我国熔盐储能行业现状及前景分析光热发电项目密集启动熔盐储能有望充分受益

2023-01-30 10:32

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一、熔盐已经成为光热发电传热储热介质的主流选择

熔盐是一种优良的可用于光热发电的传热储能介质。通过光热发电及储能功能运行的原理，可以发现传热储热介质的选择十分重要。目前主要的传热储热介质包括水/水蒸汽、混凝土、导热油以及熔盐等，其中熔盐具有工作温度高、传热性能好、安全性强、使用寿命长等一系列的优点，已经成为传热储热介质的主流选择。截至2021年，我国光热发电装机容量达约590MW。国内光热发电东风渐起，熔盐储能前景可期。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、光热发电项目密集启动，熔盐储能有望充分受益

根据观研报告网发布的《中国储能行业发展深度分析与投资前景研究报告（2022-2029年）》显示，国内光热发电产业大规模建设起源于2016年，相较于电化学储能，光热发电配套的熔盐储能系统具有诸多优势，中央及各地方政府纷纷出台一系列政策，支持与引导光热发电项目。光热发电项目密集启动，熔盐储能有望充分受益。

国内光热发电产业大规模建设起源于2016年，相较于电化学储能，光热发电配套的熔盐储能系统具有诸多优势，中央及各地方政府纷纷出台一系列政策，支持与引导光热发电项目。光热发电项目密集启动，熔盐储能有望充分受益。

资料来源：观研天下整理

截止2022年12月31日，国内存量的规划、签约、招标、在建光热发电项目达4.5GW。在不考虑其他熔盐储热项目、火电高温熔盐改造、工业蒸汽需求的情况下，测算2022年现有国内规划/在建配套光热储能的“光伏+光热”项目带来的熔盐需求增量在116万吨左右，市场规模56亿元左右。

2022年国内存量的规划、签约、招标、在建光热发电项目

项目名称	省份	类型	路线	总装机容量	光伏	风电	光热	时长（h）	光热投资规模
鲁能阜康90万千瓦光伏+10万千瓦光热多能互补项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
中能建哈密“光（热）储”多能互补一体化绿电示范项目	新疆	光伏+光热		1500	1350		150	8
三峡新能源哈密100万千瓦光热+光伏一体化综合能源示范项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	8
新疆丝路坤元公司哈密北90万千瓦光伏+10万千瓦光热发电项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	8
大唐石城子100万千瓦光热+光伏”一体化清洁能源示范项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
吐鲁番市托克逊县乌斯通光热+光伏一体化项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	8
唐山海泰新能科技股份有限公司光热+光伏一体化项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	12
国家电投河南公司新疆鄯善1GW “光伏+光热”一体化项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	12
中国能源建设集团浙江火电建设有限公司光热+光伏一体化项目	新疆	光伏+光热		1000	900		100	12
国投若羌10万千瓦光热发电项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
新疆电建睿达新能源若羌县1GW光热储能+光伏一体化示范项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
博州10万千瓦储热型光热+90万千瓦新能源项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
精河新华新能源有限公司“光热储能新能源”一体化基地项目	新疆	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8	16.34
新疆木垒县300万千瓦光热发电项目	新疆	光伏+光热					300
中广核西藏阿里地区“50MW光热+100MW光伏”源网荷储一体化热电示范项目	西藏	光伏+光热	槽式熔盐	150	100		50	16
国能集团西藏电力那曲安多光热+一体化项目	西藏	光伏+风电+光热		100			100
西藏扎布耶源网荷储一体化综合能源供应项目	西藏	光伏+光热			70		42	24
西藏华电那曲色尼区170MW光伏光热一体化项目	西藏	光伏+光热			120		50
国能集团青豫直流二期1标段海南州共和塔拉滩光伏1GW光伏光热项目	青海	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	12	18.89
国家电投青豫直流二期2标段	青海	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100
三峡能源青豫直流二期3标段	青海	光伏+光热	塔式熔盐				100		16.8
三峡能源海西基地项目格尔木110万千瓦光伏光热项目	青海	光伏+光热	塔式熔盐	1100	1000		100		16.5
中能建江苏设计院共和100万千瓦源网荷储项目	青海	光伏+光热		1000	900		100
中电建共和100万千瓦光伏光热项目	青海	光伏+光热	塔式熔盐	1000	900		100	8
中广核新能源青海德令哈光储热一体化项目	青海	光伏+光热	塔式熔盐	2000	1800		200	6
华能格尔木多能互补一体化基地	青海	光伏+储能+光热	塔式熔盐		3000		20
华能乌拉特后旗300MW光热发电项目	内蒙古	光热					300
华能准格尔旗多能互补项目	内蒙古	光热+光伏+风电		2000			100
鲁固直流白城140万千瓦外送项目1单元（通榆县）	吉林	光伏+风电+光热	塔式熔盐	700	200	400	100	8
鲁固直流白城140万千瓦外送项目2单元（大安市）	吉林	光伏+风电+光热	塔式熔盐	700	200	400	100	8
国投阿克塞750MW光热+光伏试点项目	甘肃	光伏+光热	塔式熔盐	750	640		110
国家能源集团龙源电力甘肃公司敦煌700兆瓦“光热储能+”	甘肃	光伏+光热	熔盐线性菲涅尔	700	600		100
中核玉门新奥“光热储能+光伏+风电”示范项目10万千瓦光热储能工程	甘肃	光伏+风电+光热	熔盐线性菲涅尔	700	400	200	100	10	16.99
三峡恒基能脉瓜州70万千瓦“光热储能+”1X100MW光热发电项目	甘肃	风电光伏+光热	塔式熔盐	700	200	400	100
金塔中光太阳能10万千瓦光热项目	甘肃	光伏+光热	塔式熔盐	700	600		100	12
首航玉门100MW项目	甘肃	光热	塔式熔盐				100
玉门鑫能光热第一电离有限公司熔盐塔式5万千瓦光热发电项目	甘肃	光热	塔式二次反射				50
古浪光热发电示范项目	甘肃	光热+光伏+风电	塔式熔盐		640		100	8
民勤红沙岗光伏+光热互补示范园区项目一	甘肃	光伏+光热	塔式熔盐		700		110	8
华能高台县70万千瓦光热光伏示范项目	甘肃	光伏+光热			600		100
玉门油田光热+风光发电示范项目	甘肃	光伏+光热					100
华能阿克塞70万千瓦光热+示范项目	甘肃	光热+光伏+风电		700	200	400	100
合计							4512

资料来源：观研天下整理

三、熔盐储能在火电灵活改造等领域应用成熟，在工业蒸汽领域具备发展潜力

从下游领域看，熔盐储能作为单独的储能单元模块，可以很好匹配火电灵活改造、供热供暖与余热回收等需求。

火电灵活改造：通过在火电机组中加入大容量熔盐储能模块，可以实现热电解耦，能耗效率接近抽水蓄能，帮助火电机组增加向下调峰范围到20%，可以获取更多电力辅助收益、蒸汽产出收益。

供热供暖：利用谷电将熔盐储能系统中的低温熔盐加热成高温熔盐，之后进入高温熔盐储罐中存储。在白天用热用汽时段，高温熔盐被熔盐泵抽出，离开高温熔盐储罐，流入熔盐一水换热器。市政用水在换热器中与高温熔盐换热成为热水，为住宅小区供暖或提供热水。

余热回收：炼钢炉熔盐余热回收发电系统可以将高温余热资源与熔盐换热，转化为稳定可持续的高温蒸汽，使发电功率和能源利用效率得到大幅提升，提高余热发电系统的经济性与灵活性。

在工业蒸汽生产中熔盐储能也具备很大潜力。熔盐储能模块可以利用其消纳谷电储能的能力，将电能转换为热能，产出蒸汽、热水或者绿电，实现北方煤改电、工业园区绿色化改造。

熔盐储能应用情况

领域	应用情况
火电机组灵活性改造	火电机组灵活性改造的主要内容包括深度调峰、快速启停、爬坡能力等，对于火电机组而言，重点主要体现在提高机组的深度调峰能力。从改造方案来看，主要分为锅炉系统改造方案与汽机侧“热电解耦"改造方案两大类，其中熔盐储热调峰方案作为汽机侧“热电解耦"改造方案的一种，具有调峰幅度深、调峰时间长、负荷调节快、启停速度快等一系列优点。熔盐储热调峰方案的原理为在火电机组发电过程中，通过熔盐吸热/放热功能实现蒸汽的收集与利用。相较于普通的火力发电机组，熔盐储热调峰方案增加了储热系统，主要由储热功率模块、储热能量模块和放热功率模块组成。具体工作原理为: (1)当机组需要向下调节时，启动储热功率模块，锅炉产生的部分过热蒸汽和再热蒸汽通过储热功率模块对冷盐罐中的冷熔盐进行加热，之后将其储存在热盐罐中。(2)当机组需要向上调节时，热盐罐中的高温熔盐通过放热功率模块进行放热，产生的蒸汽回到汽轮机进行发电，之后再将释热后的熔盐储存在冷温罐中。政策支持引导下，火电灵活性改造有望迎来发展新机遇。火力发电作为国内能源系统的重要组成部分，伴随电力负荷中居民用电和第三产业用电比重的逐步提升以及可再生能源的迅速发展，目前正在面临电网峰谷较大、可再生能源消纳困难等问题。在此背景下，提升火电机组运行灵活性、大规模参与电网深度调峰具有重要意义。近年来，国家也陆续出台了一系列相关政策，支持与引导火电机组灵活改造项目。我们认为，未来随着火电机组灵活改造项目的逐步增加，熔盐储热方案也有望随之充分受益。
供热供暖	利用谷电将熔盐储能系统中的低温熔盐加热成高温熔盐，之后进入高温熔盐储罐中存储。在白天用热用汽时段，高温熔盐被熔盐泵抽出，离开高温熔盐储罐，流入熔盐一水换热器。市政用水在换热器中与高温熔盐换热成为热水，为住宅小区供暖或提供热水。
余热回收	以钢铁行业为例，根据石峥等发表的《钢铁工业余热回收技术现状研究》，国内钢铁工业能源消耗占全国工业总能耗的15%左右，但钢铁企业能源利用率仅为30%-50%。钢铁生产过程中所产生了大量的余热，余热回收可用于居民供暖、热电厂“发电、热水锅炉回水加热等。目前，主流的余热回收方式为采用转炉烟道汽化余热锅炉来回收波动性较大的间歇性高温余热，将高温热能转化为低品位的低压饱和蒸汽进行发电，但这容易导致余热资源无法充分利用。炼钢炉熔盐余热回收发电系统可以将高温余热资源与熔盐换热，转化为稳定可持续的高温蒸汽，使发电功率和能源利用效率得到大幅提升，提高余热发电系统的经济性与灵活性。
工业蒸汽	熔盐储能模块可以利用其消纳谷电储能的能力，将电能转换为热能，产出蒸汽、热水或者绿电，实现北方煤改电、工业园区绿色化改造。