芬兰研制出沙电池，可储存热量数月且不损失能量 

中国沙热电池（Sand Battery）研究与应用全景 —— 2025 年中期观察

一、技术缘起：从芬兰概念到“中国方案”

沙热电池的核心思路，是将可再生电（风电、光伏）转化为 500°C–1000°C 的高温热，长期储存在干沙床中，需要时释放热量供工业或供暖使用，或通过汽轮机发电。

该技术源于芬兰 Polar Night Energy 2022 年投运的世界首座商用装置。中国自 2023 年起迅速跟进，提出更大尺度、适用于北方供暖与工业蒸汽场景的“沙子热力电池”本土化方案。

二、研发动向：中国沙热研究主要集中在清华系+能源央企

1. 清华大学魏飞、张晨曦团队联合鄂尔多斯实验室，率先构建“电磁感应加热沙床”系统，电-热转换效率超过 90%，沙床温度最高可达 800°C。
2. 2025 年 6 月，中国首座 MWh 级沙热电池中试装置投运，实现了“加热 - 储热 - 放热”完整闭环，可产出 0.8 MPa 饱和蒸汽，接入工业管网。
3. CETC 博微峰泰联合西安交大，尝试沙粒储热+超临界 CO₂ 涡轮发电，正在研制“沙热→电”直接耦合的高效率路径。
4. 目前国内沙热储能密度已达 120~450 Wh/kg，热损控制在每月 2% 以下。
   三、沙热电池的典型示范与应用场景
   
   
   1. 内蒙古准格尔旗大路工业园已部署 MWh 级沙热仓，提供饱和蒸汽用于化工园区。
   2. 乌兰布和沙漠新能源基地正规划 60 万 kWh 热储容量，支持绿电+沙热+绿氢的全链条。
   3. 华电酒泉 CSP（聚光熔盐发电）站引入沙粒作为熔盐的夜间预热层，降低冻结风险。
      四、为何中国西北是沙热电池的天然试验田？
      
      
      1. 沙源丰富：风积沙、河沙成本低于熔盐，筛选烘干即可使用。
      2. 弃风弃光严重：部分沙戈壁地区风光弃电率高达 5~20%，沙热可作为“季节级储能”。
      3. 北方冬季供暖刚需：城镇热负荷大，沙热+换热站可替代煤锅炉。
      4. 工业蒸汽市场广阔：冶金、煤化工、盐湖提锂等大量需求 300~700°C 工艺热。
         五、沙热电池 vs 其他储能技术
         
         与熔盐储热、锂电池对比，沙热电池具备：
         
         
         • 成本极低（<10 欧元/kWh 热能），远低于锂电（>300 欧元/kWh）；
         • 储能时长从 10 小时到 6 个月不等，适合跨季节储能；
         • 安全性高：不燃不爆，原料绿色；
         • 输出为热能（可发电），不适合直接为电动车供电，但适合工业和供暖。
         
         不足在于：热→电转换效率仅约 30%，适合在热负荷侧直接使用。
         
         六、能量怎么“搬出去”？热能无法长距离传输怎么办？
         
         由于热量不能远距离运输（热水管道仅适合 5–10 km 半径），沙热电池输出的热必须就地使用，或转换成可远送的形式，如：
         
         
         1. 热→蒸汽→汽轮发电→电网并网（转换效率约 30%）；
         2. 热+绿电制氢，或制绿氨、甲醇等可运输的化学燃料；
         3. 将热源旁边部署工业负荷（如冶金厂、化肥厂），就地消纳；
         4. 将沙热仓建在城市近郊，夏天靠特高压输电进城“充热”，冬天释放供热。
            七、面临挑战与下一步
            
            
            • 汽轮机小型化与高温耐热材料仍是工业痛点；
            • 热量价值变现机制不成熟，仍依赖项目补贴或碳减排收益；
            • 政策标准尚不明确，缺乏统一设备、安全、计量标准；
            • 热输送半径限制应用范围，需精准匹配用热负荷。
            
            八、结语
            
            中国沙热电池技术正从实验室走向沙漠与园区的“双场景”示范。
            
            科研层面清华、西交等已完成 MWh 级持续运行验证；
            
            产业层面，内蒙古、甘肃多个风光大基地已将其列为储能方案；
            
            政策层面，正在研究将其纳入“沙戈壁光伏+长时储能”专项。
            
            如果未来 2–3 年能将热损控制在每月 2% 以下，热电成本降至每千瓦时热 0.15 元以下，沙热电池将成为中国北方“减煤供热”“可再生电调峰”和“工业高温脱碳”的关键补能技术之一。