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在2025第六屆中國儲熱大會上，國家能源投資集團有限責任公司科學技術研究總院（北京低碳清潔能源研究院）（以下簡稱“國家能源集團科研總院（低碳院）”）儲熱領域專家丁文進博士出席會議并作《大規(guī)模熔鹽儲熱技術的熔鹽化學與安全運行研究》主題報告，介紹了炭基材料超高溫儲熱技術、熔鹽儲導熱技術與熱力（卡諾）電池技術的研發(fā)及應用進展，并分享了超高溫氯鹽熔鹽體系的突破性研究成果。

圖：丁文進

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三大儲熱技術及其大系統(tǒng)應用研究

丁文進首先梳理了當前主流儲熱技術及對應材料體系，具體分類如下：

顯熱儲熱：涵蓋水、導熱油、液態(tài)金屬、熔鹽、固體材料等；

相變儲熱：涵蓋水/冰漿、有機物、固體/液態(tài)金屬、固體/熔鹽等；

化學儲熱：涵蓋水合鹽、氧化物/氫氧化物、氧化物/碳酸鹽、多價態(tài)氧化物等。

從儲熱密度來看，顯熱儲熱密度最低，相變儲熱次之，化學儲熱最高；從系統(tǒng)傳熱設計要求來看，從顯熱儲熱到化學儲熱，技術復雜度逐步遞增。這兩個特性決定了顯熱儲熱技術一般技術成熟度（TRL）更高，更容易實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。

據(jù)丁文進介紹，國家能源集團科研總院（低碳院）目前重點聚焦炭基儲熱和高溫熔鹽儲熱兩大顯熱儲熱技術以及基于這些儲熱技術的儲電系統(tǒng)技術——“熱力（卡諾）電池”，已構建從材料開發(fā)、裝備研制、中試驗證到應用示范的全鏈條研發(fā)體系，并積極布局相變儲熱與化學儲熱技術研發(fā)。

▌炭基材料超高溫儲熱技術

國家能源集團科研總院（低碳院）已成功完成炭基儲熱材料的實驗室配方研發(fā)與工藝路線攻關，并于2020年實現(xiàn)首套1MW/8MWh儲熱裝置穩(wěn)定運行，邁出技術產業(yè)化的關鍵一步。經過持續(xù)迭代優(yōu)化，2023年已具備百噸級規(guī)?；苽淠芰?。

圖：炭基儲熱磚

2024年，國家能源集團科研總院（低碳院）再獲突破：完成榆林化工2MW/10MWh儲熱系統(tǒng)設計及1000小時示范運行，項目成功入選國資委首批賦權改革試點，成為行業(yè)技術創(chuàng)新與機制改革深度融合的標桿。目前，科研總院（低碳院）正加速推進炭基儲熱材料生產成套技術工藝包開發(fā)，同步開展百MWh級大型示范裝置建設，將持續(xù)引領炭基儲熱技術規(guī)模化、商業(yè)化發(fā)展。

圖：炭基儲熱2MW/10MWh中試裝置

▌熔鹽儲熱技術

國家能源集團科研總院（低碳院）針對熔鹽的安全應用和新一代高安全性寬工域熔鹽技術開發(fā)，組建熔鹽研發(fā)團隊和建立熔鹽實驗室，聚焦熔鹽材料、熔鹽加工處理、熔鹽腐蝕監(jiān)控設備等關鍵技術研發(fā)。目前，科研總院（低碳院）熔鹽技術已在龍山、宿州電廠等地的熔鹽儲熱火電廠靈活性改造示范項目得到初步應用。

圖：國家能源集團GWh級熔鹽儲熱改造火力電站

▌熱力（卡諾）電池技術

國家能源集團科研總院（低碳院）深度挖掘基于儲熱技術的熱力（卡諾）電池在集團內部的應用潛力，規(guī)劃了5大產業(yè)化路徑及21大應用場景。其中三大方向具備極高落地前景：

（1）退役煤電改造為高效熱力（卡諾）電池：實現(xiàn)退役煤電資產高效再利用，助力燃煤電廠轉型為綜合型能源場站。

（2）耦合煤電的超寬負荷調峰熱力（卡諾）電池：可大幅提升機組出力（-100%～100%），助力熱電機組實現(xiàn)低碳熱電解耦。

（3）純綠電場景耦合高效熱力（卡諾）電池：實現(xiàn)規(guī)?；洕鋬Γㄍ仁找妫顿Y減少約25%），大幅吸納新能源棄電。

目前國家能源集團科研總院（低碳院）在鴛鴦湖建設3MW熱力電池示范項目，并同步布局高溫熱泵、AI優(yōu)化熔鹽配方等前瞻研究。下一步計劃在未來幾年推進50MW級示范項目建設。

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熔鹽化學與安全運行研究

丁文進強調，熔鹽儲熱系統(tǒng)運行溫度高、儲能容量大，其安全隱患需特別關注，國內外多個熔鹽儲能項目均出現(xiàn)過安全事故，造成了嚴重的經濟和人身安全問題。為何熔鹽技術看似簡單，但國內外均出現(xiàn)安全問題，阻礙熔鹽技術在多應用場景的快速大規(guī)模推廣應用？究其根源，在于行業(yè)對熔鹽高溫下的化學行為缺乏深入理解，未能將其與水等常規(guī)工質區(qū)別對待，急需開發(fā)熔鹽安全技術為熔鹽技術快速大規(guī)模推廣應用保駕護航。

以商業(yè)化硝酸鹽/亞硝酸鹽技術為例，其化學行為十分復雜，主要存在兩大核心反應：

低溫階段（脫水和水解）：熔鹽（尤其是亞硝酸鹽、硝酸鈣）具有很強的吸水性。若水分未徹底脫除，升溫至幾百度時將發(fā)生水解反應，產生強腐蝕性酸和堿。

高溫階段（分解）：硝酸鈉/亞硝酸鈉會發(fā)生熱分解反應，產生氮氧化物等有毒氣體和腐蝕性氧化物。

上述反應產生的雜質是導致腐蝕的主要元兇。丁文進指出，通過對熔鹽中腐蝕雜質的有效監(jiān)控，可以使二元鹽在620℃下的腐蝕速率與570℃時相當，完全滿足工業(yè)設計標準（常規(guī)不銹鋼腐蝕速率<30微米/年）。這意味著，在完善的安全監(jiān)控下，現(xiàn)有商業(yè)化熔鹽系統(tǒng)的安全性大大提升，減少安全事故的同時提升熔鹽工作溫度和系統(tǒng)儲熱密度。

因高溫熱分解，目前商業(yè)化硝酸鹽/亞硝酸鹽系統(tǒng)的最高溫度一般限制在565℃。針對先進熱電站中超臨界和超超臨界水蒸氣機組（蒸汽溫度高達650℃）對700℃以上超高溫熔鹽技術的迫切需求，氯鹽因極佳的熱穩(wěn)定性成為核心候選體系之一，但強腐蝕性一直是其產業(yè)化應用的關鍵瓶頸。對此，丁文進詳細介紹了其在氯鹽超高溫熔鹽體系的突破性研究成果：

創(chuàng)新體系提出：全球首次提出MgCl2-NaCl-KCl氯化物熔鹽體系，適用溫度范圍拓寬至420-800℃，覆蓋超高溫儲能核心需求；

腐蝕機理揭示：明確氯鹽腐蝕的核心機制為腐蝕雜質驅動的腐蝕機理，腐蝕雜質主要是水解產物（如MgCl?吸水后高溫水解生成高腐蝕性的MgOH?離子），為腐蝕控制提供理論支撐；

核心技術開發(fā)：基于上述機理，研發(fā)電化學在線監(jiān)測、電化學法在線腐蝕控制技術及腐蝕抑制劑技術等多維度腐蝕控制技術；

實證效果顯著：經三個月高溫實驗驗證，在700℃氯鹽環(huán)境中，SS 310和In 800H等鐵基合金的腐蝕速率可控制在＜10微米/年。這一成果使高溫熔鹽罐選用鐵基合金替代昂貴的鎳基合金成為現(xiàn)實，系統(tǒng)建設成本大大降低，與商業(yè)化硝酸鹽/亞硝酸鹽系統(tǒng)建設成本相當，為超高溫熔鹽儲能技術的商業(yè)化落地掃清了關鍵障礙。