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8月26日，北京工業大學機械與能源工程學院教授、院長助理張燦燦做了題為《熔鹽長時儲能技術的應用場景及研究進展》的主題報告演講。

以下(xia)內容(rong)根據大會發(fa)言(yan)整理，僅供(gong)參考(kao)。

大(da)家好，非常榮幸能(neng)(neng)在這(zhe)里向大(da)家匯報(bao)一(yi)(yi)下我(wo)們課(ke)題組(zu)在熔鹽長時儲能(neng)(neng)方面的一(yi)(yi)些(xie)研究進展，這(zhe)可能(neng)(neng)有別(bie)于前面一(yi)(yi)些(xie)儲能(neng)(neng)技術，前面是電(dian)化學儲能(neng)(neng)、壓(ya)縮(suo)空氣(qi)儲能(neng)(neng)，我(wo)們是儲熱技術。

我的(de)(de)(de)(de)(de)(de)匯報(bao)分(fen)三方面，首先給(gei)大(da)家(jia)介紹(shao)一下(xia)什么是(shi)熔(rong)鹽(yan)，熔(rong)鹽(yan)在常(chang)溫下(xia)是(shi)粉末狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，比如我們吃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)食鹽(yan)，也(ye)可以(yi)是(shi)熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)材料。在高溫下(xia)慢(man)慢(man)溶化變成液體，現在主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)儲能技術(shu)是(shi)用熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顯熱儲熱。我們對熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定(ding)義，通(tong)常(chang)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)兩種(zhong)或者兩種(zhong)以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無機鹽(yan)，通(tong)過一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比例得(de)到(dao)一個共(gong)晶(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)，這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)可以(yi)降(jiang)低熔(rong)點，比分(fen)解溫度(du)要高，進(jin)一步拓寬了液體溫度(du)范圍，增加了儲能密度(du)。

現有(you)的(de)(de)熔(rong)鹽儲熱(re)主要是雙罐高(gao)(gao)溫熔(rong)鹽液體顯熱(re)儲熱(re)，是低成(cheng)本(ben)壽命大容量長時儲能技(ji)術。熔(rong)鹽儲能主要優點：儲能密度高(gao)(gao)、儲能成(cheng)本(ben)低。與電化學儲能成(cheng)本(ben)低，它的(de)(de)傳熱(re)系數高(gao)(gao)，可以(yi)精確的(de)(de)控(kong)制熔(rong)鹽的(de)(de)進(jin)(jin)出口溫度，調控(kong)它的(de)(de)儲熱(re)或者(zhe)進(jin)(jin)熱(re)的(de)(de)速(su)率(lv)。

熔鹽儲能(neng)(neng)(neng)在“雙碳(tan)”目標(biao)中將發(fa)揮重要(yao)作用。現有(you)的儲能(neng)(neng)(neng)技術主要(yao)以抽水蓄能(neng)(neng)(neng)為主，單(dan)單(dan)依靠抽水蓄能(neng)(neng)(neng)沒(mei)有(you)辦法完全滿足我國將來在“雙碳(tan)”目標(biao)下對(dui)儲能(neng)(neng)(neng)的需求(qiu)，就迫(po)切需要(yao)發(fa)展除了抽水蓄能(neng)(neng)(neng)之外的新(xin)型低(di)成本大容量的長時儲能(neng)(neng)(neng)技術。

熔(rong)鹽儲能(neng)可(ke)以(yi)應(ying)用在哪些(xie)方面？比如(ru)供(gong)(gong)電(dian)(dian)側，太陽能(neng)光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)、火電(dian)(dian)廠深度調(diao)峰和改造。電(dian)(dian)網側，比如(ru)我們用熱(re)泵儲電(dian)(dian)還(huan)有壓縮空氣(qi)儲能(neng)電(dian)(dian)站里都可(ke)以(yi)用到熔(rong)鹽。用戶側，給企(qi)業供(gong)(gong)熱(re)、供(gong)(gong)冷、供(gong)(gong)氣(qi)都可(ke)以(yi)。根據統計數據顯示，一半以(yi)上(shang)的能(neng)源(yuan)都是(shi)以(yi)熱(re)能(neng)的形式(shi)消耗，所以(yi)熔(rong)鹽儲能(neng)將來在能(neng)源(yuan)里將會發揮非常(chang)重(zhong)要的作用。

接下(xia)(xia)來給(gei)大家介紹一下(xia)(xia)熔鹽(yan)儲能的應用場景。

熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲熱(re)在太(tai)陽(yang)能光(guang)(guang)熱(re)電(dian)站里廣泛應用(yong)，這(zhe)和光(guang)(guang)伏的(de)(de)(de)區別(bie)是光(guang)(guang)伏相當于(yu)是把(ba)太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)能直接轉換(huan)(huan)成電(dian)能，光(guang)(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)有(you)一(yi)個聚光(guang)(guang)集熱(re)，把(ba)太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)熱(re)量儲存(cun)在熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)里，通過換(huan)(huan)熱(re)器產生高溫高壓的(de)(de)(de)蒸汽，再推汽輪機做功。光(guang)(guang)電(dian)發(fa)(fa)熱(re)有(you)一(yi)個非常大(da)的(de)(de)(de)優勢(shi)是自帶儲能屬性，可(ke)(ke)以(yi)實現一(yi)天24小(xiao)時(shi)連續發(fa)(fa)電(dian)，沒有(you)太(tai)陽(yang)時(shi)也可(ke)(ke)以(yi)發(fa)(fa)電(dian)。太(tai)陽(yang)能光(guang)(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)和熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲能結合(he)起來，可(ke)(ke)以(yi)提供連續、穩定(ding)、可(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)符合(he)用(yong)戶(hu)要求(qiu)的(de)(de)(de)高品質的(de)(de)(de)電(dian)能。這(zhe)是太(tai)陽(yang)能光(guang)(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)的(de)(de)(de)特點(dian)。

太(tai)(tai)陽能光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)主要(yao)分(fen)以下幾方面：主要(yao)有(you)槽式、塔(ta)式、線性(xing)菲涅式、蝶(die)式等。熔鹽既作(zuo)(zuo)為傳熱介(jie)質(zhi)又作(zuo)(zuo)為蓄(xu)熱介(jie)質(zhi)，西班牙、美國(guo)(guo)的(de)太(tai)(tai)陽能光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)建設比(bi)較早，我們國(guo)(guo)家2016年開始陸續建設熔鹽儲熱傳熱太(tai)(tai)陽能光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)站(zhan)，一(yi)般位于我國(guo)(guo)西北地區，比(bi)如(ru)青海、新疆、甘肅。全世界首座(zuo)(zuo)也是(shi)我國(guo)(guo)第一(yi)座(zuo)(zuo)，線性(xing)菲涅熔鹽傳熱蓄(xu)熱電(dian)(dian)站(zhan)在敦煌建成的(de)。太(tai)(tai)陽能光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)自帶(dai)儲能，具有(you)可(ke)以參與(yu)調(diao)峰調(diao)頻，可(ke)以實(shi)現24小時連續發(fa)電(dian)(dian)。這是(shi)光(guang)伏、太(tai)(tai)陽能發(fa)電(dian)(dian)最大的(de)不(bu)同(tong)。

2024年3月底(di)，我國在(zai)建(jian)和擬建(jian)的(de)光熱發(fa)電項目，紅色是光電發(fa)熱裝機容(rong)量，總(zong)共(gong)(gong)在(zai)建(jian)的(de)超過40多(duo)個，總(zong)共(gong)(gong)4800MW，基(ji)本在(zai)2025年要建(jian)成。

熔鹽可以(yi)用于(yu)電(dian)加熱(re)的(de)熔鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)聯(lian)合儲(chu)(chu)(chu)能(neng)電(dian)站，把棄(qi)風棄(qi)光的(de)電(dian)儲(chu)(chu)(chu)存起來(lai)，做成一個調(diao)峰儲(chu)(chu)(chu)能(neng)電(dian)站。氣體壓(ya)縮熱(re)泵加熱(re)熔鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)發電(dian)，實現(xian)和抽水蓄(xu)能(neng)相當的(de)效率、儲(chu)(chu)(chu)能(neng)密度和壽命。對于(yu)熱(re)泵儲(chu)(chu)(chu)電(dian)，德國、美國、英國等研究較早。美國現(xian)在已經建成示(shi)范項目，但沒有(you)報道相關數據。

熔(rong)鹽的(de)(de)另(ling)外一(yi)個(ge)重要應用場景是在火(huo)(huo)電(dian)(dian)靈活(huo)性改造(zao)，隨著我(wo)(wo)國可(ke)再(zai)生能(neng)源裝機(ji)容量增加(jia)，發電(dian)(dian)量上(shang)升，需(xu)要對(dui)火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)的(de)(de)負(fu)荷(he)進(jin)行(xing)調(diao)(diao)節。這個(ge)調(diao)(diao)節有(you)很多種(zhong)方法，比如(ru)提升了(le)火(huo)(huo)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)的(de)(de)爬(pa)坡(po)速率、增加(jia)調(diao)(diao)節能(neng)力(li)等等。儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)技術已經成為(wei)火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)實現熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)解耦和火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)靈活(huo)改造(zao)。主要的(de)(de)技術特點是：將(jiang)汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)抽出存儲(chu)(chu)(chu)，減少蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)做(zuo)功，實現降負(fu)荷(he)。在高峰(feng)時間可(ke)以(yi)把抽出來的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)返回到機(ji)組(zu)做(zuo)功。為(wei)什么說熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)在火(huo)(huo)電(dian)(dian)靈活(huo)性改造(zao)非(fei)常適合(he)？這是由于(yu)火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)參數(shu)和熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)參數(shu)非(fei)常匹配，現在我(wo)(wo)們課(ke)題(ti)組(zu)也研發出了(le)一(yi)系列(lie)600多度(du)的(de)(de)熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)材料。高溫蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)是實現火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)深度(du)調(diao)(diao)峰(feng)最有(you)潛力(li)的(de)(de)。對(dui)于(yu)600兆瓦的(de)(de)機(ji)組(zu)，我(wo)(wo)們通(tong)過不同的(de)(de)技術路線進(jin)行(xing)了(le)研究。通(tong)過理論(lun)(lun)計算(suan)，不論(lun)(lun)是電(dian)(dian)加(jia)熱(re)(re)(re)熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)還是主蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)、再(zai)熱(re)(re)(re)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)，都可(ke)以(yi)實現靈活(huo)調(diao)(diao)節目標降低15%。從綜合(he)發電(dian)(dian)煤耗(hao)來說，通(tong)過再(zai)熱(re)(re)(re)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)抽氣，深度(du)調(diao)(diao)峰(feng)系統是最優(you)的(de)(de)方案。熔(rong)鹽儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(re)在火(huo)(huo)電(dian)(dian)廠(chang)(chang)靈活(huo)性改造(zao)中已有(you)兩個(ge)示(shi)范工程應用，一(yi)個(ge)是江蘇國信靖(jing)江，還有(you)一(yi)個(ge)是華能(neng)魏家(jia)峁電(dian)(dian)廠(chang)(chang)。

谷(gu)電或棄風棄光(guang)電加熱(re)熔(rong)(rong)(rong)鹽儲熱(re)供熱(re)可以把便宜的(de)(de)谷(gu)電或棄風棄光(guang)電儲存在(zai)熔(rong)(rong)(rong)鹽中(zhong)，需(xu)(xu)要的(de)(de)時候再釋放出去。這(zhe)只是針對需(xu)(xu)要用(yong)(yong)熱(re)的(de)(de)用(yong)(yong)戶，比較經濟劃(hua)算，我們(men)也計算了不同的(de)(de)供暖(nuan)成(cheng)本(ben)，得到的(de)(de)結論是谷(gu)電價格(ge)兩毛以下(xia)比較經濟劃(hua)算。這(zhe)是現在(zai)建(jian)成(cheng)的(de)(de)用(yong)(yong)谷(gu)電或棄風棄光(guang)電加熱(re)熔(rong)(rong)(rong)鹽供暖(nuan)的(de)(de)示范工程(cheng)。

同時也可以用太陽能/余熱(re)(re)加熱(re)(re)熔鹽蓄(xu)熱(re)(re)功能系(xi)統(tong)，可以實現分布式蓄(xu)熱(re)(re)技術，用戶用能的(de)匹(pi)配(pei)。這是我們(men)在河(he)北(bei)臨城建成的(de)示范工程，也是中(zhong)英國際合作項目(mu)，已經通過國家科技部的(de)驗(yan)收。

熔鹽儲熱也可以在壓(ya)縮空(kong)氣中進行應用，現(xian)有(you)的(de)壓(ya)縮空(kong)氣儲熱主要是導熱油(you)和水，如果壓(ya)縮空(kong)氣儲熱溫(wen)度(du)需要到350度(du)的(de)，可以用低溫(wen)熔鹽進行儲存，那(nei)么壓(ya)縮空(kong)氣儲能效率(lv)可以提高3-6%。

現在熔鹽(yan)儲熱總裝機能量大概21GWh，根據國際可再生能源署預(yu)測，2030年最高(gao)到631GWh。

接下來(lai)匯(hui)報一下我們(men)團隊(dui)在熔鹽儲(chu)熱(re)方面的一些研究。

我們(men)的研(yan)究主要(yao)通過以下(xia)三方(fang)面：熔鹽制備與熱(re)物性(xing)測試、熔鹽對流(liu)換(huan)熱(re)性(xing)能研(yan)究、系統示范工程應(ying)用。

低(di)(di)熔(rong)點寬溫域低(di)(di)成(cheng)本低(di)(di)腐蝕是熔(rong)鹽儲熱的(de)研(yan)究(jiu)方向。這是對(dui)于現有研(yan)究(jiu)的(de)總(zong)結(jie)。太(tai)陽鹽、HTTEC鹽、碳酸鹽、氯化鹽都存在一(yi)系列(lie)問(wen)題，在這個基礎上研(yan)發了一(yi)系列(lie)低(di)(di)成(cheng)本、低(di)(di)熔(rong)點、寬溫域的(de)混合(he)熔(rong)鹽，進行了一(yi)系列(lie)對(dui)比，紅色是我們自己研(yan)發的(de)。

同時我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)通過(guo)研發(fa)一(yi)系列低熔(rong)點(dian)熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)納米流體，提高儲(chu)(chu)熱(re)(re)密(mi)度和流動傳熱(re)(re)性能。我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)也(ye)在國內(nei)建立(li)了(le)首個熔(rong)鹽(yan)流動傳熱(re)(re)試驗(yan)平(ping)臺，獲得(de)的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)結(jie)果和我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)發(fa)表(biao)的(de)(de)(de)文章也(ye)被美國愛(ai)達荷核(he)能實(shi)驗(yan)室作為熔(rong)鹽(yan)傳熱(re)(re)的(de)(de)(de)推薦計算公式，在他們(men)(men)(men)報(bao)告里(li)把(ba)我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)得(de)到的(de)(de)(de)文獻結(jie)果寫(xie)在他們(men)(men)(men)的(de)(de)(de)報(bao)告里(li)。我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)也(ye)研發(fa)了(le)一(yi)系列換熱(re)(re)設備，包括單罐熔(rong)鹽(yan)、熔(rong)鹽(yan)換熱(re)(re)器(qi)等等。這是我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)現(xian)有的(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)應(ying)用工程，比如華能魏(wei)家峁電廠里(li)，它的(de)(de)(de)抽(chou)蒸(zheng)汽儲(chu)(chu)熱(re)(re)用的(de)(de)(de)是我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)的(de)(de)(de)低熔(rong)點(dian)熔(rong)鹽(yan)。我(wo)(wo)(wo)們(men)(men)(men)的(de)(de)(de)熔(rong)鹽(yan)也(ye)在鋼鐵行(xing)業淬火(huo)里(li)，也(ye)在供(gong)暖(nuan)里(li)應(ying)用。

我們也獲得(de)了(le)國(guo)家重點研發計劃項(xiang)(xiang)目(mu)支持(chi)，我們是寬(kuan)液(ye)體(ti)高(gao)溫熔鹽(yan)儲熱項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)負責單位，吳老師(shi)是項(xiang)(xiang)目(mu)負責人(ren)，發表了(le)一(yi)系列(lie)文章，申請了(le)一(yi)系列(lie)專利(li)標(biao)準(zhun)，包(bao)括國(guo)家標(biao)準(zhun)、國(guo)際標(biao)準(zhun)。現在我們起草的(de)一(yi)個熔鹽(yan)的(de)國(guo)家標(biao)準(zhun)，同時這個國(guo)家標(biao)準(zhun)也被升級為IEC的(de)國(guo)際標(biao)準(zhun)。

我們與(yu)國電(dian)投成立了(le)國家(jia)能(neng)(neng)源(yuan)用戶側(ce)儲能(neng)(neng)創(chuang)新研發中心，和(he)浙江高(gao)晟研究院成立了(le)聯(lian)合(he)研發實驗室(shi)，也和(he)百(bai)川光(guang)熱、中能(neng)(neng)建數科、中船新能(neng)(neng)源(yuan)、中能(neng)(neng)建北京電(dian)力(li)等等成立了(le)一系列聯(lian)合(he)研發中心。

總結：

熔鹽(yan)儲熱(re)(re)是低(di)成本(ben)長壽命(ming)大容(rong)量的長時儲能技術，在核電、太陽能熱(re)(re)發電、谷電或棄風棄光(guang)熔鹽(yan)蓄(xu)熱(re)(re)式供熱(re)(re)、火電廠調峰調頻電站、間(jian)歇高(gao)溫(wen)工(gong)業余熱(re)(re)蓄(xu)熱(re)(re)、高(gao)溫(wen)工(gong)業傳熱(re)(re)等領域都(dou)有應(ying)用價值，市場空(kong)間(jian)巨大。

北(bei)京工(gong)業(ye)大學(xue)在(zai)北(bei)京重點研發(fa)(fa)計(ji)劃(hua)、973和863、國家自然科(ke)(ke)學(xue)基金等(deng)六千多萬元科(ke)(ke)研經費(fei)支持下，先(xian)后開發(fa)(fa)了(le)(le)6種低(di)熔(rong)點寬液體溫域混合熔(rong)鹽配(pei)方，大幅度提高了(le)(le)熔(rong)鹽的(de)儲能密度，降低(di)了(le)(le)儲能材料和系統的(de)投資，降低(di)了(le)(le)系統凍堵風險和防(fang)凍堵代價，滿足(zu)了(le)(le)高參數高效儲熱發(fa)(fa)電和高溫傳熱的(de)需求(qiu)。

團隊研發的(de)低熔(rong)點寬液體溫(wen)域高溫(wen)混合(he)熔(rong)鹽(yan)(yan)先后載(zai)貨(huo)電(dian)廠靈活(huo)性(xing)改造、低谷電(dian)加(jia)熱(re)熔(rong)鹽(yan)(yan)蓄熱(re)供暖示范(fan)工(gong)(gong)程，熔(rong)鹽(yan)(yan)傳熱(re)蓄熱(re)的(de)但螺桿有機(ji)朗肯循環(huan)分布式太(tai)陽(yang)能熱(re)發電(dian)示范(fan)工(gong)(gong)程等項目(mu)中(zhong)進行(xing)了應用，運行(xing)性(xing)能優良(liang)。

再次非常感謝(xie)課題組各(ge)位老(lao)師同學的付出，也(ye)感謝(xie)國(guo)家科(ke)技(ji)部、國(guo)家基金委、北(bei)京市、青海(hai)省、內蒙古等(deng)等(deng)各(ge)個(ge)部門的支(zhi)持。