熔融鹽儲能技術及應用現(xiàn)狀講解

1、熔融鹽儲能技術及應用現(xiàn)狀隨著全球新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，風力發(fā)電與太陽能等隨機性和間歇性很強的發(fā)電方式對電網(wǎng)的正常運行管理提出了相當高的挑戰(zhàn)，相應地，各類儲能（儲熱）技術也逐漸納入了人們的視角。熔融鹽儲能技術是利用硝酸鹽等原料作為傳熱介質(zhì)，通過新能源發(fā)出的熱能與熔鹽的內(nèi)能轉換來存儲或發(fā)出能量，一般與太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)結合，使光熱發(fā)電系統(tǒng)具備儲能和夜間發(fā)電能力，滿足電網(wǎng)調(diào)峰需要，具有很強的經(jīng)濟優(yōu)勢，已經(jīng)在西班牙、意大利等歐洲地區(qū)和部分北美地區(qū)等發(fā)達國家得到了實際的商業(yè)化應用。一、熔融鹽介紹1.1熔融鹽的特性熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，通常說的熔融鹽是指無機鹽的熔融體，廣義上的熔融鹽還包括氧化物熔體及熔

2、融有機物。除了單一無機鹽外，將同一類熔融鹽按照一定比例混合，或者將不同種類的熔融鹽按照一定的配方混合，可以形成多種新型混合共晶熔融鹽。這些混合熔融鹽可以根據(jù)成分配比的不同，獲得各種熔點和使用溫區(qū)的熔融鹽工質(zhì)，能夠避免硝酸鹽使用溫度低、氯化鹽熔點溫度高等缺點，同時保留熔融鹽熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好、飽和蒸汽壓低、比熱容大等一系列優(yōu)點，因此在工業(yè)上獲得了廣泛應用。目前，尋找性能優(yōu)越的混合熔融鹽成為熔融鹽傳熱蓄熱研究的主要方向之一。熔融鹽有不同于水溶液的諸多性質(zhì)，主要包括：熔融鹽為離子熔體，通常由陽離子和陰離子組成，具有良好的導電性能，其導電率比電解質(zhì)溶液高1個數(shù)量級；具有廣泛的使用溫度范圍，通常的熔

3、融鹽使用溫度在3001000c之間，新研發(fā)的低熔點混合熔融鹽使用溫度更是擴大到了601000C；飽和蒸汽壓低，保證了高溫下熔融鹽設備的安全性；熱容量大；對物質(zhì)有較高的溶解能力；低粘度；化學穩(wěn)定性好；原料易獲得，價格低廉，與常見的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)一一導熱油和液態(tài)金屬相比，絕大多數(shù)熔融鹽的價格都非常低廉，且容易獲得。這些優(yōu)異的特性使熔融鹽被廣泛用作熱介質(zhì)、化學反應介質(zhì)以及核反應介質(zhì)，尤其近些年來在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，熔融鹽得到了廣泛的應用。1.2熔融鹽的種類熔融鹽作為傳熱介質(zhì)既可以達到較高的工作溫度又具有蓄熱功能，又可以克服由于云遮帶來的蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定等問題，是目前應用較多、較為成熟的傳熱蓄熱材料

4、。最常見的熔融鹽是由堿金屬或堿土金屬與鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽組成。下面分別介紹幾種常見的熔鹽。1）碳酸鹽。碳酸鹽價格不高，熔解熱大，腐蝕性小，密度大（相對密度約為2）,是很有希望的相變材料。碳酸鹽按不同比例混合可以得到不同熔點的共晶混合物。其中，碳酸鉀和碳酸鈉共晶混合物是很有應用前景的碳酸鹽混合物。碳酸鹽的缺點是熔點較高而且液態(tài)碳酸鹽的黏度大，有些碳酸鹽容易分解，這就限制了碳酸鹽的廣泛應用。2）氯化物。氯化物種類繁多，價格一般都很便宜，可以按要求制成不同熔點的混合鹽，而且相變潛熱比較大。氯化物作為熔融鹽缺點是其工作溫度上限較難確定，而且大多腐蝕性強。3）氟化物。氟化物主要為堿

5、金屬及堿土金屬氟化物，是非含水鹽。由于氟化物常具有很高的熔點及很大的熔融潛熱，所以它們常常作為高溫型儲熱材料使用。熔融狀態(tài)氟化物具有蒸氣壓力低，傳熱性能好，與空氣、水都不發(fā)生劇烈反應，和金屬容器材料的相容性較好等優(yōu)點。它的缺點主要有兩點：一是由液相轉變?yōu)楣滔鄷r體積形變大，如LiF高達23%;二是熱導率低。4）硝酸鹽在冶金工業(yè)中常用于鋼和輕合金的處理，大多數(shù)硝酸鹽的熔點在300c左右。主要的優(yōu)點是價格低、腐蝕性小及在500c以下不會分解。對混合硝酸鹽熔鹽的研究比較成熟，目前已成功應用在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中?，F(xiàn)在，高溫熔鹽已由空間發(fā)電發(fā)展到地面太陽能電站發(fā)電。運用高溫硝酸熔鹽發(fā)電可以使太陽能電站操作

6、溫度提高到450-50OC,這樣就使得蒸汽輪機發(fā)電效率提高到40%。此外,運用熔融鹽也可以使儲熱效率提高2.5倍，從而減小蓄熱容器的體積。表1為常見的無機鹽儲能材料的熱物理特性。衰1無機鹽腐靛材料的醐理性質(zhì)*/,c(kJ知他/斷1nc9193a-1945KF452-2310MgCisTU452-2140hiaMOj3071720.522SDL迎上577257-2220054275.7202533KOH3S01497o.s2044LiOH471676-143050%NaCl+50%MgCla2734290.96224095.4%NaCI+46%CiA67D191CI.612260LiOH+LiF

7、7Q011631.20115037%LiCI*63%LiOH5354B511D1550NajCOj-BaCO/MgOO0"SO41646.02600、熔融鹽儲能系統(tǒng)的技術現(xiàn)狀目前使用的儲能方法和技術主要分為四類：機械儲能主要包括利用物體的勢能和動能蓄能，壓縮空氣儲能也是勢能的一種方法；電化學儲能主要采用電化學方法通過蓄電池儲能；電磁儲能利用超導原理和電荷吸附原理，如超導磁儲能和超級電容儲能等；蓄熱儲能就是采用不同材料在不同溫度段下所具有的蓄熱能力，達到蓄熱和放熱的目的。不同的儲能方式可以用于不同方面。四種儲能的方法及其技術特點見下表2。類型形式功率咖轉換時間應用抽水蓄能1003001

8、2110分線日負荷調(diào)V、削頻、系統(tǒng)備用機械能勢能蓄能0.1-L5>24分級短時負荷調(diào)節(jié)展縮空氣10T00冽分緞負荷調(diào)打、系統(tǒng)備用飛輪蓄能OUT51/16秒緞調(diào)頻、電能質(zhì)埴調(diào)節(jié)電化學能各類電池0.001->1秒級電能質(zhì)量調(diào)出、-用靠性調(diào)節(jié)、頻率控制、系統(tǒng)備用、黑出動電磷希能超級電容0.OOL-Q.1<1/60蠅秒線電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性超導蓄能0.O1-1<1/12毫秒投電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性儲熱蓄能熔鹽蓄熱1-3W>1分級H負荷調(diào)皆表2四種儲能的方法及其技術特點2.1 熔融鹽蓄熱儲能的方式作為新型的儲熱蓄能，熔融鹽儲能技術是目前國際上最為主流的高溫蓄熱

9、技術之一，具有成本低、熱容高、安全性好等優(yōu)點，已在西班牙等國的太陽能光熱發(fā)電中得到了實際應用。常用的高溫蓄熱材料可分為顯熱式、潛熱式和混合式。顯熱儲能主要是通過某種材料溫度的上升或下降而儲存熱能，是目前技術最成熟、材料來源最豐富、成本最低廉的一種蓄熱方式。顯熱儲能包括雙罐儲能（導熱油、熔融鹽）、水蒸氣儲能、固體儲能（混凝土、陶瓷）、單罐斜溫層儲能（導熱油、熔融鹽）等。潛熱儲能主要是通過蓄熱材料發(fā)生相變時吸收或放出熱量來實現(xiàn)能量的儲存，包括熔鹽相變儲能、熔鹽+無機材料復合相變儲能等。潛熱式高溫蓄熱材料雖然存在著高溫腐蝕、價格較高等問題，但其蓄熱密度高，蓄熱裝置結構緊湊，而且吸熱一放熱過程近似等溫

10、，易于運行控制和管理。高溫熔鹽作為潛熱蓄熱相變材料的一種，同時又能形成離子液體，具有許多低溫蓄熱材料所沒有的特點，因而引起人們極大的關注?；旌蟽δ芫褪菍@熱儲能、潛熱儲能等方式結合起來，以取得最好的經(jīng)濟性。混合儲能包括相變儲能+斜溫層儲能、相變儲能+混凝土儲能等。單.燈獻一圖1三種儲能方式的使用溫度2.2 熔融鹽蓄熱儲能的技術手段結合不同的儲能方式，可將熔融鹽實現(xiàn)蓄熱儲能的技術手段分為塔式、直接蒸汽塔式和槽式三種。首先熔鹽塔式發(fā)電可持續(xù)24小時發(fā)電，可調(diào)峰調(diào)度，可完全取代傳統(tǒng)的煤、石油等能源，無需天然氣等其他輔助能源。塔式熱發(fā)電站中的吸熱器是將太陽能轉化為熱能的核心部件，采用熔融鹽作為傳熱介質(zhì)

11、，效率高、功率大、易于大容量蓄熱，可實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定大規(guī)模發(fā)電。該類型的發(fā)電站是未來最適宜商業(yè)化的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，但連續(xù)工作在非穩(wěn)態(tài)的高溫環(huán)境下，而且高溫時熔融鹽工質(zhì)具有一定腐蝕性，這就使得吸熱器很容易發(fā)生故障，其中最常見的故障就是過熱。吸熱器發(fā)生過熱將導致結構破壞、熔融鹽換熱工質(zhì)劣化等后果，直接影響電站的正常運行。直接蒸汽塔式發(fā)電不能儲熱，仍然需要一些輔助的能源，傳熱不穩(wěn)定，還面臨高壓、高應力的問題。槽式發(fā)電是兩次換熱，首先是導熱油和熔鹽，第二是熔鹽和水，它是世界上商界化運作最為成熟的一種發(fā)電模式，需要天然氣作為輔助能源。據(jù)美國可再生能源集團私募股權基金提供的資料，對熔鹽儲熱塔式、直接蒸汽塔

12、式及傳統(tǒng)槽式技術進行了如下對比：熔鹽儲熱塔式DS郵式。一體化的儲熱系統(tǒng)提供穩(wěn)定24小時發(fā)電；?？烧{(diào)度，可完全取代傳統(tǒng)化石能源；。無需天然氣即可提供穩(wěn)定不間斷電力，無需天然氣排放及管道許可，無需考慮燃料成本及成本變化；。技術已通過SolarTwo證明；。聯(lián)合技術公司提供技術擔保。無一體化儲熱系統(tǒng)，只能通過附加儲熱，增加的熱交換會導致系統(tǒng)效率降低；。需要天然氣預熱系統(tǒng)，對于選址及項目許可后困難，燃料費用有風險；。兩相蒸汽流動問題，不均勻的熱交換，系統(tǒng)高壓，水滴的產(chǎn)生，發(fā)電機組的損害；。高壓系統(tǒng)，管壁較粗，運維費用高。Ok體化儲熱系統(tǒng)，只能通過附加儲熱，增加的熱交換及較低的運營溫度會導致系統(tǒng)效率降低

13、；。導熱油作為傳熱介質(zhì)的局限性，每1MVW要1.6公里長的管道，需要極大的天然氣輔助熱源，導熱油本身后毒性，對環(huán)境小友好，較低溫度導致較低的蒸汽質(zhì)量；。是一個相對成熟的技術，但發(fā)電成本要圖出塔式不少表3熔鹽儲熱塔式、直接蒸汽塔式及傳統(tǒng)槽式的對比一方面，由于儲熱同儲熱介質(zhì)的溫差是成正比的，以導熱油作介質(zhì)，一般的槽式電站可實現(xiàn)390攝氏度左右的溫度，而塔式電站可實現(xiàn)溫度為560攝氏度，按此計算溫差，儲熱量相同情況下，槽式電站需要3倍以上的熔鹽才能達到同樣的儲熱小時數(shù)，這將導致成本上升很多。另外，在氣候寒冷的高海拔地區(qū)，100MW的槽式電站需要超過100公里長的集熱管，這些集熱管長期暴露于寒冷的環(huán)境

14、中，無法保溫，集熱管里的導熱油在晚上無法抽出，這時就變成了巨大的散熱場。運營方面，槽式電站在晚間為了保溫，需要輔助天然氣，其能耗占其白天收集能量的比例可達30限上。目前全球所有的在運行槽式電站沒有一個位于海拔超過2000米的地區(qū)。而對于熔鹽塔式，100MW勺熔鹽塔式電立僅僅需要600米的管道，所有的熔鹽管道都加了極厚的保溫層并位于建筑結構內(nèi)，管道里的熔鹽在晚上流回保溫能力強的罐內(nèi)。運營商無需天然氣或其他輔助燃料保溫。塔式熔鹽技術的優(yōu)點明顯，但技術難度較大，主要體現(xiàn)在對熔鹽的控制上，如何防止熔鹽的凝固，熔鹽傳輸管道萬一發(fā)生熔鹽凝固，對整個系統(tǒng)將造成巨大損失。但國內(nèi)外業(yè)內(nèi)目前普遍看好該技術的市場前

15、景，這已成為光熱發(fā)電未來發(fā)展的主流方向之一。三、熔融鹽儲能的應用現(xiàn)狀3.1 國外熔鹽儲能項目的應用介紹近幾年隨著歐美國家太陽能光熱發(fā)電的興起，熔融鹽作為一種蓄熱介質(zhì)也被廣泛應用。目前美國、德國、以色列、西班牙、南非、印度、中東等很多國家，都把熔融鹽作為蓄熱介質(zhì)應用到光熱發(fā)電儲能中去。熔融鹽具有廣泛的使用溫度，相對于其他的流體（有機物流體、水和液態(tài)金屬），它的使用范圍最廣，而且具有較低的蒸汽壓，特別是混合熔融鹽，蒸汽壓更低。由于具有較低的粘度，系統(tǒng)流動運行安全性較高，同時化學穩(wěn)定性好，特別是在高溫下使用狀態(tài)穩(wěn)定。因此，近幾年以來美國桑迪國家實驗室、可再生能源實驗室，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織

16、、印度科學技術部、以色列威茨曼研究院、法國阿海法等諸多大型研究院和企業(yè)都在致力于熔融鹽儲熱技術的開發(fā)。目前世界上已經(jīng)建設運行和正在建設中帶儲熱的光熱電站，儲熱時間已由過去的時、3小時到目前的6小時、9小時、十幾小時發(fā)展！這已經(jīng)在很大程度上提高了電站運行效率，同時意味著運作成本大幅度降低。以美國kanpah項目為例，該電站由BrightSoure公司施工建設，總裝機量超過380MW是目前世界上最大的太陽能塔式光熱電站。據(jù)統(tǒng)計，目前全球共建成105座太陽能光熱電站。這些電站幾乎全部采用熔融鹽儲熱，其具體配置為雙罐式結構，如下圖所示。其中加利福尼亞的SEGS曹式光熱電站已經(jīng)連續(xù)運行了30年，SEGS

17、t站之后美國又在西部沙漠地區(qū)建設了一大批光熱電站。3曲加同Starige.ryds圖2雙罐式熔鹽儲能結構圖2009年3月，西班牙Andasol槽式光熱發(fā)電成為全球首個配置熔鹽儲熱系統(tǒng)商業(yè)化運行的CSP電站以后。2010年，意大利國家電力集團建設運營的Archimede(阿基米德)電站包括面積為30000m2的反射鏡面、長達5400m的熔融鹽真空管、熱交換罐和渦輪發(fā)電機。反射鏡面將太陽能集中于真空管，加熱管中流動的熔融鹽，可使其溫度升高到550Co熔融鹽將熱量傳導給蓄水的熱交換罐，通過熱交換產(chǎn)生高溫、高壓的水蒸氣，最后帶動渦輪發(fā)電機發(fā)電。由于完全使用熔融鹽為導熱介質(zhì)，阿基米德電站蓄熱能力強，與普

18、通太陽能光熱發(fā)電站相比，即使在光照強度低的情況下，系統(tǒng)仍熔融鹽儲熱系統(tǒng)經(jīng)濟性分析。作為全球光熱發(fā)電技術的領先者，西班牙公司采用熔鹽儲熱技術在中東沙漠地區(qū)也建立了大批不同發(fā)電形式的光熱電站，而Gemasolar電站被認為是目前建設的最成功的一個。2011年7月初，總裝機19.9兆瓦的西班牙Gemasolar太陽能光熱電站順利完成了為期1個月的試運行，成功實現(xiàn)24小時不間斷發(fā)電，成為世界上首個能夠全天持續(xù)供電的商業(yè)化太陽能發(fā)電廠。該項目使用新型太陽熱發(fā)電技術(NewSolarThermalElectricityGenerationTechnology),利用融熔鹽為能量儲存與傳導載體。Gemaso

19、lar發(fā)電站的聚光系統(tǒng)由2600多個聚光鏡面板組成，散布在185公頃的空地上。單個鏡面板接收到的光能被積聚在中央的接收器，將熔鹽罐加熱，通過熱傳導形成高溫壓力蒸氣，推動渦輪機發(fā)電。光照充足時產(chǎn)生的多余能量被熔鹽罐儲存，在缺少陽光的情況下釋放能量，可繼續(xù)向電網(wǎng)供電15小時，從而實現(xiàn)24小時全天候不間斷發(fā)電。2011年9月，一個由美國能源部助資助、名為太陽能儲存(SolarReserve)的項目在加利福尼亞啟動，該項目旨在為內(nèi)華達州一個名為CrescentDunes的太陽能熱電項目做能量儲存，希望解決太陽能發(fā)電的間歇性問題。CrescentDunes項目發(fā)電規(guī)模為110兆瓦，使用鏡面把太陽光反射到

20、陣列中央的一個中心接收塔上。中心接收塔上的蒸汽鍋爐將驅(qū)動渦輪機，從而產(chǎn)生清潔、可再生的電力。其實熔鹽太陽能儲存并不是什么新技術。早在20世紀70年代，美國能源部在莫哈韋沙漠(位于加利福尼亞州西南部)一個名為“SolarOne”的太陽能熱電廠項目中，就應用了這一技術。這次的SolarReserve項目就是借鑒了當時的經(jīng)驗。該熱電廠一直運行到20世紀80年代，到20世紀90代進行了改良并升級為“SolarTwo”,于1996年重新運作，并配備了當時最先進的太陽能熔鹽儲存設備。到了21世紀，太陽能熔鹽技術也隨之發(fā)展。當時負責太陽能儲存項目的Rocketdyne公司如今已被Pratt&Whit

21、neydivisionofUnitedTechnologies吞并，后者與美國可再生能源集團合作，共同負責這次的SolarReserve項目。據(jù)麻省理工科技評論(MITTechnologyReview)報道，美國加州Emeryville市的創(chuàng)新型儲熱技術公司Halotechnics正在向電網(wǎng)級能源存儲領域推進熔鹽儲熱技術的應用，其將建設一個示范級的能源存儲系統(tǒng)，為大規(guī)模能源存儲提供更廉價、更切實可行的解決方案，幫助電網(wǎng)接納更多不穩(wěn)定的可再生能源。Halotechnics已經(jīng)宣布與合作方簽署協(xié)議建設這樣一個1MW勺示范項目，采用熔鹽存儲技術。Halotechnics正在開發(fā)的是一種新的采用熔鹽化

22、學材料，能夠存儲各種電力能源的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用電力驅(qū)動的熱泵，熱泵可以將低品位的熱能收集，Halotechnics的創(chuàng)新在于開發(fā)一種熔鹽材料可以從現(xiàn)有的熱泵中存儲熱能。開發(fā)這種熔鹽通過采用自動化系統(tǒng)來混合各種不同的鹽，測試其混合物的性能，找到最合適的熔鹽混合物。挪威Yara(雅苒)國際集團是一家化肥和環(huán)境保護應用產(chǎn)品生產(chǎn)、開發(fā)及銷售的大型跨國企業(yè)，總部位于挪威首都奧斯陸，公司致力于可持續(xù)農(nóng)業(yè)、環(huán)境和安全以及高效工業(yè)的發(fā)展，在全球50多個國家建立了銷售網(wǎng)絡。2013年，Yara國際公司發(fā)現(xiàn)一種新的硝酸鉀、硝酸鈉和硝酸鈣的配比混合熔鹽擁有很特殊的熱存儲性能，并由此開發(fā)出一種新的熔鹽系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁

23、有多個創(chuàng)新點：第一，該產(chǎn)品大大降低了儲熱系統(tǒng)的成本，新加入的硝酸鈣在價格上要低于傳統(tǒng)的硝酸鉀和硝酸鈉，這使得整個儲熱系統(tǒng)的成本要低于傳統(tǒng)的二元儲熱材料組成的儲熱系統(tǒng)。第二，Yara國際完善的全球物流系統(tǒng)將可以保證供應鏈的可靠性，這將大幅度降低運輸成本。第三，該產(chǎn)品不含氯化物，將大大降低熔鹽的腐蝕性，這將使我們可以延長儲熱系統(tǒng)的使用壽命。第四，這種新的產(chǎn)品增大了熔鹽儲熱系統(tǒng)的有效溫度范圍，有效降低了熔鹽的熔點，約從傳統(tǒng)的220攝氏度降低至目前的131攝氏度，這將提升熔鹽的流動和儲熱性能。這種溫度的變化將有利于光熱發(fā)電項目的穩(wěn)定運行。這也是為何稱之為“新一代熔鹽”的主要原因。儲熱系統(tǒng)收益情況，原風

24、電場投資按照8000元/kW估算，運營期經(jīng)濟性評價參數(shù)按照常規(guī)風電項目經(jīng)驗參數(shù)測算。2014年1月，可持續(xù)技術開發(fā)商Abengoa獲得智利110MW超光光熱（CSP）電站的標案授權，這是Abengoa首次采用熔鹽傳熱儲熱的塔式技術開發(fā)商業(yè)化光熱電站。該聚光光熱電站將采用熔鹽發(fā)電技術，使得能源在沒有直接太陽能輻照的情況下存儲長達17.5個小時。Abengoa預計可以于2015年6月動工建設該電站，于2018年6月建成投運。3.2 國內(nèi)熔鹽儲能項目的應用介紹江蘇太陽寶新能源有限公司是國內(nèi)最早從事太陽能光熱發(fā)電儲能研發(fā)與制造的企業(yè)。通過多年的研發(fā)與實踐得出，熔融鹽作為蓄熱材料與其它材料相比較，熔融鹽

25、具有成本低、蓄熱溫度高、不易燃，具有很高的傳熱系數(shù)和熱容，是一種理想的蓄熱介質(zhì)。2010年6月份，江蘇太陽寶新能源有限公司進入太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)，開始了熔融鹽儲能技術的研發(fā)。2013年8月，中國第一座高溫熔融鹽儲能系統(tǒng)在太陽寶公司建成，儲熱達20MWh2014年3月份以來，熔鹽溫度再次提升至550度，經(jīng)過20多天的運行調(diào)試，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)健，各項指標正常，項目運行成功。該項目的成功運行，填補了國內(nèi)空白，標志著中國太陽能光熱發(fā)電已經(jīng)進入熔融鹽儲能時代，中國已經(jīng)成為少數(shù)幾個掌握高溫熔融鹽儲能技術的國家之一。首航光熱是目前亞洲地區(qū)唯一一家同時掌握槽式和塔式電站核心技術，已投產(chǎn)建成電站主要裝備太陽島整

26、島生產(chǎn)線，并具備大型光熱電站設計、采購、施工、調(diào)試、運營的EPC總承包能力并已實際參與多個光熱項目開發(fā)及投資的企業(yè)。由首航節(jié)能投資并由首航光熱公司EPC總承包白敦煌10MW容鹽塔式項目已完成所有前期工作，即將正式開工。該項目的建成，將成為亞洲首座、全世界第三座具備夜間連續(xù)發(fā)電能力的商業(yè)化塔式電站，結合首航光熱公司的技術和成本優(yōu)勢，將極大地有助于全面啟動國內(nèi)的光熱發(fā)電市場。2014年7月1日，中國廣核集團德令哈5萬千瓦光熱發(fā)電示范項目正式動工，成為我國首個正式開工建設的大型商業(yè)化光熱發(fā)電項目，該項目位于青海省德令哈市太陽能發(fā)電基地內(nèi)，規(guī)劃分兩期建設10萬千瓦槽式光熱發(fā)電項目。本期新建1座5萬千瓦

27、槽式太陽能熱發(fā)電站，采用高溫槽式導熱油聚光集熱技術，配套建設7小時熔融鹽儲能裝置，年發(fā)電量約為2.25億千瓦時。目前項目前期工作全部完成，具備全面開工建設條件，預計2016年10月建成投產(chǎn)。四、熔融鹽儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性分析4.1熔鹽材料成本熔鹽的成本是決定熔鹽能否作為蓄熱材料的先決條件，若材料成本比較高，用在太陽能熱發(fā)電就不現(xiàn)實。同時，溫度對系統(tǒng)操作成本也有很大影響，操作溫度高，高溫熔鹽蓄熱率高，系統(tǒng)發(fā)電效率也高，長期來說，就可以降低操作成本。表4列出的是當太陽能發(fā)電系統(tǒng)溫度從100c到200c變化時，各種高溫蓄熱材料蓄熱成本受溫度的影響。從表4可以看出，SolarSalt有最低的材料成本和蓄熱成

28、本，但它的熔點也最高，實際運用中需有熔點保護措施。HitecXI材料成本比較高，但在單位蓄熱成本方面比TherminolVPl低，當溫度升高200c時，僅為TherminolVP-l的70%。雖然Hitec的熔點比HitecXL高，但是它比HitecXL有更低的價格優(yōu)勢?？傮w比較，熔融鹽材料在經(jīng)濟性上是很有優(yōu)勢的。Hitec1422000.9310.7Solarsalt2202000.495.820011915.2混合物HitecXL120i2001,1915,2TherminolVP1表4幾種常見蓄熱材料成本整套儲熱系統(tǒng)的成本如表5所示。除熔融鹽材料本身的價格，系統(tǒng)的成本還包括了材料、施工和

29、人工等。根據(jù)單價-總價的一般規(guī)律，隨著儲熱系統(tǒng)容量的增加，盡管整體系統(tǒng)的造價很高，但單位成本卻在顯著下降，傾向于穩(wěn)定在31$/kWht附近，對比其他種類的儲能方式，儲熱系統(tǒng)的單位成本是相對較低的。子類儲熱容量/h13691215硝酸鹽材料2208651213025195372604932562儲熱罐838240546386842927511484絕緣層300608974130019472280基質(zhì)5189841653227332163823姆執(zhí)落419541954195545373409228硝酸鹽泵6928121383164720632629輔助系統(tǒng)875155125873705498962

30、01總計96261706628453407575488068206單位成本/S/kWht65.6338.79onqq30.8831.183100表5熔融鹽儲熱系統(tǒng)整體成本（1000$）4.3風電儲熱經(jīng)濟性分析由于風電的隨機性、間歇性甚至“反調(diào)峰”特性，導致電網(wǎng)對風電場采取經(jīng)常性的限電措施，風電場限電“棄風”，實際發(fā)電量遠遠低于設計的等效滿負荷發(fā)電小時數(shù)，產(chǎn)生風電的“消納”問題。2012年，我國全年“棄風”損失電量約有200億kW-h,風能資源浪費嚴重，風電開發(fā)商為此遭受巨大經(jīng)濟損失。在這種情況下，國內(nèi)建設了多種風電場儲能系統(tǒng)示范項目，然而由于現(xiàn)有項目主要基于電池儲能系統(tǒng)，所以成本相對較高，接近5000元/kW-h。相比而言，儲熱系統(tǒng)具備明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。由于風電場儲能不能產(chǎn)生新的能源，只是將“棄風”轉化為熱能存儲起來，在目前電力市場和風電政策下，風電場儲熱的效益主要體現(xiàn)在減小風電場“棄風”帶來的電量和收入損失。由于增加了儲熱設備投資，在未限電條件下，原風電場的收益下降，但隨著限電比例增加，儲熱系統(tǒng)的效益開始顯現(xiàn)，能夠明顯降低限電帶來的收入損失；在風電場限電比例13.5%時，配置儲能系統(tǒng)和未配置儲能系統(tǒng)的風電場具有相同的收益率；隨著限電比例的增加，配