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成本疏導(dǎo)不暢、原料產(chǎn)能受限，熔鹽光熱這些問題待解
成本疏導(dǎo)不暢、原料產(chǎn)能受限，熔鹽光熱這些問題待解
(資料圖片僅供參考)
作者：馬晨晨
可再生能源大規(guī)模發(fā)展下的“剛需”，帶動多種儲能儲熱技術(shù)火熱出圈。其中，熔鹽儲能的爆發(fā)式增長尤為亮眼。
根據(jù)行業(yè)智庫CSPPLAZA數(shù)據(jù)，截至2021年底，國內(nèi)光熱發(fā)電裝機(jī)規(guī)模約為590MW，約占全球光熱發(fā)電裝機(jī)總量6.69GW的9%。由于近兩年項目批復(fù)節(jié)奏明顯加快，截至今年年初，國內(nèi)存量的規(guī)劃、簽約、招標(biāo)、在建光熱發(fā)電項目高達(dá)4.5GW，集中在青海、甘肅、新疆等地。這意味著，目前光熱發(fā)電的發(fā)展空間是存量的近十倍起步。
作為光熱發(fā)電公認(rèn)的“最佳拍檔”，熔鹽儲能亦受到市場的強烈關(guān)注。上述項目中，以熔鹽為傳熱儲熱介質(zhì)的光熱發(fā)電項目占據(jù)了絕對的主流。目前公認(rèn)的傳熱儲熱介質(zhì)包括水、混凝土、導(dǎo)熱油以及熔鹽等，其中熔鹽因工作溫度高、傳熱性能好、安全性強、使用壽命長等優(yōu)勢成為項目方的首選。這引得多家券商機(jī)構(gòu)紛紛調(diào)高了相關(guān)公司的評級和預(yù)期。
盡管市場形勢良好，但多位行業(yè)資深人士仍對第一財經(jīng)記者表達(dá)了擔(dān)憂。一是光熱發(fā)電的上網(wǎng)電價傳導(dǎo)機(jī)制尚未形成，多能互補項目的打捆方式存在弊端。二是現(xiàn)有的熔鹽原料產(chǎn)能不能滿足項目規(guī)劃需求，亟須協(xié)同廠商和審批部門擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模。此外，部分人士表示，期待現(xiàn)有的政策能有效銜接推動熔鹽儲能的快速發(fā)展，例如園區(qū)中的熔鹽儲能不宜認(rèn)定為大工業(yè)用戶收取費用。
光熱發(fā)電，曲折中發(fā)展
國內(nèi)光熱發(fā)電的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，而是在近一年才駛?cè)肟燔嚨馈?/p>
作為我國最早的光熱項目，青海中控太陽能德令哈10MW塔式光熱電站于2013年7月成功并網(wǎng)，是亞洲首個投入商業(yè)運行的光熱項目、全球第六座實現(xiàn)商業(yè)化運營的塔式光熱電站。
2016年9月，國家能源局發(fā)布第一批20個太陽能熱發(fā)電示范項目名單，包括9個塔式電站、7個槽式電站和4個菲涅爾電站，總裝機(jī)134.9萬千瓦，上網(wǎng)電價1.15元/千瓦時。但是，這批項目此后真正建成的只有不到一半。
和其他新能源技術(shù)一樣，經(jīng)濟(jì)性是決定項目發(fā)展前景的重要因素。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測算，新建光熱發(fā)電度電成本每千瓦時約為0.9~1元，遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電。雪上加霜的是，2020年和2021年出臺的兩份文件明確，2021年以后新增的光熱發(fā)電項目不再納入中央財政補貼范圍，新核準(zhǔn)的光熱發(fā)電項目上網(wǎng)電價由當(dāng)?shù)厥〖墐r格主管部門制定，上網(wǎng)電價高于當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價的，基準(zhǔn)價以內(nèi)的部分由電網(wǎng)企業(yè)結(jié)算。
成本高昂的光熱發(fā)電，突然沒有了補貼，必須直面與煤電、風(fēng)光項目的價格競爭，這使得產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)感到岌岌可危。曾經(jīng)在光熱發(fā)電領(lǐng)域工作十余年的王洪國第一次感受到“冬天來了”。轉(zhuǎn)眼兩年過去，王洪國從光熱發(fā)電轉(zhuǎn)型到了熔鹽儲能賽道，成為山西沃錦新材料股份有限公司營銷技術(shù)總監(jiān)，而過去看似要“被拋棄”的光熱發(fā)電也“爆發(fā)了”。
王洪國認(rèn)為，這種出人意料的轉(zhuǎn)變，根本原因是與光伏、風(fēng)力等發(fā)電形式相比，光熱發(fā)電自帶熔鹽儲能系統(tǒng)，輸出電力穩(wěn)定，還能為電力系統(tǒng)提供靈活調(diào)節(jié)電源?！帮L(fēng)光大基地”的規(guī)劃和建設(shè)，進(jìn)一步凸顯了光熱發(fā)電自帶儲能等靈活性資源的稀缺。于是，為了鼓勵光熱發(fā)電，在缺乏光熱發(fā)電上網(wǎng)電價傳導(dǎo)機(jī)制的情況下，許多地方采用光伏、風(fēng)電、光熱打捆的多能互補一體化項目方式，通過風(fēng)電和光伏發(fā)電的利潤空間來彌補光熱發(fā)電的收益不足。例如，建設(shè)一座規(guī)模為100MW的光熱發(fā)電項目，可獲得600MW或900MW (光熱電站規(guī)模的6~9倍)的新能源配置指標(biāo)。
盡管這種開發(fā)模式緩解了產(chǎn)業(yè)鏈的生存危機(jī)，但多位業(yè)界人士認(rèn)為，阻礙光熱發(fā)電發(fā)展的問題并沒有從根本上得到解決。
國家光熱聯(lián)盟專家委員會副主任委員孫銳此前公開表示，一些項目投資方為了達(dá)到合理的投資收益，只能大幅削減光熱發(fā)電的投資，集熱系統(tǒng)的容量大幅度縮減，導(dǎo)致光熱發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量和靈活調(diào)節(jié)功能大打折扣，喪失了長時儲能的技術(shù)優(yōu)勢。他認(rèn)為，應(yīng)根據(jù)新能源基地的功能要求，合理配置光熱發(fā)電的各個系統(tǒng)，同時盡快解決上網(wǎng)電價的傳導(dǎo)機(jī)制問題。
瓶頸猶在：產(chǎn)能受限、技術(shù)攻關(guān)和推廣難題
與光熱發(fā)電深度綁定的熔鹽儲熱，隨著發(fā)電項目的加速釋放，共同受到市場的青睞。
目前，國內(nèi)光熱發(fā)電的主流熔鹽是二元混合硝酸鹽，由60%硝酸鉀和40%硝酸鈉組成。根據(jù)太陽能光熱聯(lián)盟統(tǒng)計的2021年底我國已并網(wǎng)發(fā)電的8個光熱電站材料用量推算，當(dāng)儲能時長為10小時，線性菲涅爾式、槽式、塔式光熱電站對儲能熔鹽的需求量分別約為32萬噸/GW、73萬噸/GW、28萬噸/GW。
王洪國告訴第一財經(jīng)記者，從近期開展招標(biāo)的九個光熱發(fā)電項目推算，熔鹽級硝酸鈉需求已經(jīng)達(dá)到約15.2萬噸的需求總量，按照目前國內(nèi)最大專業(yè)熔鹽級硝酸鈉制造商年產(chǎn)能力估算，從現(xiàn)在開始滿產(chǎn)不停歇，訂單已經(jīng)排到2025年3月。同時，近期招標(biāo)的九個光熱發(fā)電項目僅占到目前已開展的光熱發(fā)電項目五分之一左右，“十四五”期間熔鹽級硝酸鈉產(chǎn)能不足已經(jīng)凸顯，或?qū)⒊蔀槌钢夤鉄岚l(fā)電熔鹽儲能項目順利開展的最大因素。
不同于一般工業(yè)等級的硝酸鈉，熔鹽級硝酸鈉受制于超過550℃高溫使用的特性，對于核心產(chǎn)品影響腐蝕性的氯離子、鎂離子和亞硝酸根離子以及其他雜質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)要求較高。王洪國表示，由于熔鹽級硝酸鈉生產(chǎn)受環(huán)保、安全、排污等多重政策影響較大，產(chǎn)能擴(kuò)建立項建設(shè)投運需要一定的時間周期，亟須上下游化工產(chǎn)業(yè)鏈配套配合。他呼吁，更多的國內(nèi)工業(yè)硝酸鈉制造企業(yè)加速產(chǎn)品研發(fā)提純能力，快速彌補產(chǎn)能缺口難題，避免因產(chǎn)能不足帶來熔鹽級硝酸鈉價格飛漲，給熔鹽儲能市場帶來新的成本增加風(fēng)險。
國內(nèi)主流熔鹽儲能技術(shù)解決方案提供商、浙江可勝技術(shù)股份有限公司系統(tǒng)技術(shù)部經(jīng)理楊義告訴第一財經(jīng)，熔鹽的供給和價格波動是影響項目成本和進(jìn)度的關(guān)鍵因素之一。經(jīng)過公司前期的調(diào)研，對比國內(nèi)硝酸鈉和硝酸鉀的供需關(guān)系，公司對于后者的擔(dān)憂更多。因為硝酸鉀的主要去向之一是化肥生產(chǎn)，因此幾乎每年3、4月價格都會出現(xiàn)一輪上漲。去年俄烏沖突致使全球鉀肥市場出現(xiàn)較大缺口，原料價格一度飆升，今年又降下來了。
“雖然很多化肥的硝酸鉀純度不高，但是經(jīng)過兩到三度的提純也能達(dá)到光熱的需求，因此我們期待相關(guān)廠商能夠在熔鹽儲能市場逐漸培育起來時，同步轉(zhuǎn)型升級，穩(wěn)定熔鹽級硝酸鉀的長期供給?！睏盍x說。
除了供給不足的隱憂，熔鹽儲能的技術(shù)方面仍然存在亟待攻克的難題。
北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部教授吳玉庭長期從事熔鹽傳熱儲熱的研發(fā)工作，他對第一財經(jīng)表示，研發(fā)更低熔點、更寬液體溫域、低腐蝕性的熔鹽是學(xué)術(shù)界的研究重點。目前二元混合硝酸鹽的熔點約在220攝氏度，在系統(tǒng)中作為液體循環(huán)。但是這個熔點相對較高，在熔鹽循環(huán)過程中容易發(fā)生“凍管”，導(dǎo)致系統(tǒng)失效，低熔點熔鹽可以降低系統(tǒng)預(yù)熱能耗。目前北工大實驗室開發(fā)出來的低熔點熔鹽，熔點已經(jīng)降到100攝氏度左右，未來還需進(jìn)一步研發(fā)熔點更低的混合熔鹽。
今年5月7日，河南豫能控股所屬鶴壁豐鶴發(fā)電公司與華潤電力所屬潤電能源科技公司合作的熔鹽儲熱項目發(fā)生熔鹽高溫爆裂事故，造成1人死亡，13人受傷。隨后，國家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于開展熔鹽儲熱等能源綜合利用項目安全排查的通知》，要求各省級電力管理部門、各派出機(jī)構(gòu)要立即組織轄區(qū)內(nèi)電力企業(yè)開展熔鹽儲熱等能源綜合利用項目安全排查工作，并督促企業(yè)加強安全生產(chǎn)管理。
此事一度引發(fā)外界對于熔鹽儲能安全性的質(zhì)疑，并影響到對其發(fā)展前景的預(yù)期。吳玉庭表示，該起事件實際上與相變儲熱有關(guān)，是區(qū)別于熔鹽儲熱的另一種儲熱技術(shù)，而且還有違規(guī)操作等因素，因此不能將其簡單認(rèn)為是熔鹽儲熱不安全。如果混合熔鹽組分選用得當(dāng)，是一種安全性很高的儲熱方式。不過，此事也給熔鹽配方的研發(fā)工作敲響了警鐘，降低成本的同時要兼顧其安全、穩(wěn)定的特性。
另據(jù)第一財經(jīng)記者了解，除了光熱發(fā)電以外，熔鹽儲能還應(yīng)用于火電高溫熔鹽改造、工業(yè)園區(qū)蒸汽需求等場景。但是推廣方面，缺乏與現(xiàn)有電價等機(jī)制的有效銜接。
以園區(qū)應(yīng)用為例，熔鹽儲能的密度高、供熱品位高、供熱工況穩(wěn)定可調(diào)、占地面積小，可滿足大規(guī)模高品位工業(yè)蒸汽供應(yīng)、熱電聯(lián)產(chǎn)需求以及大規(guī)模工業(yè)園區(qū)清潔用能。但在發(fā)展初期，電網(wǎng)一般將熔鹽儲能認(rèn)定為大工業(yè)用電的用戶，收取流量費、電費、過網(wǎng)費等。多家受訪企業(yè)認(rèn)為，熔鹽儲能實際上是低谷時期充電、高峰時期放電(供熱)的曲線，而當(dāng)前這種認(rèn)定和收費方式帶來了較大的經(jīng)濟(jì)壓力，希望有關(guān)部門和企業(yè)能夠予以協(xié)調(diào)支持。
