CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2015于6月25~26日在京盛大召開，法國電力集團(tuán)中國研發(fā)中心技術(shù)總監(jiān)Yann Le Moullec出席本屆大會，并在演講中分析了超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用、前景與挑戰(zhàn)。

    

　　大家下午好，我的發(fā)言中我想跟大家一起來看看超高臨界二氧化碳今后的機遇和挑戰(zhàn)。

　　我的發(fā)言有四個部分：第一部分簡單介紹下EDF；第二部分介紹什么是超臨界CO2二氧化碳；第三部分講一下CSP中的超臨界CO2循環(huán)；第四部分我們從裝備開發(fā)、電站設(shè)計問題和開發(fā)線路圖這幾個方面談一下這種CSP技術(shù)的未來。

圖：Yann Le Moullec 在發(fā)表演講

　　第一簡單介紹一下EDF集團(tuán)和EDF的研發(fā)工作，法國電力集團(tuán)是全球的電力供應(yīng)商和生產(chǎn)商，我們是電力行業(yè)世界領(lǐng)先者，我們有著廣泛的業(yè)務(wù)范圍，包括發(fā)電、傳輸、電網(wǎng)、銷售和交易，我們是一個公共服務(wù)企業(yè)，我們在20多個國家都有自己的業(yè)務(wù)，主要是在歐洲，現(xiàn)在正在進(jìn)一步拓展我們的國際業(yè)務(wù)。我們可以看到每年的銷售額是750億歐元。

　　法國電力集團(tuán)是低碳發(fā)電的倡導(dǎo)者，我們也是全球最大的核電運營商，我們一直致力于可再生能源的發(fā)展，在歐洲和美國我們一直致力于風(fēng)電的發(fā)展，我們在今年也開始關(guān)注中國市場的投資。

　　我們的研究總院是比較大的機構(gòu)，有2100多位員工構(gòu)成，主要包括200多個研究人員，150個PHD，我們的工作領(lǐng)域主要是開展全球的研發(fā)工作。

　　研發(fā)布局多數(shù)是在歐洲國家，法國、英國、德國和波蘭，現(xiàn)在也在美國和中國有了自己的研發(fā)中心，是在2011年的時候開始的。法國電力集團(tuán)中國研發(fā)中心涉及的核心領(lǐng)域，包括能源生產(chǎn)：清潔煤發(fā)電技術(shù)、可再生能源、發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值模擬；能源配送：可再生能源的并網(wǎng)和電動汽車；還有客戶需求端管理：可持續(xù)低碳城市、能源高效利用、綜合能源服務(wù)。我們有非常強大的專有技術(shù)，我們把這些技術(shù)慢慢的引入到中國，希望能有更多的合作。

　　能源的輸送和配送方面，會參與到智能電網(wǎng)的建設(shè)和可再生能源的并網(wǎng)和電動汽車的建設(shè)等等，我們也會在客戶需求端進(jìn)行管理，比如說可持續(xù)的低碳城市能源高效利用和綜合的能源服務(wù)。我們希望能夠外包給一些感興趣的中國企業(yè)，我們也期待大家的合作。

　　今天的話題非常有意思，我們中國研發(fā)中心和中科院一起合作建設(shè)了延慶項目，是1.4兆瓦的項目，去年也和中國創(chuàng)新協(xié)會有了一些合作，希望通過這樣的示范項目能夠進(jìn)行更多的測試，同時也能夠?qū)π碌募夹g(shù)進(jìn)行測試。

　　接下來給大家講一講超臨界二氧化碳的循環(huán)，我們對二氧化碳的物理特性有一些分析和了解，超臨界的點上會有非常高的濃度，大概會每立方米超過600公斤，超臨界的狀態(tài)下會有非常好的延展特性，而且它是不可燃的，同時也很容易生產(chǎn)、也比較穩(wěn)定，所以二氧化碳是非常有經(jīng)濟效益的原料。也可以根據(jù)具體情況考慮，這是很好的循環(huán)。

　　通過主要的壓縮機，可以通過自己的任何形式的鍋爐和熱罐和風(fēng)機，通過這樣的循環(huán)，如果沒有進(jìn)一步的優(yōu)化是這樣的狀態(tài)，如果有更進(jìn)一步的優(yōu)化還是很有前景的。

　　現(xiàn)在看到的是典型的再壓循環(huán)狀態(tài)，溫度沒有太大的變化、壓力也不變，最大的溫度是在600度，最后會有低溫協(xié)調(diào)器，這樣的循環(huán)過程中，整個的效率非常的高，循環(huán)也是可以進(jìn)行全程監(jiān)控的，會看到熱量產(chǎn)生的變化、整個循環(huán)過程中溫度的變化，經(jīng)過合理的設(shè)計可以很有效的降低成本。

　　可以很有效的降低水溫，溫度方面也會有所不同，經(jīng)過改進(jìn)效率也會提高，把這些因素都考慮在內(nèi)來進(jìn)行更好、更準(zhǔn)確的評估，如果溫度高于550度的話效率會更高。

　　超高臨界二氧化碳循環(huán)技術(shù)的開發(fā)過程以及最新的設(shè)備，我們的循環(huán)已經(jīng)經(jīng)過了行業(yè)全面的研究，現(xiàn)在全球已經(jīng)有三到四個實驗室規(guī)模的示范場已經(jīng)開始運營了，它們的功率都是在兆瓦級的。

　　風(fēng)機和壓縮機，壓縮機一般是在超臨界點去運行，需要非常高的效率，效率至少是88%的樣子，同時部件負(fù)荷方面需要很高的靈活度，這一點對整體的效率是至關(guān)重要的。

　　高溫高壓目前有比較先進(jìn)的技術(shù)，這是對于目前市場上現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的簡單介紹，如果要特別講CSP項目的話，為什么要講超臨界循環(huán)呢？因為在發(fā)電行業(yè)，傳統(tǒng)的想法是會有一個能源的消耗也會有生產(chǎn)，這是兩個主要要考慮的因素，高效率意味著高的投資回報率，也意味著更低的能耗，這是在煤電和天然氣發(fā)電方面具體數(shù)據(jù)的比較，煤電的價格每兆瓦時是7，天然氣是19，對于太陽能的話可能會是20，鑒于初步研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)CSP的效率有待于提高，超高臨界技術(shù)可以為我們帶來10%效率的提高，也可以減少10%的定日鏡的數(shù)量，也會把整個電源模塊的成本也減少10%，電源模塊量減少50%，相當(dāng)于節(jié)省了60%的成本。

　　這個領(lǐng)域的技術(shù)并不是特別的完善，但是目前來說是有前景的，可以提高效率也可以降低成本，設(shè)計也會比較一目了然，如果要去用的話，我們給大家展示了一個簡單明了也比較直觀的圖，可以用蒸汽循環(huán)的替代，還有一些額外頂端的流和原理圖，現(xiàn)在想法很多有的看起來也不錯，但是真正去使用的時候必須要考慮實用性，尤其是在第二部分的模塊的時候，尤其是需要考慮的。

　　我們也不可能用超高臨界二氧化碳代替所有的技術(shù)，還是取決于不同項目具體的要求。在具體執(zhí)行的階段，怎么去有效的使用熔鹽呢？在SCO2，熔鹽使用的時候區(qū)間是250到580度，這樣的情況下會把整個熔鹽的使用量增加一倍，通過循環(huán)效率的提高也可以減少物料的使用，這也是很有意思的步驟。執(zhí)行著下游熔鹽的存儲，同樣的太陽接收器的設(shè)計，也是同樣的存儲能力和成本。也可以部分的降低定日鏡和儲存的成本，大概降低20%左右，這也是非常的明顯，當(dāng)然也需要相應(yīng)的設(shè)計，蒸汽循環(huán)和SCO2循環(huán)。目前整個狀況來講，超高臨界循環(huán)有著非常廣闊的應(yīng)用空間。

　　這是對熔鹽物理特性的分析，包括濃度、熱效能和黏度和溫度的要求，接收器管中，熔鹽和超臨界二氧化碳不同數(shù)據(jù)的比對，有時候在達(dá)到特定的溫度和壓力的時候使用熔鹽的成本會很高，這是具體設(shè)計的參數(shù)，例如在HX區(qū)域增加30%，整個的重量會增加400%，目前還不能用超高臨界二氧化碳作為接收器，但是還是會慢慢的解決這些問題，技術(shù)上的具體內(nèi)容就不再多講了，感興趣可以會后交流。

　　未來的走向和未來的潛力，我剛剛已經(jīng)講過的，現(xiàn)在目前還是需要更好的設(shè)計方案，需要去改善效能，超臨界二氧化碳的使用還需要有更成熟的技術(shù)上的改進(jìn)，我們通過效能節(jié)省器還是可以有很多的改善，現(xiàn)在還有一些具體項目的問題，還有一些項目還需要進(jìn)一步管理方面的改善，目前很多東西還沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，還需要進(jìn)一步改善設(shè)計，改善管理和整體的性能。

　　壓縮器方面的效率，單一的再壓縮，是在低溫下工作的原理，功率循環(huán)的可操作性方面會有自己的控制和要求的設(shè)計，還有關(guān)于部件負(fù)荷的管理，還有溫度存儲的管理，也會在優(yōu)化方面有更多的靈活性。尤其是項目中為了降低成本，靈活性的優(yōu)化的確是非常的必要，還是要看具體項目具體現(xiàn)場情況，我們需要使用不同的技術(shù)、不同的材料，需要看一下未來發(fā)展的路線圖，目前還是要在靈活性方面有更多優(yōu)化，如果考慮到跟PV的對比其實靈活度已經(jīng)相當(dāng)高了，這個技術(shù)優(yōu)勢就是提高靈活度。

　　現(xiàn)在技術(shù)的路線圖，在2015年要做更大的測試回路，1到5兆瓦，組件方式也要開展測試的工作，相信這方面的項目可能會持續(xù)三到四年的時間，之后也需要來做最好實踐的設(shè)計，該需要進(jìn)一步的優(yōu)化組件的設(shè)計，這樣可以獲得最佳的效果，接下來的階段是做試點項目，20到50兆瓦試點的項目，需要對設(shè)計