熔盐储能行业研究：熔盐储能或将放量，两钠及硝酸企业或将受益热

　　（报告出品方作者：开源证券，金益腾，张晓锋，蒋跨跃）
　　1、“光伏风电光热”一体化东风渐起，熔盐储能前景可期
　　1。1、光热发电可以分为塔式、槽式、线性菲涅尔氏与碟式光热发电系统
　　太阳能光热发电是通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质，再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。与光伏发电的“光能电能”不同，光热发电原理为“光能热能机械能电能”。根据集热方式的不同，光热发电系统可以分为塔式光热发电、槽式光热发电、线性菲涅尔氏光热发电与碟式光热发电。
　　（1）塔式光热发电：塔式太阳能光热发电系统以集热塔为吸热器的承载基础，通过集热塔周围的定日镜将太阳光反射至集热塔顶的吸热器上，对传热介质进行加热。之后，高温传热介质通过蒸汽发生系统产生高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电。（2）槽式光热发电：槽式太阳能光热发电系统利用槽式抛物面聚光镜将太阳光聚焦到位于焦线处的集热管上，将集热管内保持流动的传热介质加热，之后高温传热介质通过蒸汽发生系统产生高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电。
　　（3）线性菲涅尔氏光热发电：线性菲涅耳式太阳能光热发电系统是通过跟踪太阳运动的条形反射镜将太阳辐射聚集到吸热管上，加热传热流体，并通过热力循环进行发电的系统。（4）碟式光热发电：碟式太阳能光热发电系统是利用碟式聚光器将太阳光聚集到焦点处的吸热器上，通过斯特林循环或者布雷顿循环发电的太阳能热发电系统。系统主要由聚光器、吸热器、斯特林或布雷顿热机和发电机等组成。
　　1。2、光热发电兼具发电与储能功能，熔盐储能已经成为主流选择
　　从装置构成来看，塔式、槽氏与线性菲涅尔氏光热发电系统均包括四个部分，分别为集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统，而碟式光热发电系统则不具有蓄热功能。其中，对于前三类储热型光热发电技术而言，光热发电系统不仅可以发电，而且具备储能的功能。以塔式光热发电系统为例：（1）当白天日光充足时，通过定日镜将太阳光反射至集热塔顶的吸热器上，对传热储热介质（如熔盐）进行加热。之后，利用其中一部分加热之后的传热储热介质，通过蒸汽发生系统产生高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电。（2）夜晚来临以后，可以利用剩余的白天已经被加热的传热储热介质（如熔盐），继续通过蒸汽发生系统产生高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电。
　　通过光热发电及储能功能运行的原理，可以发现传热储热介质的选择十分重要。目前主要的传热储热介质包括水水蒸汽、混凝土、导热油以及熔盐等，其中熔盐具有工作温度高、传热性能好、安全性强、使用寿命长等一系列的优点，已经成为传热储热介质的主流选择。
　　在熔盐的选择方面，根据酸根离子的不同，常见的熔盐种类包括硝酸盐、氟化盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐和混合熔盐等。其中，硝酸盐具有熔点低、比热容大、热稳定性高、腐蚀性相对较低等优点，目前被广泛使用。与此同时，从成分构成来看，常见的熔盐品种有二元盐（40KNO360NaNO3）、三元盐（53KNO37NaNO340NaNO3）和低熔点熔盐产品等，目前二元熔盐的应用最为普遍与成熟。
　　1。3、光热发电项目密集启动，熔盐储能放量在即
　　1。3。1、国内现有光热发电以塔式为主，集中于西北地区
　　相较于海外，国内光热发电产业起步相对较晚，装机规模也相对较小。根据CSPPLAZA数据，截至2021年底，国内光热发电装机规模约为590MW，约占全球光热发电装机总量6。69GW的9。
　　国内光热发电产业大规模建设起源于2016年，当年9月国家能源局印发了《国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，共20个项目入选国内首批光热发电示范项目名单，总装机合计1。35GW。后因融资、技术、企业经营决策等各方面问题，截至目前，20个首批光热发电示范项目中实现并网或试运行并网的项目仅有8个，合计装机规模500MW。此外，鲁能海西州塔式50MW光热发电项目作为鲁能海西州多能互补项目之一，也于2019年9月正式并网。从地区分布来看，国内现已并网或试运行并网的9个光热发电项目均集中于西北地区，其中甘肃、青海、内蒙古与新疆分别占比37、36、18、9。按照技术类型来看，塔式光热发电已经成为主流选择，装机占比达到64，此外槽式与线性菲涅尔氏光热发电装机占比分别达到27、9。
　　1。3。2、“光伏风电光热”一体化趋势逐步增强，熔盐储能有望集中放量
　　近年来，伴随国内光伏风电装机规模的快速增长，可再生能源发电量迅速提升。然而，受自然条件的影响，风光发电具有较强的波动性与间歇性，大规模并网会对电网的安全稳定性带来显著的负面影响。在此背景下，大力发展相应的配套储能技术有助于解决风光发电的不稳定性问题，从而实现风光发电的充分有效利用、避免“弃光弃电”现象。
　　2021年以来，新疆、内蒙古、宁夏等地纷纷出台了一系列的政策，对于新建光伏与风电项目配套的储能规模提出了相应的要求。根据北极星储能网统计，截至2022年8月，国内已有近30个地区明确颁布了相应的规定，且要求配套储能规模占光伏风电装机规模的比例大多不低于10。
　　国内现有储能类型以抽水储能为主。在储能类型方面，按照工作原理的不同，现有的储能技术可以分成四类，分别为：机械储能、电化学储能、电磁储能与储热储能。其中，细分来看，目前主流的储能方式依旧为抽水储能。根据国际能源网数据，截至2021年底国内抽水储能装机占比达到86。5，此外电化学储能与蓄冷蓄热储能分别占比11。8、1。3。然而目前国内风光发电主要集中于西北地区，但受制于自然条件，抽水储能在西北地区适用性较弱。在此背景下，伴随西北地区光伏、风电装机的快速增长，电化学储能与蓄冷蓄热储能（如熔盐储能）渗透率有望进一步提升
　　与此同时，相较于电化学储能，光热发电配套的熔盐储能系统具有诸多优势：（1）调峰能力更强：光热发电配套的储能系统的储热时长大多在8小时左右，并且在参与调峰时可以以较低的负荷运行，有助于进一步增强调峰能力。（2）适合大规模应用：当前在建的光热发电项目装机规模多为100MW。（3）使用寿命长：熔盐储能使用寿命基本与光热电站同步，一般在2530年。（4）经济效益更优：配套熔盐储能系统的光热发电既可以起到发电功能，又具备储能功能，综合经济效益更优。（5）安全环保：运行稳定性好、无爆炸或火灾危险、泄漏蒸汽无毒、不会产生二次污染。
　　中央及各地方政府纷纷出台一系列政策，支持与引导光热发电项目。2021年以来，各地纷纷出台一系列相关政策，支持与引导光热发电项目。以新疆为例，2022年3月，新疆发改委发布《服务推进自治区大型风电光伏基地建设操作指引（1。0版）》，提出对建设4小时以上时长储能项目的企业，允许配建储能规模4倍的风电光伏发电项目，同时鼓励光伏与储热型光热发电以91规模配建。
　　光热发电项目密集启动，熔盐储能有望充分受益。根据CSPPLAZA光热发电网报道，2021年11月国内第一批装机约100GW的大型风电光伏基地项目已经有序开工，其中包括在青海等地合计配置1。01GW光热发电装机的10个风光热互补新能源项目。此后2022年7月，新疆2022年第二批市场化并网新能源项目清单公布，其中13个储热型光热发电项目被列入需电网消纳项目，合计光热装机高达1。35GW。根据我们的统计，伴随“光伏风电光热”一体化项目的陆续启动，目前国内在建拟建的光热发电项目累计装机规模已经达到3。01GW。未来随着上述项目的陆续落地，熔盐储能需求有望集中释放。
　　2、熔盐储能在火电机组灵活性改造、供热供暖与余热回收等领域应用成熟
　　2。1、火电机组灵活性改造：政策支持引导下有望迎来发展新机遇
　　火电机组灵活性改造的主要内容包括深度调峰、快速启停、爬坡能力等，对于火电机组而言，重点主要体现在提高机组的深度调峰能力。从改造方案来看，主要分为锅炉系统改造方案与汽机侧“热电解耦”改造方案两大类，其中熔盐储热调峰方案作为汽机侧“热电解耦”改造方案的一种，具有调峰幅度深、调峰时间长、负荷调节快、启停速度快等一系列优点。
　　熔盐储热调峰方案的原理为在火电机组发电过程中，通过熔盐吸热放热功能实现蒸汽的收集与利用。相较于普通的火力发电机组，熔盐储热调峰方案增加了储热系统，主要由储热功率模块、储热能量模块和放热功率模块组成。具体工作原理为：（1）当机组需要向下调节时，启动储热功率模块，锅炉产生的部分过热蒸汽和再热蒸汽通过储热功率模块对冷盐罐中的冷熔盐进行加热，之后将其储存在热盐罐中。（2）当机组需要向上调节时，热盐罐中的高温熔盐通过放热功率模块进行放热，产生的蒸汽回到汽轮机进行发电，之后再将释热后的熔盐储存在冷温罐中。
　　政策支持引导下，火电灵活性改造有望迎来发展新机遇。火力发电作为国内能源系统的重要组成部分，伴随电力负荷中居民用电和第三产业用电比重的逐步提升以及可再生能源的迅速发展，目前正在面临电网峰谷较大、可再生能源消纳困难等问题。在此背景下，提升火电机组运行灵活性、大规模参与电网深度调峰具有重要意义。近年来，国家也陆续出台了一系列相关政策，支持与引导火电机组灵活改造项目。我们认为，未来随着火电机组灵活改造项目的逐步增加，熔盐储热方案也有望随之充分受益。
　　2。2、供热供暖与余热回收：清洁环保与经济效益并存
　　除了应用于火电机组灵活性改造以外，熔盐储能在供热供暖与余热回收领域也被成熟应用：（1）供热供暖：利用谷电将熔盐储能系统中的低温熔盐加热成高温熔盐，之后进入高温熔盐储罐中存储。在白天用热用汽时段，高温熔盐被熔盐泵抽出，离开高温熔盐储罐，流入熔盐水换热器。市政用水在换热器中与高温熔盐换热成为热水，为住宅小区供暖或提供热水。
　　（2）余热回收：以钢铁行业为例，根据石峥等发表的《钢铁工业余热回收技术现状研究》，国内钢铁工业能源消耗占全国工业总能耗的15左右，但钢铁企业能源利用率仅为3050。钢铁生产过程中所产生了大量的余热，余热回收可用于居民供暖、热电厂发电、热水锅炉回水加热等。目前，主流的余热回收方式为采用转炉烟道汽化余热锅炉来回收波动性较大的间歇性高温余热，将高温热能转化为低品位的低压饱和蒸汽进行发电，但这容易导致余热资源无法充分利用。炼钢炉熔盐余热回收发电系统可以将高温余热资源与熔盐换热，转化为稳定可持续的高温蒸汽，使发电功率和能源利用效率得到大幅提升，提高余热发电系统的经济性与灵活性。
　　3、熔盐储能应用加速推进，“两钠”及硝酸企业或将受益
　　熔盐储能系统的熔盐用量与储热时长、技术类型（塔式、槽式等）密切相关。根据岳松等发表的《光热发电储能技术及系统分析》，对于50MW、配置9h储能的塔式电站，熔盐需求量约为1。17万吨。而在相同装机规模以及储能时长情况下，理论上槽式电站的熔盐则需要3。6万吨，大约为塔式电站需求量的3倍，这主要是由于槽式熔盐储热技术由于仍以导热油为传热介质，导热油390的油温上限限制了熔盐的储热温度，使熔盐储热温度不可能高于390，进而导致熔盐的储热性能难以充分发挥、熔盐需求量也进一步加大。
　　与此同时，基于以下4点假设，我们对国内目前在建拟建的3。01GW配套储能功能的光热发电系统的熔盐需求量等情况进行了相应的测算：（1）假设未来光热发电新增装机的80为塔式或者线性菲涅尔式技术，剩下20为槽式技术；（2）假设光热发电配套的熔盐储能系统的储能时长平均为9h，对应的塔式与线性菲涅尔氏熔盐储能单GW熔盐用量均为25万吨、对应的槽式熔盐储能单GW熔盐用量为70万吨；（3）假设熔盐构成成分均为60硝酸钠加40硝酸钾；（4）硝酸钠与硝酸钾对硝酸的需求单耗为理论值；
　　根据测算结果，在不考虑火电机组灵活性改造、供热供暖与余热回收等领域熔盐储能需求增长的情况下，仅当前国内在建拟建的3。01GW配套储能功能的光热发电系统带来的熔盐需求增量预计将达到102万吨，其中硝酸钠与硝酸钾分别为61万吨和41万吨。此外，作为硝酸钠与硝酸钾的上游原材料，硝酸的需求增量预计也达到71万吨。
　　3。1、硝酸钠：广泛应用于炸药、搪瓷、玻璃、化肥等领域
　　硝酸钠，又称为智利硝石或秘鲁硝石，为无机盐的一种，化学式为NaNO3。目前，硝酸钠可以广泛应用于炸药、搪瓷、玻璃、化肥、食品、冶金等领域。根据我们的统计，截至目前国内硝酸钠行业产能合计约130万吨。而按照前文测算，仅当前国内在建拟建的3。01GW配套储能功能的光热发电系统带来的硝酸钠需求增量预计将达到61万吨。我们认为，未来伴随光热项目的陆续落地，硝酸钠需求或将迎来快速增长期，国内硝酸钠供给也或出现一定的缺口。
　　3。2、硝酸钾：农业种植为主要应用领域，占比达到50
　　硝酸钾是钾的硝酸盐，化学式为KNO3，生产工艺主要有离子交换法与复分解法等。目前，硝酸钾主要应用于农业种植、工业与玻璃行业等领域。
　　供给端：根据百川盈孚数据，截至2022年8月，国内硝酸钾有效产能218万吨年，其中并盛化工、昌盛硝盐与四川米高作为国内前三大硝酸钾生产企业，合计产能为40万吨年，占行业总产能的18。34。整体来看，国内硝酸钾行业集中度较为分散。需求端：从下游需求来看，根据百川盈孚数据，2021年国内硝酸钾产量123。65万吨。其中，50用于农业种植领域（用于钾肥的合成）、45为工业用途（包括炸药、食品防腐、医药药物等）、剩下5用于玻璃行业（电视玻璃壳及特种玻璃制品等）。
　　价格方面：2021年由于硝酸钾市场货源紧张影响，供需错配导致国内硝酸钾价格快速上涨，价格由年初的接近4000元吨持续上行至年底的约6000元吨。此后，2022年以来，受原材料氯化钾成本攀升影响，硝酸钾价格进一步上行，最高达到7600元吨。根据前文测算，仅当前国内在建拟建的3。01GW配套储能功能的光热发电系统带来的硝酸钾需求增量预计将达到41万吨。未来伴随熔盐储能需求的快速释放，国内硝酸钾行业也或出现供需失衡现象。
　　3。3、硝酸：下游需求疲软，行业产能呈下降趋势
　　国内硝酸行业产能总体呈下降趋势。根据百川盈孚数据，受下游需求持续疲软的影响，2018年至今国内硝酸行业产能持续出清。截至2022年8月，国内硝酸行业有效产能已缩减至322万吨年。其中，临沂鲁光、江苏戴梦特、安徽华尔泰、河北冀横赛瑞与安徽金禾作为国内前五大硝酸生产企业，产能合计达到117万吨，占比行业总产能的36。34。2022年7月至今硝酸价格快速下跌。价格方面，2022年7月至今，由于下游需求不振，此外叠加原材料合成氨价格下滑导致硝酸不具备成本支撑，硝酸价格快速下跌，截至9月上旬已跌至约2100元吨。
　　4、重点企业分析
　　4。1、云图控股：现有“两钠”产能10万吨，未来新增产能20万吨
　　云图控股现已形成“复合肥、联碱、磷化工及食用盐”等业务协同发展的产业格局，主要产品包括复合肥、纯碱、氯化铵、磷酸一铵、黄磷、食用盐、工业盐、川菜调味品等。其中，在产品产能方面，截至2022年8月，公司拥有硝酸钠及亚硝酸钠产能合计10万吨年，同时根据公司公告，公司拟改扩建“两钠”产能30万吨年，待其投产，公司将累计拥有“两钠”产能30万吨年。
　　4。2、华尔泰：拥有浓硝酸（折百）产能25万吨年
　　华尔泰是一家以基础化工产品为主导，以精细化工和化工新材料产品为支撑的现代化、综合型的化工企业，其中基础化工产品方面包括合成氨（氨水）、硝酸（硝酸钠、亚硝酸钠）、硫酸（三氧化硫）、双氧水、碳酸氢铵产品等；精细化工产品主要包括三聚氰胺、甲醛、密胺树脂、吗啉等。其中，截至2022年8月，公司拥有浓硝酸（折100）产能25万吨年。
　　4。3、盐湖股份：控股子公司拥有硝酸钾、硝酸钠产能各20万吨年
　　盐湖股份主要从事钾肥与锂盐产品的研发、生产与销售业务。根据互动易平台消息，公司间接控股子公司青海盐湖硝酸盐业股份有限公司拥有硝酸钾产能20万吨年与硝酸钠产能20万吨年（该子公司于2021年进行破产清算），下一步公司将根据市场需求加强合作，推动熔盐储能的发展。
　　4。4、山东海化：控股股东在建“两钠”产能20万吨年及硝酸（折百）产能10万吨年
　　山东海化主要从事纯碱、溴素、氯化钙、烧碱等产品的研发、生产与销售业务。根据潍坊滨海区发布公众号消息，公司控股股东山东海化集团有限公司年产20万吨硝盐升级搬迁项目目前处于在建状态，产品包括硝酸钠6。5万吨、亚硝酸钠13。5万吨。此外，该搬迁项目同时配套建设10万吨（折百）年稀硝酸装置。
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　　精选报告来源：【未来智库】