摘要：熔鹽儲熱屬于中高溫傳熱蓄熱方法，被廣泛應用于太陽能光熱系統(tǒng)。本文以某槽式光熱電站為例詳細闡述了槽式光熱電站熔鹽儲熱系統(tǒng)的構成要素以及該系統(tǒng)的工程造價情況。著重分析了槽式光熱的熔鹽儲熱技術適配性應用的主要風險，并提出了應對措施。在新型電力系統(tǒng)應用的不同場景下，加速熔鹽儲能技術的推廣和應用，對熔鹽材料的商業(yè)化趨勢作出判斷，同時對該工藝系統(tǒng)設備選型提出參考意見。

1.槽式熔鹽儲熱發(fā)電原理

熔鹽儲熱雖具有儲能密度高和運行穩(wěn)定的優(yōu)點，但因熔鹽材料工況不同，其換熱特性也不同，當前的技術研究方向仍以解決熔鹽儲熱在光熱電站的應用需求為主，而在調(diào)峰調(diào)頻和綠電消納等可行性研究仍有瓶頸，缺少實驗數(shù)據(jù)[1]。

由熔鹽儲熱和光熱機組的換熱形式可分為直接式和間接式。直接式，即直接利用熔鹽材料實現(xiàn)熱能傳導和蓄能，在400至 500^°C 溫度區(qū)間建立：太陽能 $$ 熔鹽 $$ 蒸汽的能量轉換循環(huán)方式，其朗肯循環(huán)效率高。間接式，即以流體介質(zhì)，通過中間換熱系統(tǒng)進行熱能傳導并最終實現(xiàn)熔鹽蓄熱。集熱管系統(tǒng)吸熱后，被加熱的介質(zhì)匯流至母管，并通過泵送方式實現(xiàn)系統(tǒng)動力循環(huán)，途經(jīng)蒸汽發(fā)生器進行熱交換產(chǎn)生蒸汽，或經(jīng)過熔鹽冷熱儲罐系統(tǒng)進行熱交換改變?nèi)埯}工況。因流體介質(zhì)材料的熱穩(wěn)定性，導熱油限定的工況通常在 400^°C 以下，但導熱油系統(tǒng)可實現(xiàn)獨立系統(tǒng)運行，在脫離儲能系統(tǒng)下仍可實現(xiàn)鏡場與蒸汽輪機機組的發(fā)電運營，因此光熱機組多采用間接式熔鹽儲熱系統(tǒng)[2]。

1.1熔鹽儲熱設備和管道系統(tǒng)簡介

全球已投運槽式光熱機組的熔鹽儲能系統(tǒng)，單組最大容量為50MW，采用熔鹽冷熱雙罐，熔鹽介質(zhì)在冷熱兩罐中循環(huán)換熱。雙罐技術在實踐中，可增加儲罐數(shù)量構成多罐系統(tǒng)，增大儲熱量，提高了機組的可靠性和靈活性，避免了斜溫層問題。

本機組50MW熔鹽儲熱單元中主要設備為一熱罐和一冷罐、六臺油鹽換熱器、六臺熔鹽泵、一臺排鹽罐、兩臺排鹽泵以及系統(tǒng)管道等。熔鹽總量為4.44萬噸，設計熱能存儲容量為1650MWth，油鹽換熱器負荷為285MW，熔鹽罐每天可儲熱12.5小時，轉換率可達 90% 。本機組共配置四個單元，總容量為200MW3。熔鹽系統(tǒng)的管道包括：冷泵出口及再循環(huán)管道、熱泵出口及再循環(huán)管道、應急排鹽管道、熔鹽雜項管道、氮氣平衡管道、換熱器連通管道、輔助系統(tǒng)管道。

2.熔鹽儲熱系統(tǒng)適配性應用的風險分析

2.1熱載體介質(zhì)參數(shù)要求導致的設備采購風險

光熱產(chǎn)業(yè)的技術和設備的研究方向，一是核心設備（介質(zhì)）在高參數(shù)工況下的運行能力。高溫熔鹽材料傳熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性高和質(zhì)量傳遞速度快。量產(chǎn)耐高溫熔鹽，理論上選用混合組分為碳酸鹽和氯化鹽（鎂、鉀和鈉）的混合體系，來提高材料的整體效率。通過混合不同熔點和沸點的無機鹽，可調(diào)配出溫度工況差異的復合鹽熔鹽。比如，仍在可研階段的超臨界布雷頓循環(huán)光熱發(fā)電系統(tǒng)，模擬的熔鹽溫度可達 800^°C ，冷熱罐溫差可達100至120^°C 本項目熔鹽組分為硝酸鈉和硝酸鉀（6：4），在260至 550^°C 之間為液體，其熔化熱為 161J/g ，比熱容為1.53J/（g?K） 。

二是光熱發(fā)電核心設備在新型動力循環(huán)下產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品升級。由于熔鹽熱載體的特性，篩選產(chǎn)品時應當確保介質(zhì)抗凝功能。如熔鹽泵的選型，要關注泵體的材質(zhì)以及配套的流量和揚程能力。而在熔鹽電加熱器選用上，主流是380V 的低壓電阻式，因此低成本且高電壓等級產(chǎn)品是研發(fā)的方向。

2.2熔鹽儲熱系統(tǒng)施工工藝風險— 陶粒土工藝

熔鹽罐基礎內(nèi)部采用陶粒填充，密實度要求壓實率達 98% MDD，靜載實驗要求Minimum Ev2=90Mpa^[4] 。因陶粒質(zhì)地松散，每層回填最大厚度控制在 200mm ，震動碾壓前每層壓實前滿鋪 10mm 鋼板，可避免陶粒擾動。

2.3熔鹽儲熱系統(tǒng)施工工序與系統(tǒng)完備的風險

系統(tǒng)管道施工工序和TOP驗收工序不當將導致水壓以及冷態(tài)調(diào)試無法實施。管道安裝從地面部分開始，先安裝冷（熱）鹽泵到熱交換器和熔鹽罐的管道。TOP驗收順序為冷罐后熱罐、儲罐本體、鹽泵及管道、輔助系統(tǒng)、排鹽系統(tǒng)、換熱器。

2.4熔鹽儲熱系統(tǒng)調(diào)試復雜性和運營穩(wěn)定性的風險

熔鹽儲熱系統(tǒng)調(diào)試風險分級多，對系統(tǒng)運行缺陷的應急處理要求嚴格。如系統(tǒng)泄漏和熔鹽堵凍問題；罐體溫差控制問題，易導致罐底焊縫撕裂和罐體變形；熔鹽流量控制問題對傳熱效率的影響[5]，電伴熱保溫效果決定了罐體溫度上限。

從設計層面完善應急系統(tǒng)，如設置緊急排鹽系統(tǒng)，有效保障設備安全?？紤]防凍堵運行需求，優(yōu)化熔鹽罐出口、閥門、熔鹽泵等易凍堵設備的布置。在滿足應力條件下，管系布置盡量少彎頭、多直段。每增加一個彎頭，壓力損失約增加0.1至 0.2MPa ，流量變化 5% 至 10%_c 。管道坡度大于 3% ，多彎管路坡度當大于 5% 0

3.熔鹽儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性分析

在我國光熱發(fā)電領域，已經(jīng)完善了發(fā)展大規(guī)模光熱發(fā)電的條件，如光資源豐富的用地，全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品的推廣和核心設備的研發(fā)。某項目50MW容量單元儲熱系統(tǒng)總造價約52392.4萬元，單瓦造價10.48元，經(jīng)濟性不高，需要分析熔鹽儲能系統(tǒng)在提高效率和降低成本兩個方面。

在系統(tǒng)效率提高方面，一是使用具有更大溫度區(qū)間（儲熱容量大）和更高循環(huán)效率特性的吸熱裝置（集熱鏡）以及導熱介質(zhì)。二是系統(tǒng)嵌入新型動力循環(huán)，儲熱系統(tǒng)工況溫度實現(xiàn) 700^°C_c

在降低成本方面，研發(fā)新一代的商用化熔鹽，具備耐高溫、熔點低、低成本的優(yōu)勢。同時技術更新迭代聚焦儲罐系統(tǒng)優(yōu)化和加熱器的產(chǎn)品升級，實現(xiàn)技術配套，構建國家及行業(yè)級的評價體系。

4.熔鹽儲熱系統(tǒng)的場景應用一火電調(diào)峰和供熱

理論上，如果熔鹽儲能系統(tǒng)能實現(xiàn)高換熱效率（熔鹽對蒸汽）和增加儲能時長，就能參與火電機組的調(diào)峰功能。以高參數(shù)和寬溫域的熔鹽適配雙罐是具備可行性的。如蒸汽介質(zhì)儲熱，即引出的蒸汽介質(zhì)（主蒸汽或再熱蒸汽）嵌入熔鹽儲能系統(tǒng)；如電力加熱儲熱，即用電力（發(fā)電機出口）加熱熔鹽系統(tǒng)的電加熱；如煙氣儲熱，即通過煙氣對熔鹽換熱器實現(xiàn)混合型加熱。熔鹽儲熱系統(tǒng)嵌入火力發(fā)電機組的優(yōu)勢在于其極大地提高了系統(tǒng)高溫蒸汽供給能力和機組深度調(diào)峰能力，但上述儲熱方式對火力發(fā)電系統(tǒng)及局域電網(wǎng)的負面影響仍需對比研究。

綠電供熱的應用作為新能源消納的途徑之一，其過程是利用過剩電能（來自風電或光伏的余電量和低谷電）對熔鹽進行加熱，供暖給水升溫后進入供暖系統(tǒng)[]。

5.結束語

本文基于光熱發(fā)電的背景下，就熔鹽儲熱系統(tǒng)的成熟應用展開論述，以設計優(yōu)化和材料更迭提高系統(tǒng)的儲能密度及熱效率，加速其他場景的應用實踐，如火電靈活性改造、清潔供熱、工業(yè)蒸汽等領域。熔鹽儲熱具有儲能容量大、儲存周期長、成本低等顯著優(yōu)勢，風險較小，但也有關鍵設備制造標準缺失和系統(tǒng)集成評價體系不規(guī)范問題。隨著低成本熔鹽的研發(fā)推廣和以熔鹽為工質(zhì)的設備制造標準的完善，熔鹽儲熱技術在新型電力系統(tǒng)中的應用空間將更為廣闊。

參考文獻：

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[7]陳樂涵。考慮集中式光熱電站熔鹽熱力學性質(zhì)的新型電力系統(tǒng)機組組合模型[J/OL].電網(wǎng)技術，2025（12）：33-37作者單位：中國能源建設集團天津電力建設有限公司