沙基电池技术概述 - 沙子成为能源存储领域的新星，是一种利用沙子实现储热和发电的新型热能存储技术，打破传统电化学储能路线 [3] - 该技术以低成本、长时储能、高安全性、绿色环保属性，成为重塑能源利用和存储领域的新模式 [1][3] - 国内外相继启动沙基电池示范或试点项目，将随处可见的沙子转化为可靠的"能源仓库"，用于区域供暖和工业用途，并显著减少碳排放 [3] 技术原理与优势 - 沙基电池相当于一个热能存储系统，通过将沙子烘烤至高温来实现将清洁能源以热能形式储存，热量可以保温数天甚至数月 [5] - 存储的热量可以直接利用即供暖，也可以用涡轮机转换回电能即供电，储—放热循环效率大于90% [5][8] - 具有高比热容、高导热性、无火灾风险等特点，得到电网规模和工业供热应用的广泛关注，当前行业瞄准"1000摄氏度的沙基电池"示范项目 [5] - 与锂离子电池相比，沙基电池提供高效且具备成本效益的替代方案，能够以低得多的价格长时间储存能量，并且环境效益更佳 [5] 中国项目进展 - 清华大学与鄂尔多斯实验室联合研发的兆瓦时"沙子热力电池"中试装置在准格尔旗实现全流程贯通运行，是中国首个沙基电池供热项目 [7][8] - 装置通过电加热器将沙粒加热至600—1500摄氏度，储能密度为120瓦时/千克至450瓦时/千克，储—放热循环效率大于90% [8] - 储能介质成本低于10元/千瓦时，系统投资成本不足25万元/兆瓦时，极端条件下储—放热循环效率超90%，全生命周期内无碳排放 [8][9] - 项目为后续百兆瓦时级和吉瓦时级工业示范项目落地奠定基础，内蒙古百川光热科技已与实验室签订合作意向合同 [9] 国际项目进展 - 芬兰极夜能源公司在波尔奈宁打造全球最大沙基电池示范项目，是一个绝缘筒仓，可容纳2000吨被压碎成沙状的皂石，设计寿命超30年 [11] - 皂石作为储热介质，循环能效达80%，最高储热温度400摄氏度，从存储到回收仅损失10%至15%的热量 [11] - 项目可以实现一次储存高达100兆瓦时热能，持续数周，满足波尔奈宁整个城镇冬季近一周供暖需求，每年可减少当地供暖系统等效碳排放约160吨，帮助该地区供暖排放削减近70% [11] - 美国能源部为国家可再生能源实验室在科罗拉多州的沙基电池试点项目提供400万美元资金，该项目放电容量100千瓦、持续时间10小时，计划今年启动 [11] 成本与资源利用优势 - 内蒙古项目使用廉价、易得的本地沙粒作为储能介质，完美契合中国西部地区的资源禀赋和发展需求 [14] - 如果用于百兆瓦级储能站，沙子热力电池成本有望降至百万元级别 [14] - 波尔奈宁项目所用皂石来自壁炉废料，是保温壁炉制造中产生的副产品，未来将尝试不同类型的沙子及其它废料 [14] - 波尔奈宁沙基电池每千瓦时存储成本低于25美元，能量存储时长可达几天甚至几周，而锂离子电池每千瓦时存储成本约为115美元，储存能量时间只有几个小时 [14] - 美国国家可再生能源实验室的沙基电池试点项目，在多种情景下可以实现5美分/千瓦时的平准化储能成本 [14]