長時(shí)儲(chǔ)能是未來新型電力系統(tǒng)的重要方向。當(dāng)前發(fā)電側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能時(shí)長大多在2小時(shí)左右,可以一定程度上緩解棄電現(xiàn)象,但不能完全實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”。采用長時(shí)儲(chǔ)能可以更好調(diào)節(jié)電力供需,同時(shí)可以更加充分利用峰谷電價(jià)提高利潤。根據(jù)美國電力研究院(EPRI),持續(xù)放電時(shí)間為4小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的獲得利潤是持續(xù)放電時(shí)間20小時(shí)的長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的76%。
熔鹽儲(chǔ)能是長時(shí)儲(chǔ)能的一種技術(shù)路線,規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)跨越式增長。熔鹽儲(chǔ)熱通過加熱熔鹽完成儲(chǔ)能,敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站的熔鹽儲(chǔ)熱時(shí)間可以達(dá)到11個(gè)小時(shí)。截至2021年底,我國太陽能熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為538MW,根據(jù)我們不完全統(tǒng)計(jì),2022年招標(biāo)/簽約/建設(shè)中的熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目達(dá)16個(gè),總裝機(jī)規(guī)模達(dá)3074MW。
▲各種儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比
熔鹽儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì):①儲(chǔ)能規(guī)模大:熔鹽儲(chǔ)熱規(guī)模通常在幾十兆瓦到幾百兆瓦之間,例如甘肅省金昌市高溫熔鹽儲(chǔ)能綠色調(diào)峰電站儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)到600MW/3600MWh;②儲(chǔ)能時(shí)間長:熔鹽儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)單日10小時(shí)以上的儲(chǔ)熱能力,敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站的熔鹽儲(chǔ)熱時(shí)間可以達(dá)到11個(gè)小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前2-4小時(shí)的配儲(chǔ)比例要求;③壽命長:熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目壽命在25年左右;④環(huán)保安全:不產(chǎn)生污染排放。
熔鹽儲(chǔ)能局限性:①成本較高:已投運(yùn)的裝機(jī)110MW配10小時(shí)儲(chǔ)能的新月沙丘熔鹽塔項(xiàng)目的總投資額約8億美元(約合人民54億元),據(jù)此計(jì)算投資成本在500萬/MWh左右,據(jù)《電化學(xué)與蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用》測(cè)算,在不考慮能量損失的情況下熔鹽儲(chǔ)熱度電成本約0.443元/kWh,則在50%轉(zhuǎn)化效率的情況下度電成本約0.886元/kWh。②能量利用率較低:在換熱系統(tǒng)中高溫熔鹽與水換熱,產(chǎn)生水蒸汽,驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)工作階段能量浪費(fèi)較多,效率較低。③熔鹽具有腐蝕性:熔鹽中含有的氯化鹽、碳酸鹽、硝酸鹽對(duì)熔融罐、管道等設(shè)備具有一定腐蝕作用。
熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景:光熱發(fā)電+供熱供汽+火電靈活性改造。①光熱發(fā)電:二元鹽(60%硝酸鈉+40%硝酸鉀)是目前多數(shù)光熱電站選用的傳儲(chǔ)熱工質(zhì),截至2021年末,熔鹽儲(chǔ)能在全球儲(chǔ)能市場(chǎng)中累計(jì)規(guī)模占比1.6%,在國內(nèi)累計(jì)規(guī)模占比1.2%。②清潔供熱供汽:熔鹽蓄熱技術(shù)利用谷電或工業(yè)余熱等加熱熔鹽進(jìn)行供暖,供暖運(yùn)行成本根據(jù)峰谷電價(jià)不同在13~18元/m2,還可以服務(wù)需求更加多樣化的工業(yè)蒸汽市場(chǎng)。③火電靈活性改造:蒸汽加熱熔鹽儲(chǔ)能的火電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)與現(xiàn)有的火電機(jī)組調(diào)峰技術(shù)相比,具有能耗低、機(jī)組運(yùn)行更節(jié)能可靠,改造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
原標(biāo)題: 熔鹽儲(chǔ)熱:長時(shí)儲(chǔ)能賽道的潛力路線