熔鹽工質(zhì)光熱發(fā)電技術(shù)或可大幅降低發(fā)電成本
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Alice | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 5734查看 | 2014-12-08 09:45:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：熔鹽是光熱發(fā)電行業(yè)目前已知的最為成熟和最為廉價(jià)的存儲太陽熱能的材料，目前光熱電站的儲熱應(yīng)用普遍見于導(dǎo)熱油傳熱熔鹽儲熱的槽式系統(tǒng)中，但這種系統(tǒng)的儲熱投資成本下降潛力較為有限。而將熔鹽同時(shí)作為吸熱傳熱和儲熱工質(zhì)，則將更大程度上益于降低光熱發(fā)電的LCOE。
阿海琺退出光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)帶來的其中一大損失是這個(gè)公司看起來已經(jīng)貼近將菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)推向成本獲得突破性削減的邊緣，但其卻在這一時(shí)刻選擇了離開。
在Areva選擇放棄光熱發(fā)電業(yè)務(wù)之前，這家公司已經(jīng)確信找到了將熔鹽技術(shù)集合于其線性菲涅爾技術(shù)的技術(shù)方案。Areva與美國能源部Sandia實(shí)驗(yàn)室合作在美國新墨西哥州Albuquerque的國家太陽能熱利用測試中心建設(shè)的熔鹽菲涅爾示范項(xiàng)目將為菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)帶來新生，采用熔鹽工質(zhì)將使菲涅爾光熱發(fā)電可以輸出基荷性綠色能源。
圖：阿海琺熔鹽菲涅爾示范系統(tǒng)
重要的是，這也意味著一種新的熔鹽應(yīng)用方式的誕生。熔鹽被作為儲熱材料雖然已經(jīng)在槽式電站中獲得成熟應(yīng)用，但其依然面臨著包括成本削減等一系列的挑戰(zhàn)。雖然熔鹽儲熱已經(jīng)具有相當(dāng)高的成本經(jīng)濟(jì)性。但要降低光熱發(fā)電的成本，我們必須考慮儲熱系統(tǒng)的低成本改進(jìn)方案。
SolarReserve公司首席技術(shù)官Bill Gould表示，“如果你需要存儲能量，我認(rèn)為沒有比熔鹽更好的替代選擇了。”SolarReserve一直以來走在熔鹽儲熱技術(shù)的最前列，但其開發(fā)的是塔式技術(shù)。而對于槽式和菲涅爾這類系統(tǒng)集成相對簡單一些的技術(shù)而言，熔鹽作直接工質(zhì)的技術(shù)依然在示范研發(fā)階段。
“大多數(shù)人一想到儲能，他們就會想到電池。但事實(shí)上，電池儲能的價(jià)格目前是儲熱成本的5倍到20倍還高，其推廣的經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重不足。”Gould說道，“以常見的鋰離子電池為例，目前最為先進(jìn)的鋰電池技術(shù)所能達(dá)到的性能和效率已經(jīng)接近于其理論極限，不可能再有更大的突破。因此即便給予這種技術(shù)研發(fā)上的投入很多，但其成本依然難以得到有效降低。”其它一些儲能方案如飛輪儲能和壓縮空氣儲能，相對儲熱技術(shù)而言同樣相對昂貴，且在很多情況下缺少可融資性（bankable）。
增加熔鹽儲熱系統(tǒng)至一個(gè)光熱電站的成本一方面也取決于是否同時(shí)將熔鹽作為直接傳熱流體。對于直接將熔鹽作為唯一工質(zhì)的光熱電站，其成本經(jīng)濟(jì)性要好于采用兩種工質(zhì)的電站。Gould表示，“如果有兩種傳熱流體在光熱發(fā)電系統(tǒng)中，必然會增加很多衍生成本。”比如帶熔鹽儲熱的導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)，導(dǎo)熱油吸收熱量后還需要再與熔鹽換熱來儲熱，這就需要一系列的設(shè)備增加，同時(shí)帶來了更多熱損，結(jié)果導(dǎo)致增加了光熱發(fā)電站的總體投資。
熔鹽塔式技術(shù)的優(yōu)勢即在于將熔鹽同時(shí)作為傳熱和儲熱介質(zhì)予以利用。“我們對無儲熱電站和帶儲熱電站的投資額已經(jīng)做了對比分析，得到的答案是兩者之間的差別很小。這是因?yàn)樵诮o定一個(gè)太陽島的情況下，如果儲熱系統(tǒng)被移除，汽輪機(jī)的規(guī)模就必須增加。但從電站性能上來看，顯然帶儲熱電站更加優(yōu)良。在槽式電站中，如果采用熔鹽作工質(zhì)將面臨很大挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰ＷC熔鹽介質(zhì)在長達(dá)數(shù)公里的集熱管路中流動(dòng)而不會凝固。”Gould表示。
塔式系統(tǒng)的問題是這種發(fā)電技術(shù)的投資成本過高，塔式開發(fā)商需要關(guān)注的是這種技術(shù)的成本是否還能削減。答案幾乎可以肯定是“能”，但需要懷疑的是熔鹽系統(tǒng)是否可以為成本的削減提供幫助。
從熔鹽材料成本上來看，雖然熔鹽制造商正在致力于生產(chǎn)更廉價(jià)的熔鹽產(chǎn)品，但熔鹽產(chǎn)品內(nèi)部人士的觀點(diǎn)認(rèn)為其價(jià)格很大程度上取決于其它熔鹽消費(fèi)市場的供需狀況。熔鹽供應(yīng)商SQM公司太陽鹽銷售和市場總監(jiān)Giuseppe Casubolo表示，“更為穩(wěn)定的CSP市場以及更為清晰的CSP行業(yè)發(fā)展前景將幫助穩(wěn)定熔鹽的價(jià)格水平，目前熔鹽的主要市場仍在傳統(tǒng)市場領(lǐng)域。”太陽鹽的價(jià)格將受制于傳統(tǒng)熔鹽市場的興衰。
光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的普遍觀點(diǎn)是可以為光熱發(fā)電帶來較大程度的成本削減的層面是電站的設(shè)計(jì)，但與儲熱系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)可能并不太大。Gould就表示，“特別是鏡場的設(shè)計(jì)將可以帶來較大的成本削減。我們現(xiàn)在就擁有一些新的設(shè)計(jì)，可以比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案節(jié)約很多成本。”
對于儲熱系統(tǒng)的成本削減，目前的熔鹽儲熱系統(tǒng)的成本下降空間較為有限。現(xiàn)在有相當(dāng)數(shù)量的研究的目標(biāo)是尋找可以替代熔鹽的擁有更高能量密度的儲熱材料，很多集中于對相變儲熱材料的研究層面，但目前取得成功的還沒有。目前的熔鹽儲熱技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了有20年左右，可以說已經(jīng)比較成熟。
德國宇航局工程熱力研究所的儲熱研究總監(jiān)Markus Eck博士表示，“雖然儲熱技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間已經(jīng)很長，但塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域利用熔鹽傳熱儲熱的經(jīng)驗(yàn)還十分有限。如果熔鹽塔式技術(shù)被證明可以進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，我們在未來將可以看到更多熔鹽塔式電站投入運(yùn)行。”
在儲熱材料選用熔鹽的前提下，直接利用熔鹽吸熱、傳熱、儲熱可能是降低光熱發(fā)電LCOE的重要途徑，熔鹽塔式技術(shù)已經(jīng)開始用大規(guī)模實(shí)例來證明這一點(diǎn)，但熔鹽槽式和熔鹽菲涅爾技術(shù)仍在實(shí)驗(yàn)示范階段，如果其技術(shù)相對成熟后能得到一些商業(yè)化應(yīng)用的嘗試，可能幫助打開線聚焦光熱發(fā)電技術(shù)的LCOE下跌之門。
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