CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：按照計(jì)劃，由歐盟“Horizon 2020”研究及創(chuàng)新計(jì)劃支持的“Next-CSP”（下一代太陽(yáng)能熱發(fā)電）項(xiàng)目即將于2020年9月31日結(jié)題。該項(xiàng)目共為期48個(gè)月，旨在開(kāi)發(fā)出基于高溫顆粒作為傳熱流體和儲(chǔ)熱介質(zhì)的新技術(shù)，從而提高聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的性能和可靠性。

來(lái)自法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）的項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Gilles Flamant表示，我們目前已經(jīng)成功證明固體顆粒可以替代液體介質(zhì)用于光熱發(fā)電系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行太陽(yáng)熱能的收集和儲(chǔ)存，并且具有更好的成本效益。相關(guān)條件具備之后，我們預(yù)計(jì)采用固體流態(tài)化顆粒作為傳儲(chǔ)熱介質(zhì)的光熱發(fā)電系統(tǒng)的理論發(fā)電效率將比目前最先進(jìn)的熔鹽塔式光熱電站高出約20%，同時(shí)該設(shè)計(jì)還可以將發(fā)電成本降低約25%，并顯著降低存儲(chǔ)介質(zhì)的成本。

目前最先進(jìn)的集中太陽(yáng)能熱發(fā)電站一般使用中央接收器，在傳熱和存儲(chǔ)介質(zhì)方面有多種選擇，但每一種介質(zhì)都有特定的限制條件和應(yīng)用特點(diǎn)。拿目前常被用于傳儲(chǔ)熱介質(zhì)的熔鹽來(lái)說(shuō)，它的化學(xué)穩(wěn)定性使其工作上限溫度一般在565℃左右，進(jìn)而也將系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)換效率限制在42%左右。

而NEXT-CSP項(xiàng)目的核心就是要采用創(chuàng)新型的流態(tài)化的耐火顆粒來(lái)作為傳儲(chǔ)熱介質(zhì)，以將系統(tǒng)工作溫度提升到750℃甚至更高，進(jìn)而顯著提升光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。

據(jù)了解，NEXT-CSP項(xiàng)目最終選擇用橄欖石——一種天然的鎂硅酸鹽（地球上最常見(jiàn)的礦物之一）來(lái)制造傳熱固體顆粒。雖然原料獲取并不難，但要充分利用好這種顆粒需要在技術(shù)方面進(jìn)行一些重大創(chuàng)新，比如要開(kāi)發(fā)出匹配的太陽(yáng)能吸熱器技術(shù)以及由多達(dá)1300多根鋼管組成的新型高溫?fù)Q熱器（壓縮空氣將在管子內(nèi)流動(dòng)以實(shí)現(xiàn)換熱），此外還要實(shí)現(xiàn)更加先進(jìn)的聯(lián)合循環(huán)。在此基礎(chǔ)上，NEXT-CSP技術(shù)再將太陽(yáng)能吸熱器、蓄熱罐、熱交換器、燃?xì)廨啓C(jī)和冷料罐集成在塔式聚光發(fā)電系統(tǒng)中。

圖：試驗(yàn)系統(tǒng)

據(jù)Gilles Flamant介紹，冷料罐中的低溫固體顆粒在吸熱塔頂?shù)亩喙芪鼰崞髦斜环瓷涞奶?yáng)光加熱之后進(jìn)入蓄熱罐并將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，等需要熱量的時(shí)候，在高溫?fù)Q熱器中固體顆粒可以將熱量傳遞給壓縮空氣，高溫壓縮空氣進(jìn)而可以為渦輪機(jī)提供動(dòng)力。為了克服塔頂空間有限和重量限制等相關(guān)挑戰(zhàn)，所有組件均在法國(guó)Thémis 5MW塔式試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了安裝和驗(yàn)證。

圖：法國(guó)Thémis塔式試驗(yàn)平臺(tái)

對(duì)于未來(lái)裝機(jī)規(guī)模或可達(dá)到150MW的商業(yè)化規(guī)模的項(xiàng)目，科學(xué)家們則提出了多塔的概念，旨在將光熱發(fā)電系統(tǒng)的整體循環(huán)效率從42%提升至48.8%。系統(tǒng)可以作為一個(gè)太陽(yáng)能調(diào)峰電廠(chǎng)來(lái)運(yùn)行，將白天收集的熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，再在用電成本最高的高峰時(shí)段輸出電能。

整體研究結(jié)果表明，采用固體流態(tài)化顆粒取代現(xiàn)階段常用的熔鹽作為光熱發(fā)電系統(tǒng)的傳儲(chǔ)熱介質(zhì)具備較好的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。目前NEXT-CSP創(chuàng)新技術(shù)已獲得全球?qū)＠虡I(yè)化應(yīng)用有望在十年內(nèi)開(kāi)始，屆時(shí)將可為消費(fèi)者提供清潔安全的太陽(yáng)能和比蓄電池更加綠色的儲(chǔ)熱技術(shù)，并有效提升光熱發(fā)電行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。