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背景簡述

在(zai)“雙碳”目標的(de)(de)(de)背景下，儲(chu)能(neng)(neng)行業迎(ying)來了更(geng)廣闊的(de)(de)(de)發展空間。抽水(shui)蓄能(neng)(neng)、電(dian)化(hua)學儲(chu)能(neng)(neng)、熔鹽儲(chu)能(neng)(neng)等技(ji)術可以幫助解決傳統工(gong)業能(neng)(neng)源(yuan)利用(yong)效率低和(he)太陽能(neng)(neng)、風(feng)能(neng)(neng)不穩(wen)定(ding)等問題。這些技(ji)術可以更(geng)好地滿足能(neng)(neng)源(yuan)供(gong)給(gei)與需求(qiu)在(zai)時間、空間和(he)強度上的(de)(de)(de)不匹配問題。

2022年(nian)3月，國(guo)家發(fa)改委(wei)、國(guo)家能源局印發(fa)了《“十(shi)四五”新型儲(chu)能發(fa)展(zhan)實施方(fang)案(an)》，方(fang)案(an)提出到2025年(nian)新型儲(chu)能由商(shang)業化(hua)初期步入(ru)規(gui)模化(hua)發(fa)展(zhan)階段，具備大規(gui)模商(shang)業化(hua)應用(yong)條件。

截至(zhi)2022年底(di)，已有(you)23省明確儲(chu)能(neng)配置比(bi)例，“新能(neng)源+儲(chu)能(neng)”開發建(jian)設模(mo)式初顯成效，其(qi)中(zhong)熔鹽儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)未來(lai)將是火電調峰主要技(ji)術(shu)路線之一。本(ben)文(wen)將從熔鹽儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)的(de)概(gai)念、價值、應(ying)用場景(jing)等方面介紹(shao)其(qi)發展現狀與趨(qu)勢，從而為(wei)產業鏈相關企業提供決策參(can)考。

01.熔鹽儲能技術概念與特點

熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)是指(zhi)熔(rong)(rong)(rong)融態下的(de)(de)液體鹽(yan)(yan)(yan)，工(gong)程中使(shi)用的(de)(de)通常是二元硝酸鹽(yan)(yan)(yan)、氯化物鹽(yan)(yan)(yan)等無機鹽(yan)(yan)(yan)熔(rong)(rong)(rong)融體。熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)具(ju)有工(gong)作溫度高、使(shi)用溫度范圍廣、傳熱(re)(re)能(neng)(neng)力強(qiang)、系統壓(ya)力小(xiao)、經濟性較好等一系列的(de)(de)優點，目前已成為光熱(re)(re)電站傳熱(re)(re)和儲熱(re)(re)介質的(de)(de)首選。熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲能(neng)(neng)是一種利用熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)儲熱(re)(re)能(neng)(neng)力，將太陽能(neng)(neng)光熱(re)(re)、地(di)熱(re)(re)、工(gong)業余熱(re)(re)、低品位廢熱(re)(re)、谷電等以熱(re)(re)能(neng)(neng)的(de)(de)形式儲藏起來，在(zai)需要時再將熱(re)(re)能(neng)(neng)轉化為電能(neng)(neng)或供熱(re)(re)、供蒸汽等用途的(de)(de)技術(shu)。

熔(rong)鹽儲能(neng)的價(jia)值主要(yao)體(ti)現在(zai)三個方面：提(ti)高可(ke)再(zai)生能(neng)源的利用率和穩定性(xing)，解決(jue)風光火等(deng)(deng)多種(zhong)能(neng)源之間(jian)的協調問題；實現電(dian)網(wang)削峰填谷、系統調頻、負荷平滑等(deng)(deng)功(gong)能(neng)，提(ti)高電(dian)網(wang)安全性(xing)和經濟性(xing)；為工業(ye)、農業(ye)、建筑等(deng)(deng)領域提(ti)供清潔、高效、靈活的供熱、供蒸汽(qi)解決(jue)方案，降低(di)碳排放和成本。

熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)作為長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)方式，具(ju)備以(yi)下特點：儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)規(gui)模(mo)較大，熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)規(gui)模(mo)通常在(zai)幾(ji)十兆(zhao)(zhao)瓦到(dao)幾(ji)百兆(zhao)(zhao)瓦之間，屬(shu)于大容(rong)量存儲(chu)(chu)。儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)時間長，熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)存儲(chu)(chu)時間可(ke)達到(dao)10小(xiao)時以(yi)上(shang)。初(chu)(chu)始投(tou)資成本(ben)較高(gao)，熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)投(tou)資成本(ben)約500萬(wan)/MWh，與抽水蓄能(neng)(neng)(neng)、壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)初(chu)(chu)始投(tou)資成本(ben)相近(jin)，相比(bi)電化學儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)，初(chu)(chu)始投(tou)資成本(ben)較高(gao)。能(neng)(neng)(neng)量轉換效(xiao)率較低，熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)效(xiao)率普遍低于60%，相較電化學與機(ji)械儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)方式，轉化效(xiao)率比(bi)較低。

與目前(qian)主(zhu)流的(de)鋰電儲能技(ji)術相比，熔鹽儲能具有壽命高(gao)(gao)、規模化成本低(di)、安全性高(gao)(gao)等優勢，在(zai)未(wei)來多種儲能并存(cun)的(de)情境下，熔鹽儲能或(huo)將占據重(zhong)要位置。

02.熔鹽儲能市場及重點應用

熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能(neng)(neng)是(shi)全(quan)球(qiu)第(di)三(san)大(da)儲能(neng)(neng)模式(shi)，目前市場處于(yu)上升趨勢。截至2022年底，全(quan)球(qiu)累計裝機(ji)(ji)容(rong)量為6.1GW，約占儲能(neng)(neng)裝機(ji)(ji)總容(rong)量的(de)1.6%。西(xi)班牙、美國(guo)和中(zhong)國(guo)是(shi)熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能(neng)(neng)市場的(de)三(san)大(da)主要國(guo)家。西(xi)班牙和美國(guo)已經達(da)到(dao)了一定的(de)市場規模，中(zhong)國(guo)市場也已出現明顯的(de)增長勢頭。2022年中(zhong)國(guo)熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能(neng)(neng)裝機(ji)(ji)容(rong)量為0.52GW，遠期預計到(dao)2030年，國(guo)內熔(rong)鹽(yan)(yan)儲能(neng)(neng)裝機(ji)(ji)容(rong)量將超過16GW，總投(tou)資(zi)超過2000億元。

熔鹽儲能的應用場(chang)景包括(kuo)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)、火(huo)電(dian)(dian)(dian)靈(ling)活性改造、電(dian)(dian)(dian)網削峰填谷、谷電(dian)(dian)(dian)制熱(re)、余熱(re)回收、棄電(dian)(dian)(dian)儲能等。其(qi)中光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)和(he)火(huo)電(dian)(dian)(dian)機組(zu)靈(ling)活性改造是需要重點關注的應用領域。

光熱發電應用

光(guang)熱發(fa)電(dian)是將太(tai)陽能轉化為熱能，通過(guo)熱功轉換(huan)過(guo)程發(fa)電(dian)的系統。熔鹽塔式光(guang)熱發(fa)電(dian)系統可分(fen)為聚(ju)光(guang)、吸熱、儲(chu)換(huan)熱和發(fa)電(dian)四大系統，其運行(xing)原理基本是借助(zhu)定(ding)日(ri)鏡將太(tai)陽光(guang)匯聚(ju)到太(tai)陽能收(shou)集裝(zhuang)置，然后(hou)利用太(tai)陽能循環加熱儲(chu)能介質，并依靠(kao)儲(chu)能介質的顯熱與水進行(xing)熱交(jiao)換(huan)產(chan)生(sheng)蒸(zheng)汽(qi)，從而驅動(dong)汽(qi)輪機(ji)發(fa)電(dian)。主要設備(bei)部件包(bao)括定(ding)日(ri)鏡、吸熱塔、吸熱器(qi)、熔鹽儲(chu)罐、蒸(zheng)汽(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)和汽(qi)輪發(fa)電(dian)機(ji)組。

光(guang)熱電站一般采用熱鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)與冷(leng)鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)雙罐(guan)系統存放熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)。冷(leng)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)貯罐(guan)內的熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)經熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)泵輸送到太陽能集熱器(qi)內，吸(xi)收熱能升溫后(hou)進入熱熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲罐(guan)中，隨后(hou)高溫熔(rong)融鹽(yan)(yan)(yan)流進熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)發生器(qi)，產(chan)生過熱蒸(zheng)(zheng)汽(qi)驅動蒸(zheng)(zheng)汽(qi)渦(wo)輪(lun)機運(yun)行發電，而熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)溫度降(jiang)低后(hou)流回冷(leng)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲罐(guan)。

由于綜合(he)成本較高，光熱(re)(re)(re)(re)發電在我國整體還處于發展初期。截至2022年底，我國并網發電太陽能熱(re)(re)(re)(re)發電示范(fan)項目(mu)共9個(ge)，累計裝(zhuang)機(ji)(ji)容量(liang)588MW，在全球光熱(re)(re)(re)(re)發電累計裝(zhuang)機(ji)(ji)容量(liang)中占(zhan)比8.3%。自2023年開(kai)始，隨著技術逐步成熟(shu)及扶(fu)持政策加持，光熱(re)(re)(re)(re)發電行業招投標加速，整個(ge)市場將步入(ru)千億級規模階段。預計2024年底前投產(chan)的光熱(re)(re)(re)(re)發電項目(mu)29個(ge)，總裝(zhuang)機(ji)(ji)容量(liang)約3300MW,主要集中在新疆、青海、甘肅、吉林(lin)等光能資(zi)源(yuan)富裕(yu)地(di)區。

從技(ji)術(shu)趨勢看，儲(chu)熱(re)是(shi)太陽能熱(re)發電(dian)(dian)連續性的一個重要(yao)因(yin)(yin)素，儲(chu)熱(re)問題涉及(ji)材(cai)料和(he)熱(re)學(xue)的耦合，其(qi)中800℃以上(shang)固(gu)體儲(chu)熱(re)和(he)熔(rong)融鹽儲(chu)熱(re)是(shi)今后應對(dui)混(hun)合型電(dian)(dian)站較有(you)前景的儲(chu)熱(re)材(cai)料，因(yin)(yin)此需要(yao)對(dui)高可靠性儲(chu)熱(re)材(cai)料和(he)系(xi)(xi)統(tong)以及(ji)具有(you)固(gu)有(you)安全性的熔(rong)融鹽吸熱(re)儲(chu)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)設計(ji)方(fang)法(fa)等進行研究。

火電機組靈活性改造

火(huo)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)靈活性改造的目(mu)標是增加調峰(feng)(feng)深度(du)(du)、實現(xian)快速啟停(ting)、加快爬坡能(neng)力，其(qi)中(zhong)重點是提高機(ji)(ji)組(zu)(zu)的深度(du)(du)調峰(feng)(feng)能(neng)力，從而實現(xian)節能(neng)降(jiang)(jiang)碳。受限(xian)(xian)于鍋爐(lu)調峰(feng)(feng)深度(du)(du)有限(xian)(xian)、機(ji)(ji)組(zu)(zu)經濟性和(he)安全性不足的問題，頻繁、大幅度(du)(du)地調節會降(jiang)(jiang)低火(huo)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)使用壽命，并(bing)導致收益(yi)較(jiao)低。熔鹽儲能(neng)可(ke)利(li)用機(ji)(ji)組(zu)(zu)鍋爐(lu)蒸汽，增強(qiang)火(huo)電(dian)深度(du)(du)調峰(feng)(feng)能(neng)力。同時，儲熱(re)技術可(ke)使火(huo)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)(zu)直(zhi)接參與供熱(re)，增加火(huo)電(dian)利(li)用效率。

火電(dian)(dian)靈活改造配(pei)置熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱系統優勢體現在綜合效率高(gao)，大幅增加火電(dian)(dian)廠深度調峰(feng)能(neng)力(li)(li)，儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱時間長，儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱參數高(gao)，使用壽命(ming)長等方面。同(tong)時改造后的火電(dian)(dian)機組可以(yi)更(geng)(geng)好的適(shi)應(ying)電(dian)(dian)力(li)(li)市(shi)場(chang)(chang)改革(ge)，獲取更(geng)(geng)多輔(fu)助服務(wu)收(shou)益。電(dian)(dian)力(li)(li)現貨市(shi)場(chang)(chang)交易(yi)進(jin)程加快后，帶(dai)有熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)的火電(dian)(dian)機組可以(yi)大規模儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱，存儲(chu)(chu)(chu)(chu)谷電(dian)(dian)，在電(dian)(dian)價高(gao)的時候(hou)釋放熱量(liang)獲取高(gao)收(shou)益。同(tong)時大容(rong)量(liang)熔(rong)鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)可以(yi)拓展(zhan)火電(dian)(dian)靈活機組的供熱場(chang)(chang)景，創造額外(wai)供熱、供蒸汽(qi)收(shou)益。

熔(rong)鹽儲能應用(yong)于(yu)火(huo)電(dian)(dian)改造目(mu)(mu)前仍(reng)處于(yu)早期示(shi)范(fan)階段。2022年12月15日，江(jiang)蘇國(guo)信靖江(jiang)電(dian)(dian)廠熔(rong)鹽儲能調峰供熱(re)項(xiang)目(mu)(mu)正式投運(yun)，是中國(guo)首個(ge)真正意義上(shang)采用(yong)熔(rong)鹽儲熱(re)技術的(de)大規(gui)模火(huo)電(dian)(dian)調峰/調頻/供熱(re)項(xiang)目(mu)(mu)。該項(xiang)目(mu)(mu)具(ju)有完(wan)全(quan)自主(zhu)知(zhi)識產(chan)權，核心設備全(quan)部國(guo)產(chan)化，是目(mu)(mu)前全(quan)球首個(ge)實現煤電(dian)(dian)耦(ou)合熔(rong)鹽儲熱(re)的(de)成功范(fan)例。

該項(xiang)目包括(kuo)2×660MW機(ji)組熔鹽(yan)(yan)儲(chu)(chu)能調峰供熱(re)項(xiang)目，設(she)計(ji)配套儲(chu)(chu)熱(re)量75MWh，采購用于儲(chu)(chu)熱(re)的無機(ji)鹽(yan)(yan)1260噸，EPC總承包價(jia)格約(yue)4188萬元，其中無機(ji)鹽(yan)(yan)604萬元，儲(chu)(chu)罐(guan)設(she)備186萬元，分別占比(bi)14%和(he)4%。經測算，該工程投運后每年可增加新能源消納電量3億(yi)千瓦(wa)時，保障近2萬戶居(ju)民和(he)企業使用可再生(sheng)的綠色電力，每年減少10萬噸燃(ran)煤和(he)24萬噸二氧化(hua)碳排放，實現經濟、社會和(he)生(sheng)態效(xiao)益多贏。

在政(zheng)策驅動下，煤(mei)電機(ji)組(zu)靈(ling)活(huo)(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)進(jin)程(cheng)將顯著加快，而熔鹽儲能(neng)作為火電靈(ling)活(huo)(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)的配(pei)套方案，有望迎(ying)來(lai)發(fa)展機(ji)遇期(qi)。國(guo)家(jia)發(fa)改(gai)(gai)委、國(guo)家(jia)能(neng)源局于2021年11月發(fa)布的《全國(guo)煤(mei)電機(ji)組(zu)改(gai)(gai)造(zao)升級實施方案》提出，存量煤(mei)電機(ji)組(zu)靈(ling)活(huo)(huo)(huo)性改(gai)(gai)造(zao)應改(gai)(gai)盡改(gai)(gai)。“十(shi)四(si)(si)五”期(qi)間(jian)完成2億千(qian)(qian)(qian)瓦，增加系統調節(jie)能(neng)力(li)3000萬-4000萬千(qian)(qian)(qian)瓦，實現煤(mei)電機(ji)組(zu)靈(ling)活(huo)(huo)(huo)制造(zao)規(gui)模1.5億千(qian)(qian)(qian)瓦。預(yu)計十(shi)四(si)(si)五期(qi)間(jian)該領域熔鹽儲能(neng)項目市(shi)場(chang)空間(jian)將達到千(qian)(qian)(qian)億級。

技術趨(qu)勢方面，控制(zhi)熔鹽的(de)原(yuan)材(cai)料成(cheng)(cheng)本(ben)將是主要方向(xiang)。以“多低”特(te)點抑(yi)制(zhi)熔鹽儲(chu)能成(cheng)(cheng)本(ben)上漲，“低熔點、低成(cheng)(cheng)本(ben)、更低氯(lv)離子”是下一代熔鹽儲(chu)能新材(cai)料的(de)核(he)心特(te)點。

化信觀點

熔鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)產(chan)業鏈(lian)(lian)包(bao)括上游的(de)(de)資(zi)源及(ji)原(yuan)材(cai)(cai)料，中(zhong)游的(de)(de)設(she)(she)備(bei)(bei)與(yu)系統(tong)集成，下(xia)游的(de)(de)系統(tong)安裝與(yu)使用。熔鹽(yan)的(de)(de)主要成分為硝酸鈉、硝酸鉀鹽(yan)，是較(jiao)為常見的(de)(de)化(hua)學材(cai)(cai)料，目(mu)前國(guo)內熔鹽(yan)供應和化(hua)鹽(yan)服務較(jiao)為成熟。同時，熔鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)系統(tong)中(zhong)還需(xu)配備(bei)(bei)熔鹽(yan)泵、熔鹽(yan)罐、蒸汽發(fa)(fa)生器、保溫材(cai)(cai)料、玻(bo)璃等關鍵設(she)(she)備(bei)(bei)，以防止熔鹽(yan)凍(dong)堵，因此一次性投(tou)資(zi)規(gui)模較(jiao)大(da)。經(jing)過光(guang)熱發(fa)(fa)電配儲(chu)(chu)(chu)市(shi)場培(pei)育，熔鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)熱產(chan)業鏈(lian)(lian)發(fa)(fa)展較(jiao)為成熟。若市(shi)場需(xu)求進一步擴大(da)，產(chan)業鏈(lian)(lian)投(tou)資(zi)成本有望(wang)下(xia)降。

從競爭情況來(lai)看，整(zheng)體(ti)市(shi)場參與(yu)企業(ye)眾多，各(ge)個環(huan)節競爭格(ge)局尚不明朗，新(xin)(xin)(xin)進入機會仍然較(jiao)高。產(chan)業(ye)鏈(lian)上(shang)游方面(mian)，目前國內(nei)熔鹽供應和化鹽服務較(jiao)為(wei)成(cheng)熟，代表企業(ye)包括鹽湖股(gu)份、河(he)北(bei)礦井新(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源、新(xin)(xin)(xin)疆硝(xiao)石鉀肥(fei)有(you)限(xian)公(gong)司，金(jin)晶(jing)科(ke)技等。產(chan)業(ye)鏈(lian)中游關鍵設備的(de)企業(ye)主(zhu)要(yao)有(you)：熔鹽罐方面(mian)的(de)藍(lan)星北(bei)化機、西子(zi)潔能(neng)(neng)、藍(lan)科(ke)高新(xin)(xin)(xin)等；熔鹽泵(beng)方面(mian)的(de)蘭州蘭泵(beng)、濟(ji)南華威等；蒸汽發生器方面(mian)的(de)西子(zi)潔能(neng)(neng)、上(shang)海電(dian)(dian)氣(qi)、金(jin)通靈等。產(chan)業(ye)鏈(lian)下游儲能(neng)(neng)EPC行(xing)業(ye)的(de)企業(ye)主(zhu)要(yao)有(you)包括特變電(dian)(dian)工、華西能(neng)(neng)源、中國電(dian)(dian)建(jian)(jian)、中國能(neng)(neng)建(jian)(jian)等。

總體(ti)來說，在(zai)(zai)(zai)能(neng)(neng)源(yuan)轉型(xing)與(yu)綠色低碳的大(da)背(bei)景下，熔鹽(yan)儲能(neng)(neng)技術(shu)處于市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)爆發(fa)的初期，未來在(zai)(zai)(zai)光熱發(fa)電(dian)、火電(dian)改(gai)造、園(yuan)區(qu)儲能(neng)(neng)供(gong)熱等場(chang)景中具有較大(da)的應用潛力。短期內產業鏈(lian)企(qi)業仍(reng)需(xu)聚焦原研技術(shu)投入(ru)(ru)，進一步增加品牌知名度，加強與(yu)政府、潛在(zai)(zai)(zai)用戶的溝通與(yu)合作。作為(wei)潛在(zai)(zai)(zai)用戶企(qi)業、大(da)型(xing)化工(gong)企(qi)業可以考慮在(zai)(zai)(zai)自備電(dian)廠改(gai)造中引入(ru)(ru)熔鹽(yan)儲能(neng)(neng)系統(tong)，但需(xu)要(yao)謹(jin)慎做(zuo)好綜合成本核算，充分結合可再生能(neng)(neng)源(yuan)消納、發(fa)電(dian)效(xiao)率提升(sheng)、供(gong)熱供(gong)電(dian)耦合的需(xu)求(qiu)，在(zai)(zai)(zai)提升(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)使用效(xiao)率同時，做(zuo)到投資(zi)回(hui)報比最優。