發(fā)布者:Arnold Leitner | 來(lái)源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 6653查看 | 2013-04-10 08:01:00
“在高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中,太陽(yáng)能光熱發(fā)電需要更突出其獨(dú)特的“賣點(diǎn)”才可能贏得市場(chǎng)。”SkyFuel公司CEO兼創(chuàng)始人Arnold Leitner如是表示,他日前撰文分享了他對(duì)光熱發(fā)電儲(chǔ)熱技術(shù)的重要性的理解,主要從能量密度和使用壽命兩個(gè)方面進(jìn)行了分析。
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道:在過(guò)去幾年內(nèi),光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著一系列巨大的挑戰(zhàn)。以2008年雷曼兄弟破產(chǎn)為標(biāo)志,全球經(jīng)濟(jì)陷入崩潰,這直接導(dǎo)致最大光熱發(fā)電市場(chǎng)西班牙的經(jīng)濟(jì)陷入衰落,從而成為西班牙光熱發(fā)電市場(chǎng)死掉的誘因。
但光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)面臨的主要問(wèn)題目前已不能主要?dú)w結(jié)為經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,在五年之前,中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)品的價(jià)格開(kāi)始逐年地迅猛下跌,這使得大規(guī)模開(kāi)發(fā)光伏電站的經(jīng)濟(jì)可行性日漸顯現(xiàn),直接壓制了以大規(guī)模電站開(kāi)發(fā)為優(yōu)勢(shì)的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。今天,大規(guī)模光伏電站的投標(biāo)電價(jià)已經(jīng)降至9美分/kWh(以加州市場(chǎng)為例),且該價(jià)格為恒定值。
全球裝機(jī)容量最高、技術(shù)最為成熟的是槽式光熱發(fā)電,其主流技術(shù)路線為采用導(dǎo)熱油傳熱、熔鹽儲(chǔ)熱。受光伏發(fā)電價(jià)格下跌沖擊最大的就是以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)的槽式光熱發(fā)電,其在全球市場(chǎng)上與光伏發(fā)電相比在價(jià)格上已經(jīng)沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)力,以同樣的配置單軸跟蹤系統(tǒng)的槽式光熱電站和光伏電站類比,光熱發(fā)電的度電最優(yōu)化成本為12.5美分/kWh,比光伏發(fā)電要高出一大截。雖然基于導(dǎo)熱油的熱慣性和儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用,導(dǎo)熱油為介質(zhì)的槽式電站可提供更為平滑的電力輸出,但這些優(yōu)點(diǎn)不足以抵消在競(jìng)爭(zhēng)性詢價(jià)中,其比光伏發(fā)電要高出一大截的缺點(diǎn)。
但CSP與PV相比的關(guān)鍵“賣點(diǎn)”到今天為止依然是其廉價(jià)的可存儲(chǔ)能力,但在此方面,導(dǎo)熱油為介質(zhì)的槽式技術(shù)受到的挑戰(zhàn)很大,因?yàn)閷?dǎo)熱油的進(jìn)出口油溫溫差僅在100攝氏度左右,這將需要耗費(fèi)大量的儲(chǔ)熱介質(zhì)。
雖然西班牙已經(jīng)建設(shè)了多個(gè)帶儲(chǔ)熱的槽式電站,美國(guó)在建的280MW的Solana槽式光熱電站也將配備6小時(shí)儲(chǔ)熱。但儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用只有在溫差達(dá)到270度左右時(shí)才更有意義,這時(shí)的儲(chǔ)熱介質(zhì)的消耗量和成本要比一般的槽式技術(shù)(溫差在100度左右)低兩倍左右。
商業(yè)化方面,目前僅僅有一種儲(chǔ)熱介質(zhì)得以應(yīng)用,即由60%硝酸鈉和40%硝酸鉀組成的熔鹽,下面以熔鹽為例分析儲(chǔ)熱的價(jià)值所在。
在典型的熔鹽塔式熱發(fā)電系統(tǒng)中,低溫端溫度在275攝氏度,高溫端溫度在550攝氏度,即溫差在275攝氏度時(shí),在此條件下,一立方米的熔鹽可儲(chǔ)熱677兆焦耳,如果我們假設(shè)熱循環(huán)效率為95%,熱電轉(zhuǎn)換效率為40%,677兆焦耳就相當(dāng)于存儲(chǔ)電能75kWh,而美國(guó)2010年人均每天耗電量為37kWh,這相當(dāng)于兩個(gè)美國(guó)人的日耗電量。
我們假設(shè)利用抽水蓄能存儲(chǔ)同樣多的電能,假定抽水蓄能電站的循環(huán)效率為80%,那么需要多高的落差以使一立方米的水存儲(chǔ)同樣多的能量呢?在回答這個(gè)問(wèn)題之前,我們先來(lái)看一下熔鹽儲(chǔ)能與電池儲(chǔ)能的對(duì)比分析。
從能量密度上來(lái)看,以我的舊麥金塔(Macintosh)筆記本電腦為例,其中裝配的鋰電池可存儲(chǔ)電能為60Wh,體積約220立方厘米大小,鋰電池的儲(chǔ)電能力要遠(yuǎn)高于其它電池,以我桌子上的一個(gè)保溫瓶的體積為例,其大小約為1公升,如果填充為熔鹽,儲(chǔ)電能力可達(dá)78Wh,以此推算,采用廉價(jià)的熔鹽僅比目前最好用的鋰電池的用量高出四倍,成本上要大大降低。
從使用壽命上來(lái)看,目前我所用的麥金塔電腦已經(jīng)幾乎不能充電,雖然我遵循蘋果公司的建議在每一次充電時(shí)都對(duì)其完全充放電,但在使用5年后、少于1000次的充放電循環(huán)后已經(jīng)幾乎不能使用。而對(duì)于熔鹽來(lái)說(shuō),在1000次的循環(huán)后,將會(huì)出現(xiàn)什么樣的退化呢?答案是一點(diǎn)也不,這是因?yàn)閮?chǔ)熱相對(duì)儲(chǔ)電要簡(jiǎn)單的多,就如我爺爺?shù)臒崴康浇裉鞛橹挂廊豢梢员?。?chǔ)熱材料的可利用時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于儲(chǔ)電。
回到最初的問(wèn)題上去,我們?nèi)绻贸樗钅苄枰獙⑺槎喔吣兀看鸢甘橇钅愠泽@的33公里,奧地利極限運(yùn)動(dòng)員Felix Baumgartner也不過(guò)從40公里的高空中成功跳下而已。
另外需要指出的是,在太陽(yáng)能電站開(kāi)發(fā)的沙漠地帶,水資源極為寶貴,利用抽水蓄能是不現(xiàn)實(shí)的,而利用鋰電池儲(chǔ)電在成本上也脫離實(shí)際的需求。那里充滿了沙石,也有觀點(diǎn)提議說(shuō)利用重力儲(chǔ)能,但要將沙石調(diào)至高空,難度是很大的,相比來(lái)看,熔鹽仍然是最好的解決方案。
總的來(lái)看,儲(chǔ)熱是電力存儲(chǔ)的強(qiáng)大媒介,其循環(huán)效率極高,耗量從用量上來(lái)看僅僅是電池的五倍,成本卻要低很多,而且儲(chǔ)熱介質(zhì)的可利用時(shí)間長(zhǎng)。這都使配儲(chǔ)熱的光熱發(fā)電有望贏得未來(lái)。
本文原作者系SkyFuel公司CEO兼創(chuàng)始人Arnold Leitner