一、原理

高溫熔鹽相變儲能技術，屬于熱儲能（又稱為儲熱），采用高熔點、低腐蝕性、化學性質穩(wěn)定的無機混合鹽作為儲能介質，將混合鹽分散灌裝在一個個密閉的金屬熔鹽盒內，組成儲能體單元，根據儲能規(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先鋪設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），將電能轉換為熱能儲存在熔鹽堆中，當混合鹽全部融化后，加熱（儲能）過程結束。

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

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

二、優(yōu)點

高溫熔鹽相變儲能技術，具有如下優(yōu)點：

1、混合鹽分散灌裝在一個個密閉的金屬熔鹽盒內，組成儲能體單元，不需要造價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，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，都可以選擇到合適配比的混合鹽，作為儲能介質。當用熔鹽堆加熱水產生蒸汽時，所產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)用汽設備使用，而且高溫儲能，可以產生超臨界蒸汽，供超臨界汽輪機組用于發(fā)電。

4、儲能介質所用的無機混合鹽，選用的是環(huán)境友好、沒有危害的普通工業(yè)鹽，經歷任意次融化∕凝固的相變過程也不會發(fā)生變質，使用壽命長，而且是國內大量生產的常用品種，原料價格較低，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構。

三、應用場景

高溫熔鹽相變儲能技術，應用場景主要有：

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

2、利用儲存的熱能產生各種壓力等級的工業(yè)生產用蒸汽。

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組，為了服從雙碳目標而需要逐步退出運行的裝機，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，將煤電機組改造為儲能調峰機組，充分利用電廠原有的汽輪發(fā)電機、輸電設施、水處理裝置等資產，以及原有的機構和人員，繼續(xù)為電力系統(tǒng)服務，并且在為電網削峰填谷運行的時候，還可以為電網提供充足的轉動慣量，提高電網的供電品質。

8、為不具備“核蓄一體化”建設條件的核電站，提供配套的低比例調峰儲能電站，降低核電機組的調峰深度，保障核電運行安全，并可以作為核電站的獨立應急保障電源。

四、主要技術參數(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生中壓飽和蒸汽：205kg

作者：揚州大學揚州碳中和技術創(chuàng)新研究中心 倪永良、董旭