一、原理

高温熔盐相变储能技术，属于热储能（又称为储热），采用高熔点、低腐蚀性、化学性质稳定的无机混合盐作为储能介质，将混合盐分散灌装在一个个密闭的金属熔盐盒内，组成储能体单元，根据储能规模，确定熔盐盒的数量，将所需数量的熔盐盒整齐堆砌在底部预先铺设好耐高温绝热保温材料的底板上，四周及顶部用耐高温绝热保温材料包覆，组成一座熔盐堆。

在每个熔盐盒的下面放置了电加热元件，用于加热熔盐盒内的混合盐，使固态混合盐逐渐融化为液态（固—液相变），将电能转换为热能储存在熔盐堆中，当混合盐全部融化后，加热（储能）过程结束。

在熔盐盒之间的间隙中，设置了金属换热管，当需要释放熔盐堆中所储存的热能时，将经过处理的水通入换热管内，水在换热管内吸收熔盐堆中的热能，汽化产生蒸汽，供用汽设备使用，或驱动汽轮机组发电。也可以向换热管内通入其他流体工质（液体或气体），将流体工质加热到要求的温度，供后续设备使用。

储存了热能的熔盐堆，在放热过程中，熔盐盒内的混合盐将由液态逐渐冷却凝固为固态（液—固相变），当混合盐全部凝固后，放热（释能）过程结束，等待下一个加热过程。

二、优点

高温熔盐相变储能技术，具有如下优点：

1、混合盐分散灌装在一个个密闭的金属熔盐盒内，组成储能体单元，不需要造价昂贵的大型热盐罐和冷盐罐。在加热和放热过程中，混合盐在熔盐盒内发生固—液（或液—固）相变，没有外部熔盐管道，所以不需要耐高温的熔盐泵及阀门。

2 、高温熔盐固液相变潜热大，储能密度高，不存在爆炸危险，所以熔盐堆的储能容量可以很大，可用于大规模储能。

3、混合盐的固—液相变温度高，而且温度范围宽，在650℃～850℃范围内，都可以选择到合适配比的混合盐，作为储能介质。当用熔盐堆加热水产生蒸汽时，所产生蒸汽的压力可以从低压到高压，供各种压力等级的工业用汽设备使用，而且高温储能，可以产生超临界蒸汽，供超临界汽轮机组用于发电。

4、储能介质所用的无机混合盐，选用的是环境友好、没有危害的普通工业盐，经历任意次融化∕凝固的相变过程也不会发生变质，使用寿命长，而且是国内大量生产的常用品种，原料价格较低，也没有环境使用限制。整座熔盐堆，所用材料都是普通的工业材料。

5、高温熔盐的相变温度相对恒定，不随加热∕放热过程变化，可以简化储能系统的流程和换热部分的结构。

三、应用场景

高温熔盐相变储能技术，应用场景主要有：

1、用于光伏、风电等可再生能源的配套储能设施，大量消纳不稳定输出的电网无法全部接受的弃光弃风电能，以及作为电网削峰填谷的大规模储能。

2、利用储存的热能产生各种压力等级的工业生产用蒸汽。

3、将储存的热能用于集中供暖的热源。

4、油田稠油、高凝油开采注汽所需的高温高压大流量蒸汽汽源。

5、用于从绿电到绿氢，为固体氧化物高温电解制氢工艺（SOEC）提供＞700℃的超高温水蒸汽。或者为高温固体氧化物燃料电池（SOFC）提供超高温气体的加热热源。

6、为超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环发电系统提供超高温气体的循环加热热源。

7、为我国大批年轻的中小型煤电机组，为了服从双碳目标而需要逐步退出运行的装机，指出一条焕发新生的出路：用一座大型熔盐堆取代燃煤锅炉，将煤电机组改造为储能调峰机组，充分利用电厂原有的汽轮发电机、输电设施、水处理装置等资产，以及原有的机构和人员，继续为电力系统服务，并且在为电网削峰填谷运行的时候，还可以为电网提供充足的转动惯量，提高电网的供电品质。

8、为不具备“核蓄一体化”建设条件的核电站，提供配套的低比例调峰储能电站，降低核电机组的调峰深度，保障核电运行安全，并可以作为核电站的独立应急保障电源。

四、主要技术参数

以相变温度为750℃的混合盐为例：

相变潜热：560 kJ∕kg

液态混合盐密度：ρ＝1700 kg∕m3

每吨混合盐相变的储能量：156kW·h

每吨混合盐相变储能可产生中压饱和蒸汽：205kg

作者：扬州大学扬州碳中和技术创新研究中心 倪永良、董旭