金喆新能源 | 2024-10-10
熔盐蓄热蒸汽机组和固体蓄热蒸汽机组是目前谷电储热产蒸汽技术的两大热门产品,很多人对于两者的优缺点对比比较感兴趣,本文我们从蓄热材料本身的性能、蓄热产蒸汽系统、安全性以及对配电要求4个方面做简要分析。
在开始之前, 我们先界定一下讨论范围。虽然熔盐蓄热和固体蓄热均是热门的蓄热产品,但其实际应用场景确有明显区别:熔盐蓄热蒸汽机组,可接入光热、风电、光电、谷电等,还可以用于工业余热回收,固体蓄热蒸汽机组可接入风电、光电和谷电,不可接入光热,也无法用于工业余热回收。因此,我们本文讨论仅限于两种技术应用重叠的场景下,即以“电转热-蓄热-热输出”这种技术思路为前提。
一、蓄热材料性能对比分析

从上表可以看出,固体蓄热和熔盐蓄热相比有以下优点:
1. 蓄热温差更大,理论上可生产更高品质的蒸汽;
2. 单位体积蓄热量大,设备体积小,占地面积小;
3. 蓄热材料绝缘,是实现10KV高电压直接加热的基础,可为大功率机组节省变压器和电缆投资。
二、蓄热产蒸汽系统性能对比分析
熔盐蓄热系统技术成熟,过去在专业的电站和大型化工企业应用较多,但是熔盐蓄热产蒸汽技术属于一个复杂的系统集成,不是单机设备,对系统操作和运维要求较高。且熔盐蓄热罐属于高温高压容器,蒸汽发生器也是压力容器,两个高温高压系统叠加,需要用户具有很强的管理能力才能确保安全平稳运行。所以,该系统适合管理规范、有很强管理能力的大型企业,但即便如此,安全事故也时有发生,中小型企业使用熔盐蓄热蒸汽机组较少。

金喆新能源的固体蓄热蒸汽机组为单机设备,不是一整套复杂的系统(其他同行的固体蓄热产蒸汽技术实现路径不同,不可一概而论),一台设备集成了蓄热和蒸汽生产2大模块,蓄热部分为常压热量存储,蒸汽发生装置属压力容器,机组可达到无人值守、全自动运行的水平,安全性高,运行管理简单可靠,对于大中小型用户都有很强的适用性。

三、安全性对比分析
在能源的储存和供应中,安全性应是至关重要的影响因素。固体蓄热蒸汽机组相比熔盐蓄热蒸汽系统,拥有更高的安全性能。
2023年5月7日,某熔盐储热项目发生熔盐高温爆裂事故,造成1人死亡,13人受伤。事故发生后,国家能源局高度重视,发出关于开展熔盐储热等能源综合利用项目安全排查的通知,要求系统排查熔盐储热项目及其安全风险管控情况。尽管熔盐储热技术已在全球范围内有数十年的应用历史,但上述事故后,行业开始重新审视这一技术的安全问题。熔盐储热面临的安全性风险,主要包括缺乏统一的安全标准、熔融盐物理性质特殊且成分复杂、系统层面问题具有特殊性等方面。熔融盐在高温下以液体盐(电解质)形式存在,具有极强的腐蚀性和化学活性,会腐蚀常见金属材料,因此对设备环境有着高要求,还有些熔盐成分为氧化剂,可助燃,存在爆炸风险,且对人体有致命毒性。随着近几年储能市场的爆发式增长,新的熔盐配方被不断地研发并推向市场,除了传统的不同硝酸盐之间的配比调整之外,可溶性添加剂、纳米颗粒材料乃至有机物也被添加到熔融盐当中,以提升热物理参数。某些材料的微量添加也会极大得改变混合盐原有的化学性质,因此在经过充分验证前,新型的熔盐配方、熔盐蓄热系统设计均可能面临未知问题或挑战,导致性能不稳定或不符合预期。因此,选用熔盐蓄热蒸汽系统,用户需要关注安全措施的落实和系统的应急处理能力,同时需注意避免使用熔盐材料成分不明的系统。
相较之下,固体蓄热蒸汽机组,蓄热材料为高温下烧制的固体,无燃烧、爆炸、腐蚀等风险,安全性能更优。
四、配电要求对比分析
固体蓄热蒸汽机组,500KW以上机组可直接用6kv/10kv高电压直接接入,无需考虑变压器扩容问题,电缆成本也低。但熔盐蓄热蒸汽机机组,无法实现高压直入,只能380V电压供电,当用于大功率供蒸汽场景时,对变压器余量要求高,配电成本高。
综上所述,我们可以对固体蓄热蒸汽机组和熔盐蓄热蒸汽系统各项性能对比如下:

储能储热行业的快速发展吸引了众多企业入局,扩展技术适用场景以尝试寻求更广阔的市场空间或营造更广的市场前景以吸引投资者的青睐,是很多行业发展过程中都会经历的阶段,一般都需要经过多年市场验证以后才能真正确定某些技术真正的实用性和局限性。但多些理性的分析和探讨,能尽可能避免一些盲目投资。
固体蓄热技术不是万能的,它只是在某些领域内应用有明显优势,目前这些领域相对于储能大潮仅是很小的分支。身为行业的一员,我们会持续精进产品以适应用户需求,不断在产品性能、安全性、稳定性、耐用性、实用性进行突破,让更多用户因为使用固体蓄热受益。