芬蘭研制出沙電池，可儲存熱量數月且不損失能量 

中國沙熱電池（Sand Battery）研究與應用全景 —— 2025 年中期觀察

一、技術緣起：從芬蘭概念到“中國方案”

沙熱電池的核心思路，是將可再生電（風電、光伏）轉化為 500°C–1000°C 的高溫熱，長期儲存在幹沙床中，需要時釋放熱量供工業或供暖使用，或通過汽輪機發電。

該技術源於芬蘭 Polar Night Energy 2022 年投運的世界首座商用裝置。中國自 2023 年起迅速跟進，提出更大尺度、適用於北方供暖與工業蒸汽場景的“沙子熱力電池”本土化方案。

二、研發動向：中國沙熱研究主要集中在清華系+能源央企

1. 清華大學魏飛、張晨曦團隊聯合鄂爾多斯實驗室，率先構建“電磁感應加熱沙床”系統，電-熱轉換效率超過 90%，沙床溫度最高可達 800°C。
2. 2025 年 6 月，中國首座 MWh 級沙熱電池中試裝置投運，實現了“加熱 - 儲熱 - 放熱”完整閉環，可產出 0.8 MPa 飽和蒸汽，接入工業管網。
3. CETC 博微峰泰聯合西安交大，嘗試沙粒儲熱+超臨界 CO₂ 渦輪發電，正在研制“沙熱→電”直接耦合的高效率路徑。
4. 目前國內沙熱儲能密度已達 120~450 Wh/kg，熱損控制在每月 2% 以下。
   三、沙熱電池的典型示范與應用場景
   
   
   1. 內蒙古准格爾旗大路工業園已部署 MWh 級沙熱倉，提供飽和蒸汽用於化工園區。
   2. 烏蘭布和沙漠新能源基地正規劃 60 萬 kWh 熱儲容量，支持綠電+沙熱+綠氫的全鏈條。
   3. 華電酒泉 CSP（聚光熔鹽發電）站引入沙粒作為熔鹽的夜間預熱層，降低凍結風險。
      四、為何中國西北是沙熱電池的天然試驗田？
      
      
      1. 沙源豐富：風積沙、河沙成本低於熔鹽，篩選烘幹即可使用。
      2. 棄風棄光嚴重：部分沙戈壁地區風光棄電率高達 5~20%，沙熱可作為“季節級儲能”。
      3. 北方冬季供暖剛需：城鎮熱負荷大，沙熱+換熱站可替代煤鍋爐。
      4. 工業蒸汽市場廣闊：冶金、煤化工、鹽湖提鋰等大量需求 300~700°C 工藝熱。
         五、沙熱電池 vs 其他儲能技術
         
         與熔鹽儲熱、鋰電池對比，沙熱電池具備：
         
         
         • 成本極低（<10 歐元/kWh 熱能），遠低於鋰電（>300 歐元/kWh）；
         • 儲能時長從 10 小時到 6 個月不等，適合跨季節儲能；
         • 安全性高：不燃不爆，原料綠色；
         • 輸出為熱能（可發電），不適合直接為電動車供電，但適合工業和供暖。
         
         不足在於：熱→電轉換效率僅約 30%，適合在熱負荷側直接使用。
         
         六、能量怎麼“搬出去”？熱能無法長距離傳輸怎麼辦？
         
         由於熱量不能遠距離運輸（熱水管道僅適合 5–10 km 半徑），沙熱電池輸出的熱必須就地使用，或轉換成可遠送的形式，如：
         
         
         1. 熱→蒸汽→汽輪發電→電網並網（轉換效率約 30%）；
         2. 熱+綠電制氫，或制綠氨、甲醇等可運輸的化學燃料；
         3. 將熱源旁邊部署工業負荷（如冶金廠、化肥廠），就地消納；
         4. 將沙熱倉建在城市近郊，夏天靠特高壓輸電進城“充熱”，冬天釋放供熱。
            七、面臨挑戰與下一步
            
            
            • 汽輪機小型化與高溫耐熱材料仍是工業痛點；
            • 熱量價值變現機制不成熟，仍依賴項目補貼或碳減排收益；
            • 政策標准尚不明確，缺乏統一設備、安全、計量標准；
            • 熱輸送半徑限制應用范圍，需精准匹配用熱負荷。
            
            八、結語
            
            中國沙熱電池技術正從實驗室走向沙漠與園區的“雙場景”示范。
            
            科研層面清華、西交等已完成 MWh 級持續運行驗證；
            
            產業層面，內蒙古、甘肅多個風光大基地已將其列為儲能方案；
            
            政策層面，正在研究將其納入“沙戈壁光伏+長時儲能”專項。
            
            如果未來 2–3 年能將熱損控制在每月 2% 以下，熱電成本降至每千瓦時熱 0.15 元以下，沙熱電池將成為中國北方“減煤供熱”“可再生電調峰”和“工業高溫脫碳”的關鍵補能技術之一。