在由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会、中国可再生能源学会、中国电机工程学会、首航高科能源技术股份有限公司共同主办的“2022中国太阳能热发电大会”上，浙江可胜技术股份有限公司董事长兼总工程师、中国可再生能源学会太阳能热发电专委会副主任委员金建祥教授作了题为《光热型熔盐储能技术及经济性分析》的主题报告。报告以青海省可再生能源发展概况和实施项目为例，详尽地阐述了光热型熔盐储能技术的特征、应用场景。并表示：随着光热熔盐储能及相关技术进一步发展，至2027~2030年，初步估算光热型熔盐储能电站的容量电价（不含税）将由478.6元/kW·年下降至451.7元/kW·年。
一、背景意义
1、新型电力系统的主要特点
风电与太阳能发电将在电力系统中占据更高比例。
◎大力发展非化石能源；
◎以确保能源电力安全为基本前提 ;
◎以满足经济社会发展电力需求为首要目标；
◎以坚强智能电网为枢纽平台；
◎以源网荷储互动与多能互补为支撑；
◎具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、 开放互动基本特征的电力系统 ;
◎预计到2025年，可再生能源占能源消费总量的比 重将达到18%左右；
◎风电与太阳能发电的装机占比将在2030年达到近 50%，2060年达到近80%。
2、新型电力系统面临的挑战
根据国家电网总工程师陈国平在题为《现代电力系统的问题、挑战与发展方向》的论文中所述，新型能源电力系统面临的挑战主要表现在：
◎电力供应保障难度不断增加： 风电光伏的间歇性、随机性、波动性特征，决定了其只能作为电量的补充，无法作为可靠电源参与电力平衡。
◎电网安全稳定运行的风险不断加大： 大量电子电力并网，带来的频率稳定、电压稳定问题，威胁电网的安全稳定运行。
◎电力系统调节能力严重不足： 缺乏灵活调节电源，直接影响新能源的进一步消纳和发展。
3、具体分析：三北地区可再生能源发展概况（以青海省为例）
截至2021年11月底，青海省发电装机达4070万千瓦。其中，风电、太阳能等新能源装机2485万千瓦，装机占比61.1%， 青海电网成为全国清洁能源、新能源装机占比最高的省域电网。集中式光伏装机占全国6%，光热装机居全国第一，连续4年100%清洁供电行动不断刷新世界纪录，为我国太阳能可持续发展树立了典范。
二、光热熔盐储能技术特征及优势
1、光热型熔盐储能电站概况
报告以可胜技术实施的某风光新能源基地光热型熔盐储能电站为例进行概述。光热型熔盐储能电站特征是以电加热装置作为储能输入，以高温熔盐作为储能介质，以聚光 集热系统作为能量补充，以汽轮发电机组作为电能输出的安全、高效和低成本的新型储能电站技术。这种技术的主要功能是储能、调峰；主要特点是小镜场、储能规模大（GW级）、储能时长长（4~12小时）、 系统效率高，通过并联配置多对熔盐储罐，可轻易实现大规模（10GWh级）的储能，对光伏的消纳作用 明显。综合性能可与抽水蓄能相当，适宜建设为电网侧、发电侧的大规模储能电站或共享储能电站。
光热型熔盐储能电站流程图
◎熔盐储能电站主要由电加热系统、熔盐储能系统、聚光集热系统、蒸汽发生系统、汽轮发电系统、 熔盐天然气加热炉（可选）和其他辅助系统构成。
◎在用电低谷时段或光伏、风电等出现弃电时，通过电加热器加热熔盐至565℃，将多余的电能转换为热能并进行存储。在用电高峰时段，利用高温熔盐通过蒸汽发生系统与水进行热交换，产生过热蒸汽并驱动汽轮发电机组发电。在其余时段熔盐储能电站则以15%的低负荷运行，提供自身厂用电的同时，为电网提供转动惯量和无功功率支撑，保障高比例新能源电网的安全稳定运行。
◎熔盐储能电站通过聚光集热系统，利用太阳能直接辐射能量加热熔盐，以弥补热—电转换过程的能量损失，大幅提高充放电效率，熔盐储能电站的综合充放电效率可达75%以上（净上网电量/充电 量）；还可以极低的成本配置天然气、煤炭或生物质等熔盐加热炉，在极端天气（连续阴雨天）及冬季枯水季，根据电网的需求，利用后备燃料加热熔盐，继续提供稳定的电力供应。
由此可见，光热型熔盐储能电站有利于促进新能源的消纳，其典型充放电曲线如下图所示：
2、技术优势
（1）充放电效率高：通过配置聚光集热系统，光热型熔盐储能电站的充放电效率可达到75%以上。
（2） 储能容量大：单体熔盐储罐储存熔盐量可达数万吨，通过并联配置多对冷热熔盐罐，可轻易实现大规模（GW级）、长时 间（8~12小时乃至更长）储能，对电网的支撑作用明显。
（3）建设周期短：光热型熔盐储能电站的建设周期约为1.5年。
（4）使用寿命长：光热型熔盐储能电站的设计使用寿命可到25~30年；即便电站退役，作为储热介质的熔盐仍可循环利用。
（5）安全性高：熔盐特性稳定，不易分解、泄露；熔盐在加热、储热、换热的全过程均为纯物理变化且维持常压，无爆炸风 险；此外，熔盐在化工和其他领域已有长期稳定安全运行经验。
（6）环境友好：熔盐储能系统的制造和运行对环境不产生任何污染。
（7）电网友好：采用汽轮发电机组，可以为电网提供无功功率和转动惯量，有利于电网电压稳定和频率稳定；可以提供调峰、 调频、调压、系统备用和黑启动等辅助服务。
（8）全天候电力供应保障能力强：通过配置天然气熔盐加热炉，在极端天气（连续阴雨天）及冬季枯水季，根据电网的需求 通过备用燃料加热熔盐，保持电力供应的稳定，在极端天气且电网需要顶峰发电的情况下（特别是在青海水电的枯水期 12月至次年2月），可以通过天然气、煤炭和生物质补燃发电满足电网用电需求，相对于抽水蓄能电站和电化学储能电站， 无需新购置一整套火力发电系统，投资花费小（约增加1%投资）。
三、应用场景
1、青海省储能需求
青海省储能需求风电、光伏属于随机性能源，需要配置大量的调峰、储能资源才能够消纳。2021年3月31日，青海全网用电负荷达1051万千瓦，刷新2020年12月17日1044万千瓦峰值。光伏装机规模仍远超当地用电负荷。也就是说，在大晴天光伏满发时，即使青海省其余电源全部停机，光伏发电量仍然无法被消纳。
根据青海省能源局发布的《青海打造国家清洁能源产业高地行动方案》，预计2025年光伏装机达到4200万千瓦，风电装机达到1650万千瓦，光伏风电总装机将达到5850万千瓦，占电源总装机的73.4%（不含储能电源装机）；2030年光伏装 机达到7000万千瓦，风电装机将达到3000万千瓦，光伏风电总装机将达到1亿千瓦，占电源总装机的80.3%（不含储能电源装机）。
从电力系统的宏观角度来看，在其他调峰、储能电源装机量改变不大的情况下，大幅度增加风电、光伏等随机性能源装机，势必需要大量配置以光热发电为代表的低碳调峰、储能电源，才可能解决新能源消纳问题。在未来调峰、储能的比例将由15%快速增长到更高比例，局部地区甚至可能和风电、光伏发电装机相同；调峰、储能的时长将由4小时快速增长到6~8小时，局部地区甚至可能达到12小时。
