德令哈市光伏(光熱)產業園的定日鏡和吸熱塔。 新華社記者 張龍攝
近日，隨著最后一罐混凝土澆筑入倉，三峽集團所屬三峽能源青海格爾木10萬千瓦光熱項目順利封頂。在海拔2900多米的西北戈壁，吸熱塔與定日鏡場勾勒出光熱電站的雛形。
距格爾木700多公里的甘肅省瓜州縣，全球首個“雙塔一機”風光熱儲一體化項目——三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲能+”項目正加速推進。建成后，項目年發電量將超18億千瓦時。
國家能源局數據顯示，截至2024年一季度末，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達3530萬千瓦，新型儲能電站逐步呈現集中式、大型化趨勢。作為一種新型儲能技術，儲熱技術適應場景廣泛，受到行業青睞。在政府鼓勵下，我國儲熱行業市場規模不斷擴大，儲熱技術迎來發展黃金期。
熔鹽廣泛用于我國光熱發電項目
從青海省德令哈市出發向西行駛10公里，即可到達德令哈市光伏(光熱)產業園。全長24公里的光伏大道兩側，定日鏡場在陽光照射下熠熠生輝。
青海中控50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站是產業園核心項目。它采用塔式技術，以熔鹽作為傳熱流體，配置了7小時熔鹽儲能系統，設計年發電量1.46億千瓦時。
當太陽升起，一個個定日鏡如向日葵般跟隨太陽轉動，將太陽光反射匯聚到吸熱塔頂部的吸熱器上。液態低溫熔鹽通過冷鹽泵驅動，流經塔頂吸熱器吸收熱量，溫度可升至290—565攝氏度。被加熱的熔鹽流入高溫熱鹽罐中儲存。在需要發電時，高溫熔鹽與水換熱后產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪發電機組發電。
作為一種優良的儲熱介質，熔鹽在我國光熱發電項目中應用廣泛。三峽集團科學技術研究院副院長唐博進告訴科技日報記者，三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲能+”項目的100兆瓦光熱發電機組配置了6小時熔鹽儲熱系統。這使發電機組不受光照強度變化影響，保持穩定的電力輸出，實現連續平穩發電。此外，位于甘肅省的蘭州大成敦煌50兆瓦熔鹽線性菲涅爾式光熱電站已投產應用近3年。它采用蘭州大成科技股份有限公司自主知識產權的線性菲涅爾聚光集熱技術，儲熱時長15小時，具備24小時持續發電能力。
據不完全統計，當前國內已投運和在建的熔鹽儲熱項目多達數十項。其中，今年3月正式開工的中廣核新能源青海德令哈光儲熱一體化200萬千瓦項目，更是創下塔式光熱發電全球最大單機容量。
除了熔鹽，空氣、水、沙石等都是可供利用的儲熱介質。如芬蘭初創公司Polar Night Energy計劃建設一個工業規模的沙基熱能儲存系統，將多余的風能和太陽能以熱能的形式儲存在沙子中。
在新型電力系統建設中大有可為
唐博進認為，儲熱技術在新型電力系統建設中將發揮重要作用。
“加快構建新型電力系統，意味著清潔能源將代替煤炭、石油、天然氣等不可再生能源成為主力電源。”唐博進表示，太陽能、風能隨機性高、可控性差，若將其直接作為主力電源，電力與負荷的不匹配將進一步增加。儲熱技術可將太陽能、風能等清潔能源轉化為熱能儲存，再根據供電需求將儲存的熱能轉化為電能。
在新型電力系統中，儲熱技術是支撐發電側高比例可再生能源接入和消納的關鍵技術手段之一。在唐博進看來，在電源側配置儲熱發電，既為電力系統穩定運行增添保障，又讓其具備了發電容量和頻率的調節能力。
“不論對于集中式可再生能源電站還是分布式風光發電項目，儲熱技術都具備一定應用空間，有望成為能源系統管理中的重要一環。”唐博進解釋，比如河北黃帝城太陽能儲熱采暖項目將低聚光比塔式太陽能集熱和跨季節水體儲熱兩項技術結合，通過太陽能集熱場收集夏季豐富的太陽能，并將收集到的太陽能轉化為熱能，儲存在水體中。這些熱能可通過循環系統在冬季為建筑供暖。
此外，抽氣蓄熱等儲熱技術可將電站熱源與熱發電系統進行熱力解耦。這能改善傳統火電站、燃氣電站、核電站出力特性，保障新型電力系統中傳統熱動力電站對電網的慣量支撐能力。
具備大規模發展潛力
即便儲熱系統有諸多優點，但它同樣面臨著熱電轉換環節效率偏低等問題。三峽集團科學技術研究院高級工程師藺新星表示，建設大規模、高效率的儲熱系統，在安全性、穩定性等方面存在技術挑戰。相變材料儲熱、化學儲熱等新型儲熱技術成熟度還不夠高，在實際應用中還存在不少問題，且項目案例較少。此外，儲熱項目的建設和推廣還面臨成本與效率的博弈、應用場景復雜、大眾認知度低等因素制約。
雖有困難，但在藺新星看來，儲熱在實現“雙碳”目標過程中具有獨特優勢，具備大規模發展潛力，相同容量下投資較低。
談及儲熱技術未來發展方向，藺新星建議，一方面，要大力發展新型高效的熱電轉換技術，另一方面，要將儲熱技術的熱電(或一次能源)轉換環節與熱應用場景高效結合。
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