国产主播在线观看,日本A在线视频,91精品不卡日韩,日韩欧美亚洲国产,91久久久在线观看,欧美国产精品一三区,免费一区二区三区四区,性感AV无码一区二区,欧美亚洲牲交a久久

摘要：熔鹽是一種理想的儲熱介質(zhì)，具有低黏度、低蒸汽壓、穩(wěn)定性高、儲熱密度高等優(yōu)點(diǎn)，因此熔鹽儲熱技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電、火電機(jī)組的調(diào)峰調(diào)頻、供暖與余熱回收利用等領(lǐng)域。但目前對熔鹽儲熱關(guān)鍵技術(shù)的研究普遍是以太陽能光熱發(fā)電為中心展開的，針對其他場景的研究與應(yīng)用還不夠充分。

在不同的應(yīng)用場景下，熔鹽的工作溫度區(qū)間、加熱方式、關(guān)鍵部件的選擇和系統(tǒng)流程的布置都有區(qū)別。概述了熔鹽儲熱技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵，總結(jié)了在不同場景下的研究現(xiàn)狀和最新的應(yīng)用示范，分析了目前熔鹽儲熱技術(shù)需要加強(qiáng)研究的關(guān)鍵方面，并提出了未來的發(fā)展趨勢與目標(biāo)。

引言

隨著可再生能源并網(wǎng)規(guī)模的迅猛發(fā)展，其間歇性與不穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此急需配置儲能系統(tǒng)消納可再生能源電力。2022年2月10日國家發(fā)展改革委員會、國家能源局發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》中指出，新型儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐。建設(shè)火電機(jī)組抽汽蓄能等依托常規(guī)電源的新型儲能技術(shù)，推進(jìn)源網(wǎng)荷儲一體化協(xié)同發(fā)展。

熔鹽作為一種中高溫傳熱蓄熱介質(zhì)，與常規(guī)高溫傳熱流體相比具有飽和蒸汽壓較低、高溫穩(wěn)定性能優(yōu)越、低黏度小、比熱容大的優(yōu)勢，因此熔鹽儲熱系統(tǒng)具有適用范圍廣、綠色環(huán)保、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是目前大規(guī)模、長時間中高溫儲熱技術(shù)的首選，不僅適用于太陽能熱發(fā)電，還可以應(yīng)用于火電的靈活性改造，余熱回收利用、清潔供暖等，是構(gòu)建未來新型儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

本文重點(diǎn)介紹熔鹽儲熱技術(shù)的特點(diǎn)，分析目前熔鹽儲熱技術(shù)在火電領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展，最后總結(jié)并展望熔鹽儲熱技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

1

熔鹽儲熱技術(shù)特點(diǎn)

1.1熔鹽儲熱的優(yōu)勢

如今儲能技術(shù)主要分為機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、儲熱、電磁儲能及化學(xué)能儲能等，其發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)缺點(diǎn)、容量范圍等見表1。機(jī)械儲能的應(yīng)用受限于位置環(huán)境，其中飛輪儲能更適用于啟動時間要求較高的快速調(diào)頻領(lǐng)域，且成本較高。電化學(xué)儲能技術(shù)既包括較成熟的鋰電池技術(shù)，也包括液流電池和鈉硫電池等新興技術(shù)。

鋰電池技術(shù)目前仍存在能量密度低、循環(huán)壽命短和安全性差等問題。液流電池與鈉硫電池作為新興的高效大容量儲能電池，具有一定的應(yīng)用前景，但成本還需要進(jìn)一步控制。電磁儲能和化學(xué)儲能目前還處于研發(fā)試驗(yàn)階段，距離大規(guī)模應(yīng)用還有一段距離。與電化學(xué)儲能和機(jī)械儲能技術(shù)相比，儲熱技術(shù)的壽命更長、成本更低，比儲電更加安全穩(wěn)定，并且在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

在儲熱技術(shù)中，熔鹽是一種比較理想的儲熱介質(zhì)。相比水儲熱，熔鹽儲熱的工作溫度區(qū)間更寬，可以在中高溫儲熱場景使用，因此熔鹽儲熱技術(shù)可以在多種場景下應(yīng)用。相比固體儲熱，熔鹽儲熱具有穩(wěn)定、壽命長、換熱難度小等優(yōu)勢。綜上，熔鹽儲熱具有大規(guī)模、長時間、安全穩(wěn)定以及不受選址限制的特點(diǎn)，是構(gòu)建未來新型電力系統(tǒng)中極有前途的儲能技術(shù)之一。

表1各種儲能技術(shù)的特點(diǎn)

1.2熔鹽儲熱應(yīng)用的關(guān)鍵

現(xiàn)階段，熔鹽儲熱技術(shù)要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決。首先，熔鹽材料是熔鹽儲熱技術(shù)的根本，其熱物性參數(shù)尚且存在熔點(diǎn)高、比熱容低、熱導(dǎo)率低等不足，直接影響儲熱系統(tǒng)的運(yùn)行，并導(dǎo)致儲能系統(tǒng)占地面積及成本居高不下。

近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者對高比熱容、低熔點(diǎn)熔鹽的制備及熔鹽熱物性參數(shù)提升進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在熔鹽材料中添加可溶性添加劑或納米材料顆?？梢燥@著提升熔鹽的儲熱性能。Hatem等將CuO納米顆粒摻雜于三元硝酸熔鹽（KNO3+NaNO2+NaNO3），也被稱為HiTec鹽。

并分析了摻雜前后比熱容、熔點(diǎn)和潛熱、熱穩(wěn)定性的變化，如圖1所示。結(jié)果表明，摻雜0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CuO的HiTec鹽，比熱容提高了5.6%，潛熱提高了30.0%，熱穩(wěn)定性提高了9.0%。

其次，熔鹽換熱器是熔鹽儲熱系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計(jì)不僅要考慮換熱效率，還要考慮熔鹽的腐蝕性，以及溫度變化時熔鹽可能凝固造成換熱器堵塞等問題。因此熔鹽換熱器的設(shè)計(jì)也是近年來的研究熱點(diǎn)。最后，在熔鹽儲熱系統(tǒng)集成方面還有一些關(guān)鍵技術(shù)，如高電壓等級的電加熱熔鹽加熱器、耐腐蝕與高溫的熔鹽泵、閥門、管道及熔鹽儲罐的設(shè)計(jì)選型與單罐、雙罐、多罐系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)等。

圖1（a）HiTec鹽，HTC-0.1，HTC-1，HTC-3和HTC-5在液相中的比熱容（b）比熱容測量的平均值（c）熔點(diǎn)曲線與潛熱變化趨勢（d）熔鹽的熱穩(wěn)定性測試

2

太陽能光熱發(fā)電

熔鹽儲熱已成功應(yīng)用于多個國內(nèi)外的太陽能光熱電站，以槽式導(dǎo)熱油傳熱熔鹽儲熱和熔鹽塔式光熱電站最為常見。

2009年，配置熔鹽儲熱的西班牙安達(dá)索爾槽式光熱發(fā)電站成功投入運(yùn)行，成為全球首個商業(yè)化聚光太陽能電站。2010年，意大利阿基米德建成以熔鹽作為儲熱傳熱介質(zhì)的4.9 MW槽式聚光太陽能光熱電站。2013年，國內(nèi)的青海中控德令哈10.0 MW塔式熔鹽光熱電站實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，是我國首座成功投運(yùn)的規(guī)?；瘍δ芄鉄犭娬?。2018年，北京首航敦煌100.0 MW塔式熔鹽光熱電站的建成，標(biāo)志著我國自主研發(fā)的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)向商業(yè)化運(yùn)行邁出了成功的一步。

相比國外，我國的太陽能光熱發(fā)電處于示范電站階段，商業(yè)化運(yùn)行也處于初級發(fā)展階段，因此熔鹽儲熱應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電有著廣闊的市場空間。

目前，常見的光熱電站按光熱和熔鹽的耦合方式可分為間接與直接2種，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。2種系統(tǒng)流程的區(qū)別在于，間接熔鹽儲熱系統(tǒng)需要設(shè)置換熱裝置進(jìn)行換熱，通常采用導(dǎo)熱油或水蒸氣作為傳熱介質(zhì)，而直接熔鹽儲能不需要換熱裝置。因此，間接熔鹽儲熱的工作溫度一般在400℃以下，直接熔鹽儲熱的工作溫度適用于400-500℃。

圖2常見光熱電站熔鹽儲熱結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段光熱電站的冷卻方式以空冷機(jī)組為主，但機(jī)組發(fā)電仍采用水蒸氣朗肯循環(huán)。許多專家學(xué)者研究了基于S-CO2布雷頓循環(huán)的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)，以CO2替代水蒸氣作為傳熱介質(zhì)。但在系統(tǒng)運(yùn)行時最高溫度可達(dá)800℃，通常選用耐高溫且性能穩(wěn)定的氯化鹽和碳酸鹽，使系統(tǒng)獲得循環(huán)效率高、系統(tǒng)緊湊、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，更適我國缺少水資源的合西部地區(qū)。

王智等通過Ebsilon軟件模擬了青海塔里木地區(qū)30 MW再壓縮S-CO2塔式太陽能光熱布雷頓循環(huán)系統(tǒng)，如圖3a所示。他們設(shè)計(jì)了45%LiCl+55%KCl的熔鹽儲熱系統(tǒng)，總結(jié)出熔鹽儲滿熱量在各月所需時長與兩分兩至日系統(tǒng)供能情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5—7月熔鹽系統(tǒng)的儲熱時間最短，11月到次年1月儲熱時間最長，在無光源狀態(tài)下機(jī)組可滿發(fā)10小時，如圖3b所示。冬至日熔鹽儲熱系統(tǒng)無法儲滿熱，無光照下系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行發(fā)電功率僅為17.34 MW，如圖3c所示。

圖3（a）再壓縮S-CO2塔式太陽能光熱布雷頓循環(huán)系統(tǒng)流程（b）不同月份熔鹽儲熱系統(tǒng)的儲熱時長（c）兩分兩至日熔鹽儲熱系統(tǒng)供能情況

3

煤電靈活性改造

圖4高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)耦合燃煤機(jī)組

在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的二元硝酸鹽（60%NaNO3+40%KNO3），其工作溫度區(qū)間為221-565℃，剛好匹配火電系統(tǒng)的溫度參數(shù)，因此熔鹽儲熱技術(shù)也適用于煤電的靈活性改造。以熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為例，此類機(jī)組需要長期向外供熱，在調(diào)峰時段，機(jī)組的電負(fù)荷出力嚴(yán)重受限，調(diào)峰深度受到供熱負(fù)荷的影響，受到“以熱定電”的約束。

將熔鹽儲熱系統(tǒng)加入機(jī)組的熱力系統(tǒng)，在適合的時段加熱熔鹽，待到調(diào)峰時段通過高溫熔鹽放熱供暖，從而切除機(jī)組的熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)“熱電解耦”的同時提高機(jī)組運(yùn)行的靈活性。圖4展示了在煤電機(jī)組的鍋爐和汽輪機(jī)之間耦合大容量高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)，為煤電機(jī)組靈活性改造提供了新的策略。

2022年12月，全球首套煤電機(jī)組耦合熔鹽儲熱示范工程在江蘇國信靖江發(fā)電有限公司順利投入運(yùn)行，機(jī)組調(diào)峰容量達(dá)到75%額定負(fù)荷，標(biāo)志著熔鹽儲熱技術(shù)在煤電領(lǐng)域的應(yīng)用取得新的突破。

近年來，許多專家學(xué)者通過軟件模擬（如Ebsilon，Aspenplus等）的方法對熔鹽儲熱系統(tǒng)耦合燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻進(jìn)行了深入研究，選擇的機(jī)組類型為350，600，660 MW的燃煤機(jī)組，熔鹽的加熱方式主要分為電加熱和機(jī)組的蒸汽加熱，見表2。

表2近年來對熔鹽儲熱系統(tǒng)耦合燃煤機(jī)組模擬的研究

鄒小剛等發(fā)現(xiàn)在他們設(shè)計(jì)的多種不同耦合流程中，電加熱熔鹽系統(tǒng)的循環(huán)熱效率是最高的。劉金愷等設(shè)計(jì)幾種不同的電加熱與蒸氣加熱熔鹽耦合煤電系統(tǒng)的方案，通過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)電加熱熔鹽儲熱，在放熱時通過熔鹽加熱旁路給水的方案，具有最佳的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，但電加熱造成大量的?損失。

從表2中的模擬分析結(jié)果可以看出，熔鹽儲熱系統(tǒng)耦合煤電系統(tǒng)可以明顯提高調(diào)峰能力、拓寬機(jī)組的運(yùn)行區(qū)間及響應(yīng)速度等參數(shù)。王惠杰等模擬了塔式太陽能耦合燃煤機(jī)組，結(jié)果表明耦合之后可以降低燃煤機(jī)組的煤耗，同時熔鹽儲熱系統(tǒng)消納了更多的太陽能。

4

熔鹽儲熱供暖與余熱利用

利用夜間低谷電價時段的電能加熱熔鹽，待頂峰電價時段需要供熱時，將熔鹽儲存的熱量放出，通過換熱器加熱給水并實(shí)現(xiàn)供暖。放熱后的冷熔鹽再儲存于儲罐中，待到低谷電價時加熱，重復(fù)循環(huán)使用，不僅實(shí)現(xiàn)了移峰填谷，還能消納新能源發(fā)電，為電網(wǎng)的安穩(wěn)運(yùn)行提供保障，又能在一定程度上減少排放。系統(tǒng)原理如圖5a所示。2016年，河北辛集的全球首座熔鹽蓄熱低谷電供暖項(xiàng)目投入運(yùn)行，每年可節(jié)約燃煤699 t，減少CO2排放1 889 t，具有出色的環(huán)保效益。

在我國鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)過程中，存在大量可回收的余熱，將這些余熱回收用于發(fā)電、居民供暖將獲得可觀的收益。以煉鋼爐為例，耦合熔鹽儲熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電的系統(tǒng)原理如圖5b所示，煉鋼過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跓熐粌?nèi)將低溫熔鹽加熱至高溫，高溫熔鹽通過過熱器、蒸發(fā)器、預(yù)熱器將給水加熱成過熱蒸汽并驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。

圖5（a）谷電-熔鹽儲熱供熱系統(tǒng)（b）煉鋼爐耦合熔鹽儲熱發(fā)電系統(tǒng)

5

結(jié)論與展望

熔鹽儲熱具有儲能容量大、儲存周期長、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是大規(guī)模儲能的理想選擇。熔鹽儲熱已廣泛應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電，及火電機(jī)組的靈活性改造、供暖與余熱回收利用等場景，并有一些代表性的示范項(xiàng)目，但在一些關(guān)鍵技術(shù)方面還有待提升。在熔鹽材料方面，應(yīng)研發(fā)出更加適合商業(yè)化的熔鹽材料。并且以熔鹽為工質(zhì)的相關(guān)設(shè)備缺乏完善的制造標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在火電機(jī)組靈活性改造方面，標(biāo)準(zhǔn)尚未明確，以及對實(shí)際改造中將面臨的問題缺少研究。

未來，熔鹽材料的成本得到明顯降低，同時儲熱密度大大提高。熔鹽儲熱系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備形成明確的制造標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)集成形成規(guī)范的評價體系，應(yīng)用于各場景的技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一配套。熔鹽儲熱技術(shù)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化，成為新型電力系統(tǒng)中成熟的儲能技術(shù)之一。

本文轉(zhuǎn)自《綜合智慧能源》，作者：張鐘平，劉亨，謝玉榮，趙大周，牟敏，陳橋。