8月19日,熔鹽儲能產業發展論壇在內蒙古呼和浩特市召開,來自無機鹽行業熔鹽儲能專業委員會及相關上下游領域的專家學者普遍認為,熔鹽儲能,未來市場應用前景廣闊。
中國無機鹽工業協會會長王孝峰介紹說,近年來,隨著我國光熱產業的崛起,促進了熔鹽儲能行業的迅速發展。硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鈉是典型的無機鹽產品,這三種硝基型產品是熔鹽產品的主要組分。熔鹽產品的供應和應用,作為整個產業鏈的一環,起到重要作用。無機鹽協會于2017年成立了熔鹽儲能專業委員會,目的就是形成行業合力,推動行業的可持續發展。
王孝峰指出,熔鹽儲能技術是國家鼓勵發展的新型儲能技術之一,相比其他儲能技術,熔鹽儲能更適應大規模儲能的需求。我國也出臺了一系列相關政策,促進和鼓勵儲能項目開發建設。從2016年9月發布《關于建設太陽能(4.240,-0.11,-2.53%)熱發電示范項目的通知》(20個項目入選首批光熱發電示范項目名單,總裝機約1.35GW)、2017年公布首批多能互補集成優化示范工程名單(涉及2個裝機5萬千瓦的光熱發電項目),到2023年4月印發《關于推動光熱發電規模化發展有關事項的通知》等文件的發布,我國熔鹽儲能行業的發展,一直受到國家能源局的重視。
據不完全統計,截至2024年3月底,我國太陽能熱發電累計裝機容量588MW,其中并網光熱電站570MW,累計熔鹽使用量將近15萬噸。每個百兆瓦級光熱電站基本上都配置了8小時或以上熔鹽儲能系統,熔鹽需求正在集中釋放。就目前來看,能夠達到熔鹽級質量要求的硝酸鹽產能有限,若全部項目都能夠如期投產,則熔鹽需求略顯不足。王孝峰表示,要達到熔鹽級的質量要求,要鼓勵現有化肥級硝酸鉀生產企業轉型升級,提高產品純度和質量,提高熔鹽原料的產能,尤其是硝酸鉀、硝酸鈉和亞硝酸鈉等關鍵組分。建立穩定的原材料供應渠道,保障生產的連續性和穩定性。積極建立標準和規范,規范行業發展,確保系統的可靠性和安全性,促進行業的可持續高質量發展。
華東理工大學教授、博導,資源與環境工程學院副院長孫澤介紹說,近年來,人工智能(AI)技術的發展給全社會帶來了重大的沖擊,各行各業都充分利用AI的先進性、高效性,實現本行業“人工智能+”,引領行業發展。除了互聯網行業本身,金融、醫療、汽車等行業都已經深入開展了本行業的人工智能化。
孫澤指出,熔鹽儲能,是最有發展前途的長時、大規模儲能技術之一,但是,熔鹽高溫、強腐蝕、帶電離子特殊微觀結構等性質,限制了新型高性能熔鹽體系的設計與開發。傳統的研究方法包括實驗試錯、相圖計算、分子級別設計等,但實驗試錯法由于熔鹽實驗的高溫、腐蝕性而推進困難,且需要耗費大量的時間和經濟成本;相圖計算法則受限于材料的熱力學參數,且需要對每個熔鹽體系都單獨進行計算,同時也難以進行四元、五元等復雜熔鹽體系的計算而難以推廣;分子動力學方法則著重于探究熔鹽微觀結構與性質之間的關系,受限于計算資源與計算尺度,直接進行熔鹽體系設計存在困難。
孫澤認為,將人工智能引入新型高性能高溫熔鹽體系的設計與開發,實現數據驅動的人工智能設計新型熔鹽體系。“人工智能+熔鹽體系設計”可以克服傳統研究方法的耗時、低效率的缺點,實現數據到結果的直接跨越,顛覆行業研究范式,可以成倍、成十倍提高熔鹽體系設計開發效率,將促使整個熔鹽行業的顛覆性變革。“人工智能+熔鹽體系設計”的實現,也必將為其他工業體系提供強有力的引領和示范作用,實現每一個行業的顛覆性發展。
中國科學院過程工程研究所副研究員鐘莉分析指出,作為一種新興的長時儲能方式熔鹽儲能,在新型儲能賽道上具有明顯優勢,一是儲能規模大,熔鹽儲熱規模通常在幾十兆瓦到幾百兆瓦之間,例如甘肅省金昌市高溫熔鹽儲能綠色調峰電站儲能規模達到600MW/3600MWh。二是儲能時間長,熔鹽儲能可以實現單日10小時以上的儲熱能力,敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站的熔鹽儲熱時間可以達到11個小時。三是壽命長,熔鹽儲熱項目壽命在25年左右,高于電化學儲能壽命。
當前,熔鹽儲能面臨著高溫腐蝕問題、熱效率與儲能密度問題、系統安全性等三方面挑戰。一方面熔鹽在高溫下具有強烈的腐蝕性,對儲存設備和管道的材料選擇提出了嚴峻挑戰,需要進一步研發更耐腐蝕、高溫穩定性更好的材料來適應熔鹽的儲存、使用和輸送,且以熔鹽為工質的相關設備缺乏完善的制造標準和規范。另一方面雖然熔鹽儲熱技術具有較高的熱效率,但在儲能密度方面仍存在提升空間,進一步提高儲能密度有助于減少儲能系統的體積和成本,促進其在更廣泛領域的應用。此外,熔鹽儲熱系統在高溫下長時間運行,一旦發生故障或泄漏,可能引發安全事故。如何提高系統安全性和可靠性,防止熔鹽泄漏,是該技術亟待解決的問題。
鐘莉指出,為應對以上問題,熔鹽儲能未來發展還有很多研究工作亟待開展。新材料和設備升級、儲能密度提升、智能化與安全監控、應用場景拓展是熔鹽儲能未來發展趨勢與研究方向。要從源頭純化和末端純化兩方面同時著手應對。完善熔鹽儲熱系統的智能化監測控制系統,以提高熔鹽儲熱系統的穩定性和壽命。要通過優化熔鹽的成分和配方,以及改進儲熱系統的設計,提高熔鹽儲熱技術的儲能密度,滿足更多應用場景需求。要借助先進傳感技術和人工智能算法,實現熔鹽儲熱系統的智能化監控和安全預警,確保系統安全穩定運行。熔鹽儲能系統的在線監測、純化與回收循環利用對保障熔鹽儲能系統全生命周期更安全、更長期運行具有重要作用。