Использование накопителей энергии на основе емкости позволяет лучше регулировать спрос и предложение электроэнергии и в то же время в полной мере использовать пиковые и долинные цены на электроэнергию для увеличения прибыли. Поэтому накопители энергии на основе емкости, такие как накопители на основе расплавленной соли, стали важным направлением для новых энергетических систем в будущем.
Нестабильность солнечной и ветровой энергии и периодические колебания пиков и долин конечного потребления энергии приводят к низкой эффективности использования возобновляемых источников энергии. Для того чтобы адаптироваться к характеристикам чистой генерации энергии из возобновляемых источников, необходимы вспомогательные системы хранения энергии для решения проблемы несоответствия между спросом и предложением энергии во времени, пространстве и интенсивности.
То есть, когда электрической энергии больше, она накапливается в системе хранения энергии. При нехватке электроэнергии система хранения энергии используется для выработки электроэнергии в дополнение к электросети.
Среди известных чистых источников энергии солнечная энергия, несомненно, является возобновляемым источником энергии с самыми большими запасами, которые могут быть разработаны на Земле.
Однако из-за несоответствия между сезонным распределением и спросом на энергопотребление, способ хранения тепловой энергии, такой как солнечная энергия, в теплоаккумуляторе летом и высвобождения тепла для отопления зимой для достижения идеального состояния летнего хранения и зимнего использования стал одним из основных направлений исследований и разработок в отрасли.
1. Что такое хранилище расплавленной соли?
Расплавленная соль - это расплав, образующийся при плавлении солей. Это ионный расплав, состоящий из катионов и анионов. В общем случае расплавленная соль относится к расплаву неорганических солей, таких как расплав галогенидов щелочных металлов, щелочноземельных металлов, нитратов, сульфатов и т. д. В широком смысле понятие "расплавленная соль" также включает расплавы оксидов и расплавленные органические вещества.
При стандартной температуре и атмосферном давлении расплавленная соль твердая, а при повышении температуры до определенного уровня превращается в жидкость.
В конкретных ситуациях, связанных с теплопередачей и аккумулированием тепла, можно выбрать различные типы мономеров для расплавленных солей в соответствии с технологическими требованиями, или получить смешанные эвтектические соли со стабильными характеристиками путем компаундирования в определенной пропорции для выполнения конкретной задачи по аккумулированию тепла.
Если использовать электричество, получаемое от ветра и света, а также "корытообразное электричество" для нагрева расплавленной соли, преобразовывать электричество в тепловую энергию и хранить ее, а затем использовать тепловую энергию во время пикового потребления электроэнергии, то ее можно заменить системой отопления.
Угольные (или газовые) котлы обеспечивают отопление. Это не только повышает стабильность энергосистемы и улучшает экологическую обстановку, но и устраняет дефицит газа и снижает эксплуатационные расходы.
2. Значение хранения расплавленной соли
Ценность хранения расплавленной соли в основном отражается в трех аспектах: повышение коэффициента использования и стабильности хранение возобновляемой энергииРешение проблемы координации между ветром, солнцем, огнем и другими источниками энергии;
Реализует функции сокращения пиковых нагрузок и заполнения долин, регулирования частоты системы, выравнивания нагрузки и т.д. для повышения безопасности и экономичности энергосистемы; обеспечивает чистые, эффективные и гибкие решения для отопления и подачи пара в промышленность, сельское хозяйство, строительство и другие области, снижая выбросы углерода и затраты.
В качестве длительное хранение энергии метод, хранилище расплавленной соли имеет следующие характеристики: Большой масштаб хранения энергии. Масштаб хранилища расплавленной соли обычно составляет от десятков мегаватт до сотен мегаватт, что является хранилищем большой емкости.
Время хранения энергии велико, а время хранения в хранилище расплавленной соли может достигать более 10 часов. Первоначальные инвестиционные затраты высоки. Инвестиционные затраты на хранение энергии в расплавленных солях составляют около 5 млн/МВт-ч, что аналогично первоначальным инвестиционным затратам на хранение энергии в гидроаккумуляторах с насосами и в хранилищах на сжатом воздухе. По сравнению с электрохимическими накопителями энергии, первоначальные инвестиционные затраты выше.
Эффективность преобразования энергии низкая, а эффективность хранения энергии в расплавленной соли в целом ниже, чем у 60%. По сравнению с электрохимическими и механическими методами хранения энергии, эффективность преобразования относительно низкая.
По сравнению с современными литиевыми батареями eтехнологии хранения энергииК преимуществам накопителей на основе расплавленной соли относятся длительный срок службы, низкая стоимость и высокая безопасность. В будущем сценарии, где сосуществуют несколько систем хранения энергии, хранилища на основе расплавленных солей могут занять важное место.
3. Преимущества хранения расплавленной соли
Во всем диапазоне рабочих температур расплавленная соль всегда остается в жидком состоянии, поглощая электрическую энергию, энергию излучения и другие виды энергии. Когда температура окружающей среды ниже температуры расплавленной соли, тепловая энергия высвобождается, тем самым реализуя функцию накопления тепловой энергии при разнице температур в процессе нагрева или охлаждения.
Благодаря широкой температуре жидкости, большой разнице температур, высокой плотности теплоаккумулятора, хорошим характеристикам теплопередачи, стабильному рабочему состоянию и низкой стоимости он подходит для крупномасштабного хранения тепла. Одна машина может достичь емкости хранения тепла более 100 МВт-ч, став "темной лошадкой" в индустрии хранения энергии.
В целом, преимущества хранения тепла в расплавленной соли конкретно отражены в следующих пунктах:
- Мощность теплоаккумулятора велика, и он может достигать сотен мегаватт энергии. Например, объем накопления энергии в высокотемпературном расплавленном солевом хранилище зеленой пиковой электростанции в городе Цзиньчан провинции Ганьсу достигает 600 МВт/3600 МВт-ч;
- Время хранения тепла велико и может достигать более 10 часов в течение одного дня. Время хранения тепла в расплавленной соли на солнечной тепловой электростанции Dunhuang мощностью 100 МВт может достигать 11 часов, что значительно превышает текущие требования к соотношению распределения и хранения тепла в течение 2-4 часов;
- Параметры хранения тепла высоки, температура хранения тепла расплавленной соли может достигать 595°C или выше, экзотермические параметры пара могут достигать подкритических параметров и приводить в действие паровую турбину для выработки электроэнергии;
- Сайт хранение тепловой энергии Скорость работы быстрая и может удовлетворить потребности в регулировке при больших колебаниях нагрузки;
- Эффективность аккумулирования тепла высока, близка к комплексной эффективности насосных гидроаккумуляторов, а потребление энергии низкое;
- Длительный срок службы, срок службы системы хранения тепла из расплавленной соли может достигать более 30 лет;
- Система отличается гибкостью управления и модульной конструкцией. Энергомодуль теплоаккумулятора и модуль мощности независимы друг от друга. Процесс хранения тепла и процесс выработки тепла независимы друг от друга. Система работает гибко, и решение по хранению тепла может быть адаптировано в соответствии с потребностями;
- Эксплуатация безопасна и надежна. Аккумулирование тепла с помощью бинарного нитрата - более безопасный метод хранения тепла. С момента запуска SOLAR ONE в США в апреле 1982 года на 6,69 миллиона киловатт солнечных тепловых электростанций в мире не произошло ни одной аварии, связанной с безопасностью, например, взрыва литиевых батарей. Это очень безопасный метод хранения энергии;
- Экологически чистые и безопасные, не производят загрязняющих выбросов.
4.Применение и случаи использования хранилищ расплавленной соли
Расплавленная соль накапливает энергию, аккумулируя тепло. Если необходимо хранить электрическую энергию, то весь процесс должен завершаться преобразованием "электрическая энергия - тепловая энергия - электрическая энергия", что очень неэффективно;
Если необходимо сохранить тепловую энергию, то разность температур при нагревании и охлаждении может обеспечить накопление тепловой энергии. Весь процесс представляет собой преобразование "тепловая энергия - электрическая энергия".
Когда требуется выработка электроэнергии, расплавленная соль в высокотемпературном резервуаре может быть откачана и обменяться теплом с водой для получения пара. Он приводит в движение паровую турбину для выработки электроэнергии с малыми потерями и высоким КПД.
Хранилища расплавленной соли могут использоваться в сценариях, где тепловая энергия используется для выработки электричества, например, при фототермической генерации, реконструкции тепловых электростанций и т.д.; или в сценариях, где конечной потребностью в энергии является тепловая, а не электрическая энергия, например, при чистом отоплении.
- Применение в системах фототермической генерации энергии:
В установках CSP обычно используется двухрезервуарная система, состоящая из резервуаров для горячей и холодной соли для хранения расплавленной соли. Расплавленная соль в холодном резервуаре для хранения расплавленной соли подается к солнечному коллектору с помощью насоса для расплавленной соли. Она поглощает тепловую энергию и нагревается, прежде чем попасть в резервуар для горячей расплавленной соли.
Затем высокотемпературная расплавленная соль поступает в парогенератор расплавленной соли, где вырабатывается перегретый пар для привода паровой установки. Турбины работают, вырабатывая электроэнергию, в то время как температура расплавленной соли снижается и поступает обратно в резервуар для хранения холодной расплавленной соли.
Расплавленная соль объединяет теплоаккумулирующие и теплопередающие среды в одно целое, упрощая состав системы электростанции.
В качестве вспомогательного хранилища энергии для фототермической генерации, система теплового хранения расплавленной соли может повысить коэффициент использования солнечной энергии, уменьшить колебания мощности и способствовать стабильной работе электросети.
Для получения фототермической энергии широко используется бинарная расплавленная соль. Обычно бинарная расплавленная соль представляет собой смесь нитрата натрия 60% и нитрата калия 40%.
- Обеспечение тепловой энергией промышленного производства
Система аккумулирования тепла на основе расплавленной соли обладает высокой эффективностью использования тепловой энергии, может осуществлять рекуперацию и утилизацию отработанного тепла, а также обеспечивает стабильные и непрерывные высококачественные источники тепла, такие как пар и горячий воздух, для предприятий пищевой, текстильной и других отраслей промышленности в индустриальных парках.
- Накопители энергии на электростанциях
Установив на тепловой электростанции оборудование для хранения тепла из расплавленных солей, можно превратить ее в пиковую электростанцию, способную гибко вырабатывать электроэнергию. Накопленное тепло может быть преобразовано в пар для обеспечения потребителей теплом, что повышает экономическую эффективность электростанции.
5. Перспективы хранения расплавленной соли
Накопители на основе расплавленной соли являются третьей по величине моделью хранения энергии в мире, и в настоящее время рынок имеет тенденцию к росту. По состоянию на конец 2022 года, глобальная совокупная установленная мощность составит 6,1 ГВт, что соответствует примерно 1,6% от общей установленной мощности накопителей энергии.
Испания, США и Китай - три основные страны на рынке хранилищ расплавленной соли. Испания и США достигли определенного размера рынка, а китайский рынок также демонстрирует значительные темпы роста.
В 2022 году установленная мощность хранилищ расплавленной соли в Китае составит 0,52 ГВт. В долгосрочной перспективе ожидается, что к 2030 году установленная мощность хранилищ на основе расплавленной соли в Китае превысит 16 ГВт, а общий объем инвестиций составит более 200 млрд юаней.
Сценарии применения хранилищ на основе расплавленной соли включают в себя производство солнечной тепловой энергии, гибкое преобразование тепловой энергии, снижение пиковой нагрузки на энергосистему и заполнение долины, нагрев долины, рекуперацию сбросного тепла, хранение энергии, полученной от брошенных источников, и т.д.
Среди них фототермическая генерация энергии и гибкое преобразование тепловых электростанций - области применения, требующие особого внимания.
Расплавленная соль быстро стала новой звездой в развитии новой энергетики благодаря своим уникальным преимуществам хранения энергии.
Хранилища расплавленной соли могут участвовать в гибком преобразовании тепловых энергоблоков, использовать энергию долины для нагрева хранилища расплавленной соли для подачи промышленного пара, использовать энергию долины для нагрева хранилища расплавленной соли для центрального отопления ("уголь в электричество"), использовать заброшенный ветер и заброшенное фотоэлектричество для нагрева плавок. Нагрев солевых термохранилищ, утилизация тепла промышленных отходов и т.д.
Теплоаккумуляторы на основе расплавленных солей могут также использоваться во многих областях, таких как опреснение морской воды, добыча тяжелой нефти, смещение пиков и заполнение долин в электросетях, распределенная энергетика и т.д., и имеют широкие перспективы развития.
+86 - 18925002618
