近幾年隨著歐美國家太陽能光熱發(fā)電的興起，熔融鹽作為一種蓄熱介質(zhì)也被廣泛應(yīng)用。所謂的熔融鹽只是鹽的熔融液態(tài)的總稱，其中主要最常見的有硝酸鹽、碳酸鹽等，根據(jù)使用工況和使用領(lǐng)域而有所不同。近幾年來，讓熔融鹽名聲大振的當(dāng)屬太陽能光熱發(fā)電儲(chǔ)熱領(lǐng)域的應(yīng)用！
太陽能光熱發(fā)電為什么要儲(chǔ)熱呢？
若單從這一點(diǎn)講起，那么我們應(yīng)該說一說新能源電力的發(fā)展。目前世界上達(dá)到一定規(guī)模的新能源電力，主要指核電、光伏、風(fēng)電三種。在過去的近二十年里，核電、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電都得到快速的發(fā)展。但是，任何一項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用都是一個(gè)創(chuàng)新求變的過程，新能源電力的發(fā)展也是如此！首先，核電作為應(yīng)用最早的新能源電力，受到的爭議也最大。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的泄漏引起世界恐慌，加之2011年3月份日本大地震導(dǎo)致福島核電泄漏，再次讓全世界改變了對(duì)核電的看法。因此德國、日本相繼宣布不再建設(shè)核電站?，F(xiàn)在全世界都是談核色變，并引發(fā)了一輪輪民眾抗議，核電建設(shè)的安全成本也越來越高。光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是這幾年以來比較成熟的新能源發(fā)電技術(shù)，已被大規(guī)模應(yīng)用。今天的中國也是世界光伏晶硅電池、風(fēng)電加工制造大國。但是隨著規(guī)模的擴(kuò)大，許多問題也是應(yīng)運(yùn)而生。一個(gè)是光伏電池在生產(chǎn)過程中，不僅能耗高，而且產(chǎn)生大量的四氯化硅，四氯化硅是一種有強(qiáng)腐蝕性的有毒有害液體，對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。但是問題的關(guān)鍵主要在于光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電都不能解決儲(chǔ)能問題，屬于間歇式發(fā)電，電力波動(dòng)較大，很難承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷。因此，歐美國家近幾年紛紛轉(zhuǎn)向太陽能光熱發(fā)電。
太陽能光熱發(fā)電也稱為聚光太陽能熱發(fā)電（Concentrating Solar Power，CSP），通過聚光系統(tǒng)加熱傳熱介質(zhì)，然后在儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存，通過換熱后產(chǎn)生過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。該技術(shù)早在上世紀(jì)七八十年代，以色列、美國就已經(jīng)開始這方面的研發(fā)，因?yàn)樵摷夹g(shù)無污染、成本低、能效高、電力品質(zhì)好、可大規(guī)模連續(xù)運(yùn)行，完全可以擔(dān)當(dāng)基礎(chǔ)電力負(fù)荷。因此世界各國在最近幾年大力推廣熱發(fā)電技術(shù)，逐步取代能效較低的其他新能源電力。該技術(shù)在美國、西班牙、南非、印度、沙特、摩洛哥、北非、中東、澳大利亞等國家已在大規(guī)模建設(shè)，呈爆發(fā)式發(fā)展！美國能源局計(jì)劃爭取在2020年前太陽能光熱發(fā)電成本降至0.6美分/Kwh（0.4元人民幣）以下，市場潛力巨大，競爭優(yōu)勢與傳統(tǒng)電力媲美。今年六月份美國對(duì)外宣布價(jià)格已降至11美分/Kwh，因此美國已開始大面積布局太陽能光熱發(fā)電，200—400MW級(jí)的大型電廠已經(jīng)開工建設(shè)。
世界很多大型企業(yè)及財(cái)團(tuán)也紛紛介入太陽能光熱發(fā)電。美國谷歌、通用、首諾、Solar Reserve、Sky Fuel；德國西門子、肖特、Flabeg、ABB，西班牙阿本戈、Torresol、Areis、TSK；法國阿海琺、道達(dá)爾；日本三井、三菱、Chiyoda等知名企業(yè)均已參與太陽能光熱發(fā)電的建設(shè)與研發(fā)。世界銀行、德國德意志銀行、Desertec基金、復(fù)興信貸銀行、亞洲開發(fā)銀行、荷蘭開發(fā)銀行、法國銀行、興業(yè)銀行、三井銀行、三菱銀行、住友銀行、非洲開發(fā)銀行、泛美開發(fā)銀行等大量的金融機(jī)構(gòu)也紛紛參與太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域的投資。中國五大電力集團(tuán)以及中國廣東核電集團(tuán)等均已開始布局熱發(fā)電，市場規(guī)模迅速提升，價(jià)值凸顯！
由此可見，美國、西班牙、以色列、德國、南非、印度以及中東、北非、澳洲等地為什么都在大力發(fā)展太陽能光熱發(fā)電？主要原因是太陽能光熱發(fā)電可以承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷，可以實(shí)現(xiàn)全天候發(fā)電，能效高、成本低。
綜上所述，實(shí)現(xiàn)太陽能光熱全天候發(fā)電的核心技術(shù)，就是儲(chǔ)能！儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)了光熱電站的連續(xù)作業(yè)，儲(chǔ)能也大大降低了電站的運(yùn)行成本，儲(chǔ)能也成功解決了電網(wǎng)調(diào)峰的難題。實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電儲(chǔ)能的最佳蓄熱材料就是熔融鹽。
江蘇太陽寶新能源有限公司是國內(nèi)最早從事太陽能光熱發(fā)電儲(chǔ)能研發(fā)與制造的企業(yè)。通過多年的研發(fā)與實(shí)踐得出，熔融鹽作為蓄熱材料與其它材料相比較，熔融鹽具有成本低、蓄熱溫度高、不易燃，具有很高的傳熱系數(shù)和熱容，是一種理想的蓄熱介質(zhì)。目前美國、德國、以色列、西班牙、南非、印度、中東等很多國家，都把熔融鹽作為蓄熱介質(zhì)應(yīng)用到光熱發(fā)電儲(chǔ)能中去。熔融鹽具有廣泛的使用溫度，相對(duì)于其他的流體（有機(jī)物流體、水和液態(tài)金屬），它的使用范圍最廣，而且具有較低的蒸汽壓，特別是混合熔融鹽，蒸汽壓更低。由于具有較低的粘度，系統(tǒng)流動(dòng)運(yùn)行安全性較高，同時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性好，特別是在高溫下使用狀態(tài)穩(wěn)定。因此，近幾年以來美國桑迪國家實(shí)驗(yàn)室、可再生能源實(shí)驗(yàn)室，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、印度科學(xué)技術(shù)部、以色列威茨曼研究院、法國阿?，m等諸多大型研究院和企業(yè)都在致力于熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的開發(fā)。
目前世界上已經(jīng)建設(shè)運(yùn)行和正在建設(shè)中帶儲(chǔ)熱的光熱電站，幾乎全部采用熔融鹽儲(chǔ)熱。儲(chǔ)熱時(shí)間已由過去的1小時(shí)、3小時(shí)到目前的6小時(shí)、9小時(shí)、十幾小時(shí)發(fā)展！這已經(jīng)在很大程度上提高了電站運(yùn)行效率，同時(shí)意味著運(yùn)作成本大幅度降低。以美國lvanpah項(xiàng)目為例，該電站由BrightSoure公司施工建設(shè)，總裝機(jī)量超過380MW，是目前世界上最大的太陽能塔式光熱電站。該項(xiàng)目于2011年開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2013年竣工投產(chǎn)，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的BrightSoure公司在項(xiàng)目論證中提到，如果該項(xiàng)目集熱溫度達(dá)到585℃，儲(chǔ)熱3小時(shí)，那么他的效率可達(dá)44.4%；如果溫度達(dá)到610℃，儲(chǔ)熱6小時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)超零界發(fā)電，效率高達(dá)48%，這也是美國為什么提出到2020年實(shí)現(xiàn)發(fā)電成本控制到6美分以下，太陽能光熱發(fā)電具備與傳統(tǒng)電力競爭的主要原因。
美國能源部Sunshot計(jì)劃對(duì)太陽能光熱發(fā)電成本的預(yù)期目標(biāo)為：
到2015年，6小時(shí)儲(chǔ)熱電站的發(fā)電成本，為9—12美分/Kwh。
到2020前，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱18小時(shí)，發(fā)電成本控制到6美分以下。
今年6月份，美國對(duì)外宣布，成本已降至約合人民幣0.8元以下。
美國能源部CSP項(xiàng)目總監(jiān)Ranga Pitchumani博士表示Sunshot計(jì)劃對(duì)光熱發(fā)電的支持主要集中在三個(gè)方面：
第一個(gè)方面：儲(chǔ)熱系統(tǒng)的整合應(yīng)用。
第二個(gè)方面：如何創(chuàng)新反光鏡設(shè)計(jì)和集熱吸收設(shè)計(jì)以產(chǎn)生更高的集熱溫度。
第三方面：如何改進(jìn)傳熱和發(fā)電循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)更佳的熱電轉(zhuǎn)換效率。
因此，儲(chǔ)能技術(shù)的整合應(yīng)用，是太陽能光熱發(fā)電的核心。目前世界主要建設(shè)電站，也都采用熔融鹽儲(chǔ)能技術(shù)。
自從2009年3月，西班牙Andasol槽式光熱發(fā)電成為全球首個(gè)配置熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)商業(yè)化運(yùn)行的 CSP電站以后。2010年意大利Archimede solar power plant槽式電站成為世界上首個(gè)采用熔鹽做傳熱介質(zhì)，同時(shí)儲(chǔ)熱也采用熔鹽的光熱電站。2011年7月，西班牙Torresol能源公司20MW的塔式光熱電站Gemasolar是全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)24小時(shí)持續(xù)發(fā)電的電站，儲(chǔ)熱系統(tǒng)可以在沒有太陽的情況下，支持電站15小時(shí)運(yùn)行。完全得益于熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用。最近美國即將完工的新月沙丘110MW光熱電站，就配置了10小時(shí)的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)！
熔融鹽儲(chǔ)熱在未來的太陽能光熱發(fā)電建設(shè)中可謂舉足輕重，北京工業(yè)大學(xué)馬重芳教授，作為國內(nèi)熔鹽研究的權(quán)威專家，也多次指出熔融鹽未來發(fā)展的巨大市場，而且有遠(yuǎn)見的一些國外企業(yè)財(cái)團(tuán)已經(jīng)開始布局與熔鹽相關(guān)的礦產(chǎn)業(yè)。以一個(gè)儲(chǔ)熱8小時(shí)的50MW 電站為例，那么它的熔鹽需求就達(dá)4萬噸左右，如果將來中國每年建設(shè)10GW的光熱電站，熔融鹽的需求量就達(dá)800多萬噸，按照5500元每噸的估算，就是一個(gè)400多億的市場需求。以目前的中國產(chǎn)能和相關(guān)硝鹽等礦業(yè)的生產(chǎn)，僅僅太陽能光熱發(fā)電蓄熱用鹽就難以滿足！澳大利亞力拓和必和必拓在收購加拿大鉀鹽集團(tuán)的爭斗，很多有遠(yuǎn)見的專家就指出，這些企業(yè)財(cái)團(tuán)真實(shí)目的就是控制未來的鉀鹽市場。而且鉀鹽礦業(yè)不僅是生產(chǎn)農(nóng)業(yè)鉀肥的主要原料，也是生產(chǎn)熔融鹽的基礎(chǔ)材料。目前世界上熔融鹽產(chǎn)量最大的智利SQM公司，已經(jīng)在太陽能光熱發(fā)電的國際市場上占據(jù)了大部分的市場份額，并已開始布局中國市場！中國企業(yè)如何搶占先機(jī)？已是迫在眉睫！
熔融鹽儲(chǔ)熱市場大有作為！熔融鹽需求將會(huì)迅速猛增，提升產(chǎn)量、控制礦源，又將是一座獲益豐厚的投資“金礦”！
