装置中的熔盐升温并熔化为液体，流入高温熔盐罐中储存。

需要发电时，高温熔盐罐中的熔盐将水加热形成蒸汽带动发电机发电。与普通光伏电站仅能在光照充足时工作不同，该光热电站项目的一大特点是能够大量储存阳光充沛时产生的热能，并在夜间或阴天时提供稳定的电力，做到24小时连续稳定地将太阳能转化为电能。项目建成后可为迪拜32万户家庭提供绿色能源，每年可减少160万吨碳排放。

还有目前世界最大容量的熔盐塔式光热电站——摩洛哥努奥三期项目，坐落在1430公顷荒漠地带中，有65万块光伏镜面装置，该项目不仅是中摩‘一带一路’建设最大的合作项目，也是摩洛哥境内最大的工程项目。规划项目完全建成后，供应摩洛哥近50%的电力需求，摆脱其能源困境。

熔盐以其独特的储能优势，迅速成为新能源发展中的一颗新星。“用盐取暖”方兴未艾，“用盐发电”已成为光热电站的标准配置。熔盐储能可以参与火电机组灵活性改造、利用谷电加热熔盐蓄热工业供汽、利用谷电加热熔盐蓄热集中供暖（“煤改电”）、利用弃风、弃光电加热熔盐蓄热供暖、工业余热利用等，熔盐储热还可用于海水淡化、稠油开采、电网移峰填谷、分布式能源等多个领域，具有广阔的发展前景。

在“30 60”双碳目标背景下，发展以新能源为主体的新型电力系统成为我国能源行业的时代需要。新型储能是支撑构建新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型和保障能源安全具有重要意义，已成为大局所需、大势所趋、行业所向，正迎来规模化、融合化、数字化发展的大潮。