我們研究了不同的模塊組合形式。比如棋盤(pán)狀組合模型,可以與二次反射鏡場(chǎng)(Beam-Downmirrorfield)和坡?tīng)铉R場(chǎng)(hillsidemirrorfield)結(jié)合。可以根據(jù)選址和太陽(yáng)能光資源進(jìn)行靈活組合。
圖:法國(guó)南部FourSolaireOdeillo太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)裝置采用的是坡?tīng)铉R場(chǎng)
圖:法國(guó)南部FourSolaireOdeillo太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)示意圖
圖:馬耳他威爾得有限公司設(shè)計(jì)的坡?tīng)铉R場(chǎng)示意圖
CSPPLAZA:使用液態(tài)金屬傳熱的高溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中,對(duì)吸熱器等關(guān)鍵部件有什么要求?你們提供的相關(guān)設(shè)備與市面上現(xiàn)有的設(shè)備相比經(jīng)濟(jì)性如何?
Ulrich Georg Bech:液態(tài)金屬傳熱技術(shù)上的難點(diǎn)和熔融鹽傳熱系統(tǒng)一樣,就是標(biāo)準(zhǔn)渦輪機(jī)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)所需的高壓。這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了多年,主要運(yùn)用在燃煤電站中。為這些系統(tǒng)服務(wù)的鍋爐制造者積累了幾代人的豐富經(jīng)驗(yàn),這些人知道如何處理從燃煤中產(chǎn)生的高于1200°C的污染氣體!污染氣體在這樣的溫度下難以過(guò)濾,部分熔融陶瓷粉塵會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)就堵塞機(jī)器,這也是為什么這些氣體不能直接用于低壓燃?xì)鉁u輪機(jī)的原因。
但是我們的封閉太陽(yáng)能熱循環(huán)系統(tǒng)是完全清潔的!所以我們的技術(shù)可以直接用于燃?xì)鉁u輪機(jī)。這有一個(gè)額外的好處,即在緊急情況下,可以用液體燃料補(bǔ)燃,比如煤化工產(chǎn)生的甲醇或生物乙醇,甚至附近機(jī)場(chǎng)的噴氣燃料,直接啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電。
從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)講,作為傳熱介質(zhì)的錫成本較高。但是在整個(gè)吸熱器和換熱器中需大量使用的管道合金材料較之熔鹽系統(tǒng)更便宜。此外,還有一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)是,我們的傳熱介質(zhì)穩(wěn)定并且可以重復(fù)使用。甚至連錫也可以很容易從吸熱器或換熱器中回收、提取,重新成為新的材料。也就是說(shuō),大部分的傳熱介質(zhì)材料都不會(huì)損失!
由于光熱發(fā)電系統(tǒng)成本昂貴,僅靠白天發(fā)電所獲得的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)難與光伏發(fā)電競(jìng)爭(zhēng),因此光熱發(fā)電技術(shù)必須致力于提供“更高品質(zhì)的電力輸出”。另外光熱技術(shù)除了發(fā)電還可以為城市供暖,制造石油化工副產(chǎn)品,或利用鋅制氫提供跨季節(jié)的分布式儲(chǔ)能(在冬季也可以提供能源)。這些是光熱較之光伏和風(fēng)能等可再生能源的優(yōu)勢(shì)所在!
圖:在左圖的陶瓷爐中,通過(guò)強(qiáng)烈輻射加熱“U”集熱管元件,使其表面溫度高達(dá)1600°C,頂部+兩側(cè)共有8個(gè)熱電偶。右圖是含泵的換熱器模型,在陶瓷儲(chǔ)熱箱內(nèi)操作,具備短期儲(chǔ)熱功能。此為模擬吸熱器的測(cè)試設(shè)備,非實(shí)際工業(yè)化設(shè)計(jì)。
CSPPLAZA:為何至今尚無(wú)實(shí)際的示范系統(tǒng)建成?為何不在國(guó)外推廣該技術(shù)?
Ulrich Georg Bech:事實(shí)上,現(xiàn)在有三種不同的測(cè)試循環(huán)仍處在保密階段。在大規(guī)模投入示范電站之前,我們希望先在內(nèi)部充分地測(cè)試不同循環(huán)技術(shù)的可靠性,包括進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間模擬和過(guò)熱點(diǎn)的測(cè)試。
我們現(xiàn)在可以提供的基本方案有:
1.可替代熔融鹽、工作溫度可達(dá)700°C的液態(tài)金屬技術(shù)
2.產(chǎn)生800°C過(guò)熱蒸汽的補(bǔ)燃電站,作為現(xiàn)有只能達(dá)到400-500°C的光熱電站的補(bǔ)充。
我們?yōu)闈撛诳蛻?hù)提供服務(wù)的第一步是出具一份詳細(xì)、精確的模擬報(bào)告(針對(duì)所需的吸熱器設(shè)計(jì)和儲(chǔ)熱部分)。其他的標(biāo)準(zhǔn)組件都可以在中國(guó)本土進(jìn)行采購(gòu)。我們可以幫助客戶(hù)在中國(guó)選擇符合要求的設(shè)備。我們公司的業(yè)務(wù)不在于整體電站的建設(shè),中國(guó)的公司可以在這方面做得很好,有些還具備豐富的海外市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。
2012年,我們做了一個(gè)市場(chǎng)可行性研究,然后把目標(biāo)鎖定在中國(guó),其原因有三:
1,作為制造業(yè)大國(guó),中國(guó)可以提供90%以上合格的低成本光熱電站所需組件。
2,中國(guó)的光熱發(fā)電行業(yè)已獲得政府的大力支持。
3,中國(guó)不僅有巨大的市場(chǎng),也有其獨(dú)特性。主要表現(xiàn)在太陽(yáng)能發(fā)電及供暖的能源供應(yīng)(西部)與市場(chǎng)需求(東北和東部沿海城市群)在地域上以及季節(jié)上的不匹配性,這與美國(guó)西南部或西班牙南部市場(chǎng)的狀況不同。比如美國(guó)西南部或西班牙南部的太陽(yáng)能發(fā)電站與其周邊城市群的距離沒(méi)有中國(guó)東西部的距離跨度大。我們這項(xiàng)技術(shù)更能適應(yīng)中國(guó)電力市場(chǎng)的特殊性。
CSPPLAZA:您的系統(tǒng)如何與制氫結(jié)合?將太陽(yáng)能發(fā)電與制氫相結(jié)合能帶來(lái)什么經(jīng)濟(jì)效益及其他好處?
Ulrich Georg Bech:我們已經(jīng)成立一個(gè)子公司“威爾得氫能有限公司”來(lái)專(zhuān)門(mén)發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。
我們的專(zhuān)利高溫技術(shù)保證了極高的光電轉(zhuǎn)化率和儲(chǔ)能效率,但是中國(guó)真正面臨的挑戰(zhàn)是光熱資源在季節(jié)和空間部分上的不平衡。在中國(guó)中部許多太陽(yáng)熱輻射充足,又具備豐富煤資源的地區(qū),在夏天光照條件好的條件下,可以利用光熱技術(shù)提取純鋅顆粒。(這比把原料煤用在鋼鐵廠更合適)提取純鋅顆粒過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化碳,通過(guò)煤化工技術(shù)可以生成甲醇這樣的替代燃料。對(duì)于遠(yuǎn)離沿海煉油廠的中部地區(qū)來(lái)說(shuō),這樣做極具價(jià)值。
我們有這方面的專(zhuān)家負(fù)責(zé)整個(gè)技術(shù)路線。當(dāng)有中國(guó)的合作伙伴確定加入時(shí),我們才會(huì)公布更多的細(xì)節(jié)。目前為止,技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要在瑞士。同時(shí),我們和中國(guó)鋁業(yè)的制鋅部門(mén)和水泥爐制造商也有聯(lián)系。
圖:馬耳他威爾得太陽(yáng)能制氫工藝原理示意圖
CSPPLAZA:您希望在國(guó)內(nèi)找到幫助建造5MW原型系統(tǒng)的合作伙伴,考慮如何合作?
Ulrich Georg Bech:尋找對(duì)液態(tài)金屬高溫應(yīng)用于光熱電站的技術(shù)有深入了解的合作伙伴并不容易,通常大家最關(guān)心的是這種技術(shù)有沒(méi)有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建成。這是可以理解的。但是一個(gè)5-15MWe甚至是50MW的示范電站如果沒(méi)有幾年的運(yùn)行時(shí)間也不能證明其可靠性。運(yùn)營(yíng)商一般不敢將電站運(yùn)行至極端狀態(tài),這樣損失會(huì)很大。而我們的示范循環(huán)會(huì)故意將單管循環(huán)運(yùn)行至極限狀態(tài)直至損壞,來(lái)觀察管道結(jié)構(gòu)被破壞的過(guò)程。甚至故意在更高的溫度范圍內(nèi),加速集熱管和液態(tài)金屬之間的腐蝕/擴(kuò)散的過(guò)程(比如在1050-1120°C進(jìn)行模擬測(cè)試)。
我們將通過(guò)可行性研究為合作伙伴選擇適當(dāng)?shù)募療峁茴?lèi)型。一個(gè)吸熱器模塊將由2x20根集熱管組成,然后以棋盤(pán)狀的方式擴(kuò)大。每個(gè)吸熱器模塊配有2個(gè)獨(dú)立的泵進(jìn)行過(guò)程管理。
我希望與意向投資者先合作建一個(gè)5MWe的示范電站。這樣再做5x5MWe的項(xiàng)目就會(huì)相對(duì)容易。或者做一個(gè)7-10MWe的示范電站,結(jié)合相對(duì)廉價(jià)的菲涅爾光熱技術(shù),這樣再建一個(gè)100MW的項(xiàng)目會(huì)更容易。
CSPPLAZA:目前有不少海外的創(chuàng)新技術(shù)來(lái)中國(guó)進(jìn)行推廣,但最終成功落地的屈指可數(shù),您對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有足夠的信心嗎?目前在國(guó)內(nèi)都接觸了哪些機(jī)構(gòu)與企業(yè)?他們對(duì)該技術(shù)的評(píng)價(jià)如何?
Ulrich Georg Bech:過(guò)去4年,我們一直專(zhuān)注于太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)的儲(chǔ)能領(lǐng)域,特別是根據(jù)中國(guó)的具體情況,結(jié)合制氫技術(shù),提供跨季節(jié)的分布式儲(chǔ)能方案,并跟很多可能合作的中國(guó)供應(yīng)商和設(shè)計(jì)單位都建立了聯(lián)系,也多次收到IEECAS(中科院電工所)李鑫博士的邀請(qǐng)。他對(duì)我們的新技術(shù)很“感興趣”。一旦該技術(shù)被證明是可行的,將有很大的市場(chǎng)潛力。今年,我們已經(jīng)在自己的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地完成了測(cè)試實(shí)驗(yàn),接下來(lái)將會(huì)到瑞士最大的國(guó)家研究所保羅謝爾研究所(PSI)進(jìn)行單管循環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在與中國(guó)的一些專(zhuān)家進(jìn)行交流后,他們也特別支持這一想法。因此,我覺(jué)得現(xiàn)在是合適的時(shí)機(jī)來(lái)向中國(guó)推廣這項(xiàng)新技術(shù)了。
需要說(shuō)明的是,馬耳他威爾得有限公司的子公司“威爾得氫能有限公司”有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員負(fù)責(zé)太陽(yáng)能制鋅技術(shù)的工業(yè)化開(kāi)發(fā)。同時(shí)我們將證明我們自主研發(fā)的液態(tài)金屬傳儲(chǔ)熱技術(shù)在光熱發(fā)電的效率和維護(hù)方面會(huì)比熔融鹽技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)。
我們所提供的并不是只在理想狀態(tài)下可行的“半成品”技術(shù)。我們的幾位核心工程師在服務(wù)和運(yùn)行發(fā)電站及冶金工廠方面有超過(guò)2代人的經(jīng)驗(yàn),并具有在中國(guó)的車(chē)間和中國(guó)工匠們一起工作的經(jīng)驗(yàn)。我們的測(cè)試成果并不是科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室做的理論研究,而是能夠運(yùn)用在實(shí)際操作中的工業(yè)化技術(shù)。
Ulrich Georg Bech簡(jiǎn)介
目前擔(dān)任馬耳他威爾得有限公司和威爾得氫能有限公司總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)。
身為歐洲先進(jìn)材料專(zhuān)家,他曾為西門(mén)子汽輪機(jī)廠的高級(jí)材料工程師;曾為瑞士布朗勃法瑞公司(ABB集團(tuán)前身),法國(guó)阿爾斯通和法國(guó)電力集團(tuán),德國(guó)福伊特水電集團(tuán),瑞士蘇爾壽集團(tuán),奧地利ANDRITZ集團(tuán)的高溫材料設(shè)備供應(yīng)商并提供咨詢(xún)服務(wù)。
他還是一名能源市場(chǎng)專(zhuān)家:作為能源領(lǐng)域?qū)<?,?dān)任德國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技部咨詢(xún)委員會(huì)的委員長(zhǎng)達(dá)20余年。
如需進(jìn)一步了解該技術(shù),請(qǐng)與本網(wǎng)站取得聯(lián)系。