固体蓄热与水蓄热、熔盐蓄热的对比分析

固体蓄热与水蓄热、熔盐蓄热的对比分析

太阳能光热产业技术创新战略联盟今天

储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能储存起来，在需要的时候释放；力图解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题，最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。

储热技术具有储能容量大、储存周期长、成本低等优点，据相关专家测算储热成本大概可以做到储电成本的1/10甚至更低，相比其它储能技术，储热更适合大规模储能的需求。据国际可再生能源署（IRENA）《创新展望：热能存储》报告显示，到2030年，储热装机的容量大概将增长到800GWh以上，中国的储热装机规模目前已达到1.5GWh。在2030、2060双碳目标下，储热技术有望在清洁供热、火电调峰、清洁能源消纳等方面迎来较大的发展空间和机遇。本文就目前常用的固体蓄热、水蓄热、熔盐蓄热的性能对比分析。

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固体蓄热技术原理简介

低谷电固体蓄热设备是一种先进、高效的清洁供热产品，低谷电固体蓄热原理是将电网滞纳的低谷电能转化成热能储存起来，用于白天高峰电时供暖或供热水使用，或者利用风电将不稳定的风能蓄存起来，变成稳定的热源往外输出，属于清洁无污染产品。

固体蓄热介质为高纯度氧化镁砖。

固体蓄热设备工作原理：固体蓄热设备工作分三个过程，工作过程如下：

第一过程——加热过程，在蓄热体内电热丝通电发热，由电能转化为热能，通过热交换将热能存储于固体蓄热体中。主要是利用低谷电或弃风电来加热蓄热池，满足白天高峰时段的用热需求。

第二过程——蓄热过程，电热丝产生的热量，不断被固体氧化镁砖吸收，蓄热砖的温度不断升高，温度可从常温直至达到750℃以上，蓄热过程完成。蓄热池外层采用高等绝热材料，使高温蓄热池与外界环境达到热绝缘状态，保证蓄热系统高效节能。

第三过程——放热过程，根据用户侧热量需求，设备可按照预先设定好的程序，通过变频风机和水泵实现气-水换热，将蓄热池的热量逐步释放出来。

02

熔盐蓄热技术简介

常见的熔融盐主要有碳酸盐、氯化盐、硝酸盐以及氟化盐等。其中碳酸盐及其混合物价格不高，溶解热大，腐蚀性小，密度大，但是碳酸盐的熔点较高而且液态碳酸盐的粘度大，有些碳酸盐容易分解。氯化盐价格一般都很便宜，可以制成不同熔点的混合盐，缺点是腐蚀性强。氟化盐具有很高的熔点及很大的熔融潜热，但氟化盐液固相变时体积收缩大，且热导率低。硝酸盐的优点是价格低、腐蚀性小及在500℃以下不会分解，缺点则是溶解热小、热导率低。

熔盐蓄热属于相变蓄热技术，目前使用的熔盐多为氯化盐、硝酸盐等晶体，受热时由固态变为液态，吸收热量，此为蓄热过程。放热时由液态变为固态，释放凝固热，熔盐蓄热主要靠物相变化时吸热/放热（物相潜热）来完成蓄热/放热。

熔盐蓄热的特点是：

1、熔盐的相变热比较小，熔点比较低，蓄热密度比较小。

2、蓄热介质为晶体盐，使用过程中物相在固态-液态之间转换，目前使用过程的相分离不利因素一直没能攻克，熔盐的相变热会逐渐衰变，定期要更换介质，运行成本较高。

3、在放热过程中熔盐容易结块，会出现固态熔盐有大块空隙，蓄热密度和导热系数都降低。

4、液态熔盐对换热器铜管、钢管有腐蚀性，换热器必须采用耐腐蚀的材料，这样换热器效率较低。

5、熔盐蓄热适合用蒸汽等低品位热源，不适合高品位电能热源。

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固体蓄热、水蓄热、熔盐蓄热对比分析

备注：

1、基础水温按照65℃计算。

2、氧化镁砖的密度3.58g/cm³，氧化镁砖的比热容为1.46kJ/（kg·K）。

3、熔盐的密度按照1.8g/cm³计算，比热容1.4kJ/（kg·K）。

来源：能源高效利用技术论坛