發(fā)布者:本網(wǎng)記者Robin | 來(lái)源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 9684查看 | 2013-07-27 08:53:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道:毋庸置疑,低成本高性能的儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前光熱發(fā)電可以與光伏發(fā)電相競(jìng)爭(zhēng)的最大優(yōu)勢(shì)。自光熱發(fā)電開(kāi)始實(shí)現(xiàn)規(guī)?;_(kāi)發(fā)以來(lái),儲(chǔ)熱就開(kāi)始在其中扮演重要角色。數(shù)十年來(lái),儲(chǔ)熱技術(shù)也在經(jīng)歷著演變,但至今,熔鹽儲(chǔ)熱依舊是最具性價(jià)比和最成熟的儲(chǔ)熱技術(shù)。但我們還需看到的是,新興的儲(chǔ)熱技術(shù)也在逐步獲得發(fā)展。
在如沙特和智利、南非等光熱發(fā)電的新興市場(chǎng),儲(chǔ)熱的重要性更加凸顯,其并非是可有可無(wú)的,甚至是當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的必然要求。但目前,在選擇儲(chǔ)熱的技術(shù)路線時(shí),可選擇的卻十分有限。
較為古老的如Ruths儲(chǔ)熱技術(shù),也稱之為蒸汽儲(chǔ)熱,對(duì)高壓過(guò)熱水蒸汽進(jìn)行存儲(chǔ)。這種技術(shù)已經(jīng)在PS10和PS20兩座塔式光熱電站中進(jìn)行了應(yīng)用,實(shí)踐證明其成本高昂,推廣價(jià)值較低。
熔鹽儲(chǔ)熱是唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的儲(chǔ)熱技術(shù)。但熔鹽儲(chǔ)熱也擁有自身的缺點(diǎn)和局限性,如不能實(shí)現(xiàn)超過(guò)550攝氏度以上的運(yùn)行溫度,高于此溫度將氣化;熔點(diǎn)較高,約在250攝氏度左右,容易出現(xiàn)凍堵事故等。
新的儲(chǔ)熱技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用成為必然。
目前來(lái)看,比較有潛力的新興儲(chǔ)熱技術(shù)當(dāng)推石墨儲(chǔ)熱,澳大利亞的Graphite能源公司和西班牙Sener公司都在對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。Graphite能源公司和澳大利亞的Solastor公司合作利用石墨作為塔式光熱電站的吸熱和儲(chǔ)熱介質(zhì),并已經(jīng)建成了一個(gè)3MW的Lake Cargelligo示范性項(xiàng)目。其將吸熱系統(tǒng)與儲(chǔ)熱系統(tǒng)集成在了一起,在集熱塔上,熱量接收器的內(nèi)部即為石墨材料,其承擔(dān)著吸收部分熱能后與水換熱產(chǎn)生蒸汽,另一部分熱能同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)熱的雙向任務(wù)。整個(gè)熱量接收和儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)部充入氬氣以防止氧化。Graphite能源公司總經(jīng)理Nick Bain表示,“我們的首要目標(biāo)是設(shè)法增加儲(chǔ)熱溫度”。
SENER正在研究高效經(jīng)濟(jì)的固態(tài)石墨儲(chǔ)熱解決方案。據(jù)Sunshot網(wǎng)站對(duì)該項(xiàng)目的介紹信息:這種儲(chǔ)熱技術(shù)理論上可在超過(guò)800攝氏度、甚至高達(dá)1650攝氏度的溫度下穩(wěn)定應(yīng)用,無(wú)寄生性能源消耗,預(yù)期壽命可達(dá)30年。
中國(guó)山西大同的新成新材料股份有限公司是國(guó)內(nèi)較大的一家特種石墨材料供應(yīng)商,該公司董事長(zhǎng)張培林此前曾對(duì)CSPPLAZA記者表示,其未來(lái)將重點(diǎn)開(kāi)拓光熱發(fā)電市場(chǎng),將石墨儲(chǔ)熱技術(shù)推向商業(yè)化應(yīng)用。
相變儲(chǔ)熱材料的研究也被看好。在西班牙阿爾梅里亞建有一個(gè)相變儲(chǔ)熱的示范項(xiàng)目,但其要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用還需時(shí)日。其中一大挑戰(zhàn)是儲(chǔ)熱材料的熱絕緣性能。
美國(guó)Terrafore公司通過(guò)將儲(chǔ)熱材料制成微小的玻璃粉狀物后再進(jìn)行封裝來(lái)增加儲(chǔ)熱材料的表面積,并將熱交換器進(jìn)行保溫處理,以防止儲(chǔ)熱材料凍結(jié)。
還有其它一些固體儲(chǔ)熱的技術(shù)路線,如石塊、爐渣或沙子為儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱技術(shù)在研發(fā)中。其優(yōu)勢(shì)是材料十分常見(jiàn),價(jià)格十分低廉,在項(xiàng)目本地即可收集,減少運(yùn)輸和采購(gòu)成本。
瑞士Airlight能源公司利用空氣作為傳熱介質(zhì),利用硅石進(jìn)行儲(chǔ)熱。其宣稱可實(shí)現(xiàn)的儲(chǔ)熱溫度約達(dá)650攝氏度。該公司的研發(fā)總監(jiān)Gianluca Ambrosetti表示,“最大的優(yōu)勢(shì)是這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單并可以實(shí)現(xiàn)較高的溫度?!?/div>
在德國(guó)的Jülich,一個(gè)類似的儲(chǔ)熱系統(tǒng)已經(jīng)在Kraftenlagen München塔式電站上進(jìn)行示范,該系統(tǒng)利用空氣作為傳熱介質(zhì),利用陶瓷作為儲(chǔ)熱材料。
石墨、碳納米管和陶瓷納米顆粒等儲(chǔ)熱材料,氯化鹽替代硝酸鹽作為儲(chǔ)熱材料應(yīng)用于光熱發(fā)電。這些都是較有潛力的研發(fā)方向。
Triangle太陽(yáng)能燃料研究所正在研發(fā)一種專利系統(tǒng),稱之為高溫傳熱和儲(chǔ)熱系統(tǒng)(HOTTS)。該研究所的Jim Trainham博士稱,這種顯熱存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)證明了其材料穩(wěn)定性,目前證實(shí)其可以在高達(dá)1100攝氏度的溫度下運(yùn)行。他認(rèn)為還有提升空間。Triangle沒(méi)有透露這具體是一種什么材料,僅表示是地球上儲(chǔ)量很豐富的一種材料,其制造與陶瓷化合物類同。如其它的新興儲(chǔ)熱技術(shù)研究一樣,HOTTS具有較高的風(fēng)險(xiǎn)。
上述新興的儲(chǔ)熱技術(shù)都仍處于較早期的階段,并開(kāi)始獲得政府方面的支持。美國(guó)能源部2013年4月份為熱化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)起了一項(xiàng)為期4年的,總扶持金額2000萬(wàn)美元的創(chuàng)新型儲(chǔ)熱技術(shù)研發(fā)研發(fā)計(jì)劃。美國(guó)能源部欲求資助可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行溫度在650攝氏度以上,成本低于15美元/kWth的創(chuàng)新型儲(chǔ)熱技術(shù)的研發(fā),推動(dòng)太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本下跌。
另外值得注意的還有,一些人建議利用光熱發(fā)電技術(shù)生產(chǎn)氫氣和氨水,然后再利用這些產(chǎn)品產(chǎn)出電能,或作為汽車燃料替代汽油或柴油消耗。但其經(jīng)濟(jì)性尚不可知。
儲(chǔ)熱作為光熱發(fā)電的核心優(yōu)勢(shì),其發(fā)展將影響光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的未來(lái)。如有優(yōu)于熔鹽的更先進(jìn)的更具性價(jià)比的儲(chǔ)熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,將為光熱發(fā)電技術(shù)增添更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。