CSPPLAZA光熱發電網報道:隨著中國光熱發電市場的正式揭幕,這個在中國蟄伏多年的行業正迎來難得的發展機遇。但從技術角度來看,如何篩選出適合中國實際開發環境的光熱技術路線,還需要經過首批或者更多示范項目來驗證。
從技術角度來看,光熱發電主要分為槽式、塔式、碟式和菲涅爾式四種基本技術路線,其中槽式和菲涅爾都屬于線式聚焦系統,采用單軸跟蹤;而塔式和斯特林碟式則為點式聚焦系統,采用雙軸跟蹤,鏡子的控制系統相對更加復雜,但聚光比相對前兩種技術路線較高,系統工作溫度也相對更高。
從目前全球光熱裝機來看,四種技術路線以槽式技術所占裝機比例最大,塔式技術則表現出了強勁的發展潛力,目前在規劃和建設的光熱電站項目選用塔式技術的比例已超出了槽式技術,而菲涅爾和碟式技術所占的份額相對較少。
下文分別列出了四種光熱發電技術路線的工作原理及相關介紹視頻,以饗讀者。
1、塔式光熱電站
塔式光熱電站的聚光系統由數以千計帶有雙軸太陽追蹤系統的平面鏡(稱為定日鏡)和一座(或數座)中央集熱塔構成。其主要優勢在于工作溫度較高(可達800~1000℃),年度發電效率可以達到17%~20%。塔式電站可以使用水、氣體或熔鹽作為導熱介質,以驅動后端的汽輪發電機(若采用熔鹽作為導熱介質,則需加裝熱交換器,但儲能能力較好)。下列視頻展示了塔式熔鹽光熱電站的工作原理。
下為利用自主知識產權技術建設完成中國首個10MW級塔式光熱電站并完成熔鹽系統改造的浙江中控太陽能技術有限公司發布的介紹視頻。
2、槽式光熱電站
槽式光熱發電技術可以說是現有光熱發電技術路線當中技術成熟度和商業化驗證程度最高的,該技術使用拋物面長槽型的聚光器和集熱管;工作介質一般在400°C;采用合成油、熔鹽等作為工作介質的雙回路系統技術已經非常成熟;更具創新性的熔鹽槽式系統則實現傳熱與蓄熱工質合二為一,目前仍處于示范驗證階段。值得一提的是,目前由甘肅光熱發電有限公司開發的全球最大的商業化熔鹽槽式光熱電站——金釩能源阿克塞50MW槽式熔鹽光熱示范項目正在如火如荼的建設之中。
下面這個視頻以動畫+實物的形式介紹了槽式光熱電站的工作原理。
而如下視頻則是中國對光熱發電行業支持力度最大的電力央企中廣核集團針對其目前正在青海德令哈開發的50MW槽式光熱發電項目制作的動畫版宣傳片,針對該公司目前正在開發的槽式光熱發電系統的組成結構、工作原理、技術細節等基本情況進行了介紹。
菲涅爾光熱發電技術結構簡單、傳動機構簡單且易于操作、集熱器可以采用廉價鋼管,不需要造價高昂的支架,也不需要槽式反射鏡那樣的面型精度,建設成本相對較低;其主要劣勢是因為聚光比較低而無法達到更高的運行溫度,以實現更高的系統發電效率,并為配置儲熱系統提供可行性。
目前全球有包括中國蘭州大成科技股份有限公司和北京兆陽光熱技術有限公司在內的多家企業都在堅持對菲涅爾光熱發電技術進行創新性研究,并堅信這種技術擁有很好的發展前景。下面這個動畫視頻以法國CNIM公司的菲涅爾技術為例介紹了菲涅爾光熱發電技術的原理,并對菲涅爾集熱器如何在項目現場組裝、菲涅爾光熱電站的光場如何進行模塊化安裝等進行了動畫演示。
4、碟式光熱電站
碟式光熱發電技術是四種光熱發電技術中熱電轉換效率最高的,其集熱系統和發電系統完全組成了一個單獨的小型發電單元,不需要像其他光熱發電技術一樣分別建造光場系統和發電系統,因此可以實現模塊化的設計和生產,且具有離網型分布式發電的優勢。下列視頻展示了該技術的發電原理及特點。
雖然聚光比極高,但碟式光熱發電技術又有較大的缺陷:它很難配置其他CSP技術路線類似的儲熱系統,從而實現持續穩定發電。不過,西班牙塞爾維亞某創新性光熱發電公司對碟式光熱發電技術進行了創新性研發,設計了一種集熱器下置的新型碟式光熱發電系統,并采用熔鹽直接傳熱儲熱技術,實現了可儲熱的碟式光熱發電技術的新應用,下列視頻介紹了該種技術的工作原理: