壓縮空氣儲能(neng)(neng)技術以儲能(neng)(neng)規模(mo)大、壽命長且成本相(xiang)對較低等優勢,近年來在(zai)新型儲能(neng)(neng)領域(yu)異(yi)軍突起,常被輿論冠之“空氣充電寶”,“可媲美(mei)抽(chou)水(shui)蓄能(neng)(neng)”。
熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)技術憑借高(gao)儲(chu)能(neng)密度、優異的(de)傳儲(chu)熱(re)性(xing)能(neng)及(ji)顯著的(de)成本(ben)優勢,在光熱(re)發電、火電靈活性(xing)改(gai)造(zao)等市場展現(xian)出巨大的(de)應用(yong)潛力,堪(kan)稱(cheng)“熱(re)能(neng)銀行(xing)”。
當(dang)“空氣充電寶”與“熱能銀行”組CP,一場“1+1>2”的革命開(kai)始上演。
越來越多的項目案例
傳統壓縮空氣(qi)儲能(neng)技術存在兩(liang)大痛(tong)點(dian):一(yi)(yi)是壓縮過程中產生的(de)(de)熱量被白(bai)白(bai)浪(lang)費(損失率超(chao)40%);二是釋能(neng)時(shi)需天然氣(qi)補(bu)熱,既增加碳排(pai)放又拉低了系統效率。熔鹽儲熱的(de)(de)加入(ru),一(yi)(yi)舉破(po)解了這些難題。
熔鹽儲(chu)熱技術可顯著(zhu)提(ti)高(gao)系(xi)統運行溫度,擴大儲(chu)熱溫差,提(ti)高(gao)壓(ya)縮空氣(qi)儲(chu)能的(de)系(xi)統效率(lv)。近年(nian)來,熔鹽儲(chu)熱在壓(ya)縮空氣(qi)儲(chu)能項(xiang)目中的(de)應用越來越多,以(yi)下為(wei)部分在建(jian)中的(de)代表性(xing)項(xiang)目:
目前,還沒有已建(jian)成的(de)壓(ya)縮(suo)空氣儲(chu)能(neng)商業化電站(zhan)采(cai)用(yong)熔(rong)鹽儲(chu)熱(re)(re)技術,傳統的(de)儲(chu)熱(re)(re)介(jie)質以(yi)水或(huo)導(dao)熱(re)(re)油(you)為主,但熔(rong)鹽正(zheng)在(zai)成為新(xin)一(yi)代壓(ya)縮(suo)空氣儲(chu)能(neng)電站(zhan)的(de)主流選擇(ze)。
由上表可見,“熔(rong)鹽(yan)+水(shui)”兩種儲(chu)熱介質(zhi)混(hun)用是目(mu)前(qian)在建項(xiang)目(mu)的主要選(xuan)擇,如上表所列的江蘇淮(huai)安項(xiang)目(mu)采(cai)用“熔(rong)融鹽(yan)+帶(dai)壓熱媒水(shui)儲(chu)熱”技術(shu)方(fang)案,儲(chu)熱介質(zhi)為(wei)三(san)元鹽(yan)(熔(rong)點低(di)于(yu)180℃),構建起180-360℃的寬溫(wen)儲(chu)熱系統,設計(ji)轉(zhuan)換效率達71%以上。
而單純采(cai)(cai)用熔(rong)鹽的(de)項目(mu)(mu)(mu)目(mu)(mu)(mu)前還非(fei)常少見,上表所(suo)列的(de)泰安(an)項目(mu)(mu)(mu)是(shi)目(mu)(mu)(mu)前已知的(de)唯(wei)一一個完全(quan)采(cai)(cai)用低(di)熔(rong)點熔(rong)鹽的(de)壓縮(suo)空氣儲能電站,項目(mu)(mu)(mu)投資方中國能建數科集團稱(cheng)該項目(mu)(mu)(mu)采(cai)(cai)用了全(quan)球(qiu)首創低(di)熔(rong)點熔(rong)融鹽高(gao)溫絕(jue)熱(re)壓縮(suo)技(ji)術。
事(shi)實上,壓縮空氣儲能在多(duo)級(ji)(ji)壓縮過程中產生(sheng)的階梯熱量參數不同(tong),需對應(ying)不同(tong)溫區的儲熱模塊,若梯級(ji)(ji)設計不合理,會導致熱能“高質(zhi)低用(yong)”,降低效率。因此,采用(yong)“熔鹽+水”的混(hun)合儲熱介質(zhi),構建多(duo)層次(ci)的寬溫儲熱系統(tong),相對更具現(xian)實可操作性。
黃金CP的困擾
盡(jin)管(guan)熔鹽儲熱(re)與壓縮空(kong)氣儲能的耦合(he)看起來很(hen)美好,但這(zhe)對“黃金(jin)CP”也(ye)有現實的困擾(rao)。
首先,熔鹽(yan)在高(gao)溫(wen)下具有強腐蝕(shi)性,讓設(she)備面臨“慢性自(zi)殺(sha)”的風險。其(qi)次,適用于回收壓(ya)(ya)縮空氣壓(ya)(ya)縮熱(re)的三元熔鹽(yan)的凝(ning)(ning)點仍高(gao)達約(yue)142℃,低溫(wen)環境下易導致熔鹽(yan)凝(ning)(ning)固,引發管道堵(du)塞、系(xi)統癱(tan)瘓。另外,熔鹽(yan)儲熱(re)與壓(ya)(ya)縮空氣儲能(neng)的耦合(he),在系(xi)統集成中(zhong)面臨熱(re)力循環參數匹配、換熱(re)效率(lv)、熱(re)力學優(you)化等多重技術挑(tiao)戰。
當然,上(shang)述問(wen)題(ti)并非無法解(jie)決,采用創新的(de)熔鹽儲熱材料(liao)、抗腐(fu)蝕合(he)金(jin)、換熱器設計、優化熱力學設計等方案(an),均是解(jie)決上(shang)述問(wen)題(ti)的(de)可行路(lu)徑。
另(ling)外,為了(le)進(jin)一步(bu)提(ti)高(gao)(gao)壓(ya)縮(suo)空氣儲能的(de)空氣膨脹(zhang)(zhang)機入口溫度,除了(le)回收壓(ya)縮(suo)熱(re)(re)進(jin)行回熱(re)(re)之外,也(ye)有業(ye)內人士提(ti)出,可(ke)以(yi)采用(yong)高(gao)(gao)溫熔(rong)鹽進(jin)一步(bu)加(jia)熱(re)(re),這部(bu)分高(gao)(gao)溫熔(rong)鹽的(de)熱(re)(re)量來源可(ke)以(yi)與光(guang)伏發(fa)電(dian)搭配,即利用(yong)光(guang)伏發(fa)電(dian)的(de)低價(jia)電(dian)加(jia)熱(re)(re)熔(rong)鹽,再利用(yong)這部(bu)分熔(rong)鹽進(jin)一步(bu)加(jia)熱(re)(re)膨脹(zhang)(zhang)空氣,以(yi)進(jin)一步(bu)提(ti)高(gao)(gao)系(xi)統效率。
熔鹽儲(chu)熱與壓(ya)縮空氣(qi)儲(chu)能(neng)的結合(he),顯然(ran)是一(yi)項重要的技術(shu)革新,其將(jiang)有(you)望把壓(ya)縮空氣(qi)儲(chu)能(neng)的電電轉化(hua)效率推(tui)至75%以上,這(zhe)將(jiang)高于傳統的抽水(shui)蓄(xu)(xu)能(neng)的系(xi)統效率,在真正意義(yi)上媲美抽水(shui)蓄(xu)(xu)能(neng)。如何能(neng)夠(gou)達(da)此目(mu)標?ESPLAZA長時(shi)儲(chu)能(neng)網(wang)將(jiang)舉辦的2025壓(ya)氣(qi)儲(chu)能(neng)儲(chu)換熱系(xi)統創(chuang)新論壇,將(jiang)對這(zhe)一(yi)問(wen)題進行深(shen)入(ru)研(yan)討(tao),歡迎業內同仁(ren)與會交流。
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