氯化物熔盐储热技术应用于新能源发电的研究进展

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24057

发电技术 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (5): 872-884.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24057

氯化物熔盐储热技术应用于新能源发电的研究进展

邹博¹, 任建地¹, 许道明¹, 邓立生², 廖力达¹, 肖俊兵¹^,²

^1.长沙理工大学能源与动力工程学院，湖南省长沙市 410114
^2.中国科学院可再生能源重点实验室，广东省广州市 510640

收稿日期:2024-07-03 修回日期:2024-10-25 出版日期:2025-10-31 发布日期:2025-10-23
作者简介:邹博(1997)，男，硕士研究生，主要研究方向为高温熔盐相变储热技术，zoub321@163.com；
肖俊兵(1988)，男，博士，讲师，主要研究方向为新能源与相变储热技术，本文通信作者，xjb1th@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52206192);中国科学院可再生能源重点实验室开放基金(E229kf1001);湖南省自然科学基金项目(2022JJ40499);湖南省教育厅优秀青年项目(22B0289);长沙理工大学研究生科研创新项目(CSLGCX23075)

Recent Developments on the Application of Chloride Molten Salt Heat Storage Technology to New Energy Power Generation

Bo ZOU¹, Jiandi REN¹, Daoming XU¹, Lisheng DENG², Lida LIAO¹, Junbing XIAO¹^,²

^1.School of Energy and Power Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, Hunan Province, China
^2.CAS Key Laboratory of Renewable Energy, Guangzhou 510640, Guangdong Province, China

Received:2024-07-03 Revised:2024-10-25 Published:2025-10-31 Online:2025-10-23
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(52206192);CAS Key Laboratory of Renewable Energy,Guangzhou Institute of Energy Conversion(E229kf1001);Natural Science Foundation of Hunan Province(2022JJ40499);Outstanding Youth Program of the Scientific Research Fund of Hunan Provincial Education Department(22B0289);Postgraduate Research Innovation of Changsha University of Science and Technology(CSLGCX23075)

摘要/Abstract

摘要：

目的 “双碳”背景下，熔盐储热技术得到了迅速发展。氯化物熔盐因其良好的储能密度、宽工作温度范围及低成本等优势，被广泛应用于太阳能光热发电与可再生能源调峰等领域，因此综述了氯化物熔盐应用在新能源发电领域的研究进展。方法综述了国内外氯化物熔盐材料研究，总结了氯化物熔盐导热系数的强化手段，概述了氯化物熔盐相变行为的测试手段及调节方法，阐述了氯化物熔盐的腐蚀性研究。重点介绍了氯化物熔盐在光热发电、新能源消纳、火电厂改造等领域的应用。其中，光热发电是氯化物熔盐在大规模储能的重要应用，新能源消纳是氯化物熔盐应用的一个新思路。最后，展望了氯化物熔盐储热技术未来发展中需重点思考和解决的问题。结论开发能够承受高温和腐蚀环境的合金材料、探索成本效益高的腐蚀控制技术以及协同开发氯化物熔盐净化和缓蚀方法，是实现熔盐储热技术商业化的关键问题。采用熔盐储热技术对传统能源系统进行转型升级，实现能源清洁高效利用是能源领域发展的重要趋势。

关键词: 新能源, 储能, 太阳能, 氯化物熔盐, 光热发电, 相变储热, 导热系数, 腐蚀

Abstract:

Objectives Under the background of “double carbon”, molten salt thermal storage technology has been developed rapidly. Chloride molten salt has been used in solar thermal power generation and renewable energy peaking due to its advantages of good energy storage density, wide operating temperature range and low cost, therefore, the research progress of chloride molten salts in the field of new energy power generation is reviewed. Methods This work reviews domestic and international research on chloride molten salt materials, summarizes the methods to improve the thermal conductivity of chloride molten salts, outlines the measurement and regulation ways for the phase change behavior of chloride molten salts, and describes the corrosion studies on chloride molten salts. The application of chloride molten salt in the fields of photovoltaic power generation, new energy consumption and thermal power plant renovation is highlighted. It is pointed out that photovoltaic power generation is an important application of chloride molten salt in large-scale energy storage, and renewable energy consumption is a new strategy for the application of chloride molten salt. Finally, it outlooks the problems that need to be solved in the future development of chloride molten salt heat storage technology. Conclusions The development of alloy materials capable of withstanding high temperatures and corrosive environments, the exploration of cost-effective corrosion control technologies, and the collaborative development of chloride molten salt purification and corrosion mitigation methods are proposed as key issues for the commercialization of molten salt thermal storage technology.　The transformation and upgrading of traditional energy systems by adopting molten salt thermal storage technology to realize clean and efficient energy utilization is an important trend in the future development of the energy field.

Key words: new energy, energy storage, solar energy, chloride molten salt, photothermal power generation, phase change heat storage, thermal conductivity, corrosion

中图分类号:

TK 02

邹博, 任建地, 许道明, 邓立生, 廖力达, 肖俊兵. 氯化物熔盐储热技术应用于新能源发电的研究进展[J]. 发电技术, 2025, 46(5): 872-884.

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图/表 12

表1 二元氯化物熔盐部分热物性参数比较

Tab. 1 Parameter comparison of some thermophysical properties of binary chloride molten salts

熔盐种类	熔点/℃	相变潜热/(J⋅g^-1)	热分解温度/℃	导热系数/(W⋅m^-1⋅℃^-1)	比热容/(J⋅g^-1⋅℃^-1)	黏度/(mPa⋅s)	来源
52%MgCl₂-48%NaCl	450.0	430.0	—	0.95	0.92	—	文献[15]
64%MgCl₂-36%KCl	470.0	388.0	—	0.83	0.84	—
39%MgCl₂-61%NaCl	435.0	351.0	—	0.81	0.80	—
33%NaCl-67%CaCl₂	500.0	281.0	—	1.02	0.84	—
50%KCl-50%LiCl	354.9	219.9	—	0.42	0.44	1.15	文献[16]
10%KCl-90%LiCl	354.8	62.7	—	—	—	—	文献[16]
49%NaCl-51%CaCl₂	499.2	152.6	550	—	0.85	<5	文献[17]
50%LiCl-50%NaCl	578.7	320.2	—	—	—	—	文献[18]
50%LiCl-50%NaCl	523.5	320.2	—	—	—	—	文献[19]

表2 三元及多元氯化物熔盐部分热物性参数比较

Tab. 2 Parameter comparison of some thermophysical properties of ternary and polychlorinated molten salts

熔盐种类	熔点/℃	相变潜热/ (J⋅g^-1)	热分解温度/℃	导热系数/(W⋅m^-1⋅℃^-1)	比热容/(J∙g^-1⋅℃^-1)	黏度/(mPa⋅s)	来源
10%NaCl-50%KCl-40%LiCl	356.9	189.4	—	—	—	—	文献[16]
41.72%NaCl-52.16%CaCl₂-6.12%KCl	503.8	169.2	550	—	—	—	文献[20]
59.79%KCl-11.63%CaCl₂-28.58%MgCl₂	427.3	164.1	480	—	—	3.0~4.0	文献[20]
5.57%LiCl-13.14%NaCl-81.29%ZnCl₂	221.9	110.2	544.9	—	1.06	—	文献[21]
39.05%NaCl-14.94%CaCl₂-46.01%ZnCl₂	371.9	166.5	610.9	—	0.94	—	文献[21]
3.14%LiCl-4.82%NaCl-27.10%KCl-64.94%ZnCl₂	169.7	60.9	510.0	0.42	0.94	—	文献[22]
3.17%LiCl-5.68%NaCl-12.65%KCl-78.50%ZnCl₂	168.9	73.1	500.2	0.46	0.89	—	文献[22]
5%LiCl-30.21%NaCl-15.96%KCl-43.42%MgCl₂-5.70 %CaCl₂	356.5	150.9	600	0.021 3	1.21	2.56	文献[23]

图1 纳米熔盐制备流程

Fig. 1 Nano-molten salt preparation process

图2 MgCl2-KCl/EG复合熔盐制备流程图

Fig. 2 Flow chart for the preparation of MgCl2-KCl/EG composite molten salt

图3 铁基全非晶涂层和镍基部分非晶涂层在750 ℃下暴露于KCl-MgCl2中300 h后合金腐蚀情况

Fig. 3 Alloy corrosion of iron-based fully amorphous coatings and nickel-based partially amorphous coatings after exposed to KCl-MgCl2 for 300 h at 750 ℃

图4 槽式熔盐传热储热电站系统工作示意图

Fig. 4 Schematic of trough molten salt heat transfer and heat storage power station system

图5 塔式熔盐传热储热电站工作原理示意图

Fig. 5 Schematic of the working principle of tower molten salt heat transfer and heat storage powerplant

图6 双罐熔盐储热系统

Fig. 6 Double-tank molten salt heat storage system

图7 熔盐传热和储热实验系统

Fig. 7 Molten salt heat transfer and heat storage experimental system

图8 单罐热层式储能系统示意图

Fig. 8 Schematic of single-tank thermal energy storage system

图9 风力-太阳能光热互补发电系统的结构图

Fig. 9 Structure diagram of wind-solar photothermal hybrid power generation system

图10 集成高温熔盐储热系统的超超临界二次再热机组系统

Fig. 10 Ultra-supercritical secondary reheat unit system with integrated high temperature molten salt energy storage system

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氯化物熔盐储热技术应用于新能源发电的研究进展

Recent Developments on the Application of Chloride Molten Salt Heat Storage Technology to New Energy Power Generation

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