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熔盐技术发展路线

NREL和美国光热发电产业联盟此前发布了储热对光热发电的价值的相关研究报告,以表明储热对光热电站的意义重大,这一点已经得到业内的广泛认同,储热可以帮助光热发电实现可持续稳定发电,并降低光热发电的LCOE,使光热发电有望成为与传统火电相抗衡的基荷能源。目前为止,熔盐储热是最可行的储热技术,如下图为典型的商业应用:

下一步,技术上向电网级能源存储领域推进熔盐储热技术的应用,其将建设一个示范级的能源存储系统,为大规模能源存储提供更廉价、更切实可行的解决方案,帮助电网接纳更多不稳定的可再生能源。

采用熔盐存储比采用常规的电池存储在成本上至少要低一半左右,甚至可以与最廉价的抽水蓄能的成本相抗衡。但熔盐存储能量的效率要低于电池存储,存储起来的大约70%的能量可以被再次释放利用,其余的则在此过程中被消耗掉。


我们希望能建立一种新的能流模式,目的就是为了取代化石能源。能量分布几乎靠电网与热网。电力交通尽量取代石油交通,不便之处就得将就、就得硬吃下来。与目前最大不同地方是在供热方式,采取了集中型热源与热网。需要建设的是供热整条线路,包括有热源、储热、热网、配热、换热都在内。热网有效距离范围祗有数十公里,所以人口与工业需要搬迁到热源附近。太阳能是分布性能源,所以供能的分配模式会是分布性的集中式,不是大都会城市模样,如下图:

熔盐技术也能应用到核能中,比如说熔盐堆[molten salt reactor, MSR]就是核裂变反应堆的一种,其主冷却剂[primary coolant]是一种熔融态的混合盐,它可以在高温下工作(可获得更高的热效率)时保持低蒸汽压,从而降低机械应力,提高安全性。熔盐通过化学方法限制裂变产物,并且生成缓慢或不产生气体。同时,燃料盐并不在气体或水中燃烧。堆芯以及主冷却循环在接近大气压下运行且没有蒸汽,因此超压爆炸事件不会发生。即便发生了意外事件,大量的放射裂变产物仍将留在盐中而不会散播到空气中。熔盐堆芯是防熔化的,因此,最坏的事件将会是物质泄露。在这种情况下,燃料盐会被排放到被动冷却储存室中以应对该事件。

熔盐燃料与钍增殖无需核燃料循环并且潜在消除了对燃料富集与装配的需求,而这两项原本耗费巨大。熔盐——钍增殖燃料的运行周期更长,通过化学沉降或脱气作用去除中子毒物的方法可以使其运行几十年而不加燃料。熔盐堆涵盖了宽泛的能源尺度范围。小到几个兆瓦的反应堆,已经构筑完成并处于运行当中。大到几个吉瓦的反应堆,设计理论已经被提出。

当聚变能也能够工业化使用的时候,鉴于其间歇性的特点,也可以用熔盐储热将其释放的能量储存,再稳定供热发电,如下图: