光熱電站如何獲得更高效益？熔鹽儲熱系統(tǒng)設(shè)計是關(guān)鍵
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Jennifer | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 7437查看 | 2016-10-09 09:45:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：一些業(yè)界專家認為，光熱發(fā)電項目開發(fā)商必須根據(jù)市場的實際需求，從更長時間的調(diào)度能力和獲得更高容量因子的角度考慮，來確定電站的儲能容量，以將光熱發(fā)電的成本優(yōu)勢最大化。
事實上，儲能系統(tǒng)在當(dāng)今光熱電站中的應(yīng)用已十分普遍。作為光熱發(fā)電技術(shù)的主要優(yōu)勢，配置儲能系統(tǒng)可以使光熱發(fā)電相比其他可再生能源發(fā)電技術(shù)為電網(wǎng)提供更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
據(jù)統(tǒng)計，目前全球共有17個公用事業(yè)規(guī)模的光熱發(fā)電項目在建，其中15個項目都配備了儲熱系統(tǒng)。9月13日，國家能源局發(fā)布了首批光熱示范項目名單，共有20個項目入選，其中18個項目都采用了熔鹽儲熱技術(shù)。
圖：南非kaxu solar one電站的熔鹽儲熱系統(tǒng)
瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）的高級研究員RafaelGuedez表示：“光熱電站在整合了儲能系統(tǒng)（TES）后，的確能夠顯著降低電力平準(zhǔn)化成本（LCOE），當(dāng)然，要使成本效益達到最優(yōu)化，儲熱系統(tǒng)的設(shè)計方案必須綜合考量太陽島、發(fā)電島的實際規(guī)模以及具體的電力調(diào)度策略。”
“滿負載儲熱時長每增加一小時，就意味著投資成本需提高大約3%~4%，具體的增加數(shù)額將取決于不同的光熱發(fā)電技術(shù)路線、儲熱材質(zhì)和運行策略等等，但隨著輸出電力的增加，額外的投資成本也相應(yīng)增多，”西班牙動力工程和技術(shù)咨詢公司Araner的儲熱技術(shù)專家KatlynAvery介紹道，“通過提高儲熱容量，光熱電站就能持續(xù)運行更長時間，發(fā)電成本自然會降低，這對項目開發(fā)商來說是很劃算的。”
塔式熔鹽傳儲熱或?qū)⒊蔀橹髁?/b>
據(jù)一些業(yè)內(nèi)專家介紹，應(yīng)用熔鹽儲熱系統(tǒng)的塔式光熱電站能夠在更高溫度下運行，該儲熱系統(tǒng)的安裝和操作更簡便，換熱效率也更高，因此，業(yè)界對熔鹽儲熱技術(shù)的認可度頗高。
從西班牙Torresol能源公司開發(fā)的裝機20MW的Gemasolar光熱電站到美國SolaReserve裝機110MW的新月沙丘電站，再到Abengoa在智利開發(fā)建設(shè)的裝機110MW的Atacama1電站（與新月沙丘電站配置相似），以及ACWA電力公司在摩洛哥建設(shè)的150MW級NoorIII電站，都無一例外地選擇了熔鹽儲熱型塔式光熱發(fā)電技術(shù)路線。
據(jù)了解，使用導(dǎo)熱油作為傳熱流體（HTF）的塔式光熱電站的最高運行溫度是565攝氏度，相比之下，槽式導(dǎo)熱油光熱電站的運行溫度最高只限于385攝氏度。
“更高的工作溫度帶來的將是成本相對更低同時效率更高的儲熱系統(tǒng)，而這又會很快地轉(zhuǎn)化為收益。”Avery表示。
Guedez則補充表示，如果將熔鹽同時作為塔式光熱電站的傳儲熱介質(zhì)，相當(dāng)于將熔鹽儲熱系統(tǒng)和熔鹽塔無縫連接起來，不但簡化了整個電站的設(shè)備組成，還有利于電站后期的運維控制。
槽式傳熱介質(zhì)：由導(dǎo)熱油到熔鹽的探索
目前，全球眾多槽式光熱電站開發(fā)商正紛紛進行試驗，探索將傳熱介質(zhì)由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽的可能性，希望通過進一步提高技術(shù)水平，以提高系統(tǒng)的運行溫度，從而縮短與塔式熔鹽儲熱光熱電站之間的差距。
根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）的報告顯示，槽式光熱電站的傳熱介質(zhì)若由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽，整個槽式光熱電站儲熱系統(tǒng)的安裝成本將會減半。另外，到2025年，儲熱系統(tǒng)的安裝成本預(yù)計會下降到16美元/kWth。
近年來，很多中國光熱企業(yè)也在研究槽式熔鹽傳儲熱技術(shù)，而在首批光熱示范項目名單中，7個槽式光熱項目中有2個將熔鹽作為傳熱介質(zhì)，而且這兩個項目的儲熱時長均遠遠超出其它5個項目。
圖：中國首批光熱示范項目中的7個槽式項目的基本信息
影響儲熱規(guī)模的主要因素
一般來說，在光熱電站公開競標(biāo)時，項目開發(fā)商往往會更加青睞具有持續(xù)儲熱能力的項目，因為這些項目不僅有利于履行招標(biāo)要求，其電力購買價格也會更具競爭力。“儲熱系統(tǒng)的最佳規(guī)模取決于承購方或者市場給予的條件，比如電力購買計劃、激勵措施等。”Guedez指出。
瑞典皇家理工學(xué)院KTH在2014年曾做過一項研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)光熱電站采用調(diào)峰運行策略時，業(yè)主更傾向于選擇小規(guī)模的儲熱單元和光場；如果需要連續(xù)基荷發(fā)電，業(yè)主則往往會選擇較大規(guī)模的儲熱單元和光場。
該研究結(jié)論表明，對于一個坐落于像西班牙南部塞維利亞等地的100MW級光熱電站而言，要獲得最高的收益率，則電站的儲熱時長最好為12個小時，同時太陽倍數(shù)要按照2.75來計算。
此外，Avery還指出，如果將以可用電力為準(zhǔn)的支付方案應(yīng)用于可再生能源項目，那么這在一定程度上，會不可避免的對光熱電站的儲能系統(tǒng)的規(guī)模產(chǎn)生影響。
對于傳統(tǒng)發(fā)電方式來說，容量電價是根據(jù)電廠的發(fā)電量或是可用電量來制定的，其目的是為了鼓勵發(fā)電站有效發(fā)揮自身的電力調(diào)配作用。“輸電系統(tǒng)理應(yīng)給配有更大儲能容量的光熱發(fā)電站一種更好地付費方式，因為他們在調(diào)度電力方面要可靠的多。”Avery表示。
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