一、原理

高溫熔鹽相變儲能技術(shù)，屬于熱儲能（又稱為儲熱），采用高熔點(diǎn)、低腐蝕性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無機(jī)混合鹽作為儲能介質(zhì)，將混合鹽分散灌裝在一個個密閉的金屬熔鹽盒內(nèi)，組成儲能體單元，根據(jù)儲能規(guī)模，確定熔鹽盒的數(shù)量，將所需數(shù)量的熔鹽盒整齊堆砌在底部預(yù)先鋪設(shè)好耐高溫絕熱保溫材料的底板上，四周及頂部用耐高溫絕熱保溫材料包覆，組成一座熔鹽堆。

在每個熔鹽盒的下面放置了電加熱元件，用于加熱熔鹽盒內(nèi)的混合鹽，使固態(tài)混合鹽逐漸融化為液態(tài)（固—液相變），將電能轉(zhuǎn)換為熱能儲存在熔鹽堆中，當(dāng)混合鹽全部融化后，加熱（儲能）過程結(jié)束。

在熔鹽盒之間的間隙中，設(shè)置了金屬換熱管，當(dāng)需要釋放熔鹽堆中所儲存的熱能時，將經(jīng)過處理的水通入換熱管內(nèi)，水在換熱管內(nèi)吸收熔鹽堆中的熱能，汽化產(chǎn)生蒸汽，供用汽設(shè)備使用，或驅(qū)動汽輪機(jī)組發(fā)電。也可以向換熱管內(nèi)通入其他流體工質(zhì)（液體或氣體），將流體工質(zhì)加熱到要求的溫度，供后續(xù)設(shè)備使用。

儲存了熱能的熔鹽堆，在放熱過程中，熔鹽盒內(nèi)的混合鹽將由液態(tài)逐漸冷卻凝固為固態(tài)（液—固相變），當(dāng)混合鹽全部凝固后，放熱（釋能）過程結(jié)束，等待下一個加熱過程。

二、優(yōu)點(diǎn)

高溫熔鹽相變儲能技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、混合鹽分散灌裝在一個個密閉的金屬熔鹽盒內(nèi)，組成儲能體單元，不需要造價(jià)昂貴的大型熱鹽罐和冷鹽罐。在加熱和放熱過程中，混合鹽在熔鹽盒內(nèi)發(fā)生固—液（或液—固）相變，沒有外部熔鹽管道，所以不需要耐高溫的熔鹽泵及閥門。

2 、高溫熔鹽固液相變潛熱大，儲能密度高，不存在爆炸危險(xiǎn)，所以熔鹽堆的儲能容量可以很大，可用于大規(guī)模儲能。

3、混合鹽的固—液相變溫度高，而且溫度范圍寬，在650℃～850℃范圍內(nèi)，都可以選擇到合適配比的混合鹽，作為儲能介質(zhì)。當(dāng)用熔鹽堆加熱水產(chǎn)生蒸汽時，所產(chǎn)生蒸汽的壓力可以從低壓到高壓，供各種壓力等級的工業(yè)用汽設(shè)備使用，而且高溫儲能，可以產(chǎn)生超臨界蒸汽，供超臨界汽輪機(jī)組用于發(fā)電。

4、儲能介質(zhì)所用的無機(jī)混合鹽，選用的是環(huán)境友好、沒有危害的普通工業(yè)鹽，經(jīng)歷任意次融化∕凝固的相變過程也不會發(fā)生變質(zhì)，使用壽命長，而且是國內(nèi)大量生產(chǎn)的常用品種，原料價(jià)格較低，也沒有環(huán)境使用限制。整座熔鹽堆，所用材料都是普通的工業(yè)材料。

5、高溫熔鹽的相變溫度相對恒定，不隨加熱∕放熱過程變化，可以簡化儲能系統(tǒng)的流程和換熱部分的結(jié)構(gòu)。

三、應(yīng)用場景

高溫熔鹽相變儲能技術(shù)，應(yīng)用場景主要有：

1、用于光伏、風(fēng)電等可再生能源的配套儲能設(shè)施，大量消納不穩(wěn)定輸出的電網(wǎng)無法全部接受的棄光棄風(fēng)電能，以及作為電網(wǎng)削峰填谷的大規(guī)模儲能。

2、利用儲存的熱能產(chǎn)生各種壓力等級的工業(yè)生產(chǎn)用蒸汽。

3、將儲存的熱能用于集中供暖的熱源。

4、油田稠油、高凝油開采注汽所需的高溫高壓大流量蒸汽汽源。

5、用于從綠電到綠氫，為固體氧化物高溫電解制氫工藝（SOEC）提供＞700℃的超高溫水蒸汽。或者為高溫固體氧化物燃料電池（SOFC）提供超高溫氣體的加熱熱源。

6、為超臨界二氧化碳（S-CO2）布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)提供超高溫氣體的循環(huán)加熱熱源。

7、為我國大批年輕的中小型煤電機(jī)組，為了服從雙碳目標(biāo)而需要逐步退出運(yùn)行的裝機(jī)，指出一條煥發(fā)新生的出路：用一座大型熔鹽堆取代燃煤鍋爐，將煤電機(jī)組改造為儲能調(diào)峰機(jī)組，充分利用電廠原有的汽輪發(fā)電機(jī)、輸電設(shè)施、水處理裝置等資產(chǎn)，以及原有的機(jī)構(gòu)和人員，繼續(xù)為電力系統(tǒng)服務(wù)，并且在為電網(wǎng)削峰填谷運(yùn)行的時候，還可以為電網(wǎng)提供充足的轉(zhuǎn)動慣量，提高電網(wǎng)的供電品質(zhì)。

8、為不具備“核蓄一體化”建設(shè)條件的核電站，提供配套的低比例調(diào)峰儲能電站，降低核電機(jī)組的調(diào)峰深度，保障核電運(yùn)行安全，并可以作為核電站的獨(dú)立應(yīng)急保障電源。

四、主要技術(shù)參數(shù)

以相變溫度為750℃的混合鹽為例：

相變潛熱：560 kJ∕kg

液態(tài)混合鹽密度：ρ＝1700 kg∕m3

每噸混合鹽相變的儲能量：156kW·h

每噸混合鹽相變儲能可產(chǎn)生中壓飽和蒸汽：205kg

作者：揚(yáng)州大學(xué)揚(yáng)州碳中和技術(shù)創(chuàng)新研究中心 倪永良、董旭