金喆新能源 | 2024-10-10
熔鹽蓄熱蒸汽機組和固體蓄熱蒸汽機組是目前谷電儲熱產蒸汽技術的兩大熱門產品,很多人對于兩者的優缺點對比比較感興趣,本文我們從蓄熱材料本身的性能、蓄熱產蒸汽系統、安全性以及對配電要求4個方面做簡要分析。
在開始之前, 我們先界定一下討論范圍。雖然熔鹽蓄熱和固體蓄熱均是熱門的蓄熱產品,但其實際應用場景確有明顯區別:熔鹽蓄熱蒸汽機組,可接入光熱、風電、光電、谷電等,還可以用于工業余熱回收,固體蓄熱蒸汽機組可接入風電、光電和谷電,不可接入光熱,也無法用于工業余熱回收。因此,我們本文討論僅限于兩種技術應用重疊的場景下,即以“電轉熱-蓄熱-熱輸出”這種技術思路為前提。
一、蓄熱材料性能對比分析

從上表可以看出,固體蓄熱和熔鹽蓄熱相比有以下優點:
1. 蓄熱溫差更大,理論上可生產更高品質的蒸汽;
2. 單位體積蓄熱量大,設備體積小,占地面積小;
3. 蓄熱材料絕緣,是實現10KV高電壓直接加熱的基礎,可為大功率機組節省變壓器和電纜投資。
二、蓄熱產蒸汽系統性能對比分析
熔鹽蓄熱系統技術成熟,過去在專業的電站和大型化工企業應用較多,但是熔鹽蓄熱產蒸汽技術屬于一個復雜的系統集成,不是單機設備,對系統操作和運維要求較高。且熔鹽蓄熱罐屬于高溫高壓容器,蒸汽發生器也是壓力容器,兩個高溫高壓系統疊加,需要用戶具有很強的管理能力才能確保安全平穩運行。所以,該系統適合管理規范、有很強管理能力的大型企業,但即便如此,安全事故也時有發生,中小型企業使用熔鹽蓄熱蒸汽機組較少。

金喆新能源的固體蓄熱蒸汽機組為單機設備,不是一整套復雜的系統(其他同行的固體蓄熱產蒸汽技術實現路徑不同,不可一概而論),一臺設備集成了蓄熱和蒸汽生產2大模塊,蓄熱部分為常壓熱量存儲,蒸汽發生裝置屬壓力容器,機組可達到無人值守、全自動運行的水平,安全性高,運行管理簡單可靠,對于大中小型用戶都有很強的適用性。

三、安全性對比分析
在能源的儲存和供應中,安全性應是至關重要的影響因素。固體蓄熱蒸汽機組相比熔鹽蓄熱蒸汽系統,擁有更高的安全性能。
2023年5月7日,某熔鹽儲熱項目發生熔鹽高溫爆裂事故,造成1人死亡,13人受傷。事故發生后,國家能源局高度重視,發出關于開展熔鹽儲熱等能源綜合利用項目安全排查的通知,要求系統排查熔鹽儲熱項目及其安全風險管控情況。盡管熔鹽儲熱技術已在全球范圍內有數十年的應用歷史,但上述事故后,行業開始重新審視這一技術的安全問題。熔鹽儲熱面臨的安全性風險,主要包括缺乏統一的安全標準、熔融鹽物理性質特殊且成分復雜、系統層面問題具有特殊性等方面。熔融鹽在高溫下以液體鹽(電解質)形式存在,具有極強的腐蝕性和化學活性,會腐蝕常見金屬材料,因此對設備環境有著高要求,還有些熔鹽成分為氧化劑,可助燃,存在爆炸風險,且對人體有致命毒性。隨著近幾年儲能市場的爆發式增長,新的熔鹽配方被不斷地研發并推向市場,除了傳統的不同硝酸鹽之間的配比調整之外,可溶性添加劑、納米顆粒材料乃至有機物也被添加到熔融鹽當中,以提升熱物理參數。某些材料的微量添加也會極大得改變混合鹽原有的化學性質,因此在經過充分驗證前,新型的熔鹽配方、熔鹽蓄熱系統設計均可能面臨未知問題或挑戰,導致性能不穩定或不符合預期。因此,選用熔鹽蓄熱蒸汽系統,用戶需要關注安全措施的落實和系統的應急處理能力,同時需注意避免使用熔鹽材料成分不明的系統。
相較之下,固體蓄熱蒸汽機組,蓄熱材料為高溫下燒制的鎂磚,無燃燒、爆炸、腐蝕等風險,安全性能更優。
四、配電要求對比分析
固體蓄熱蒸汽機組,500KW以上機組可直接用6kv/10kv高電壓直接接入,無需考慮變壓器擴容問題,電纜成本也低。但熔鹽蓄熱蒸汽機機組,無法實現高壓直入,只能380V電壓供電,當用于大功率供蒸汽場景時,對變壓器余量要求高,配電成本高。
綜上所述,我們可以對固體蓄熱蒸汽機組和熔鹽蓄熱蒸汽系統各項性能對比如下:

儲能儲熱行業的快速發展吸引了眾多企業入局,擴展技術適用場景以嘗試尋求更廣闊的市場空間或營造更廣的市場前景以吸引投資者的青睞,是很多行業發展過程中都會經歷的階段,一般都需要經過多年市場驗證以后才能真正確定某些技術真正的實用性和局限性。但多些理性的分析和探討,能盡可能避免一些盲目投資。
固體蓄熱技術不是萬能的,它只是在某些領域內應用有明顯優勢,目前這些領域相對于儲能大潮僅是很小的分支。身為行業的一員,我們會持續精進產品以適應用戶需求,不斷在產品性能、安全性、穩定性、耐用性、實用性進行突破,讓更多用戶因為使用固體蓄熱受益。