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創(chuàng)新型儲熱技術(shù)匯總誰將有望取代熔鹽儲熱技術(shù)？

發(fā)布者：本網(wǎng)記者Cassie | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 2評論 | 19551查看 | 2017-04-17 17:54:00

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：光熱電站相比光伏電站的核心優(yōu)勢即在于光熱電站可配置儲熱系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠一樣，生產(chǎn)出電網(wǎng)友好型的可調(diào)度電力，滿足連續(xù)的用電需求。目前，商業(yè)化光熱發(fā)電項目的儲能市場仍然以二元熔鹽為工質(zhì)的熔鹽儲能技術(shù)為主流，但其凝固點過高，易凍堵管道的缺陷也飽受詬病。

　　2016年下半年接連發(fā)生的美國新月沙丘電站熔鹽罐熔鹽泄露事故以及西班牙Gemasolar光熱電站熔鹽熱罐損毀事故，均造成了熔鹽罐維修費用及售電收入方面的巨大損失，熔鹽儲熱系統(tǒng)的安全性、可靠性再次受到行業(yè)關(guān)注。

　　那么，有沒有一種更先進的儲熱技術(shù)，可替代傳統(tǒng)的熔鹽儲熱技術(shù)進而成為主流？近年來，創(chuàng)新型儲能技術(shù)層出不窮，盡管其大多停留在實驗室或小型示范階段，在理論層面已證明了其發(fā)展?jié)摿Γ渖虡I(yè)化價值仍尚待發(fā)掘。

1、兆陽光熱混凝土儲熱系統(tǒng)

2014年7月，北京兆陽光熱技術(shù)有限公司擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的光熱發(fā)電示范電站在河北省宣化縣建成。據(jù)介紹，該項目于2013年10月開工建設(shè)，目前建有兩個標準商品級400米聚光回路，鏡場面積7500平方米，投入運行一座固體混凝土儲熱塔，動態(tài)有效儲熱量2.5兆瓦時，該儲熱系統(tǒng)采用兆陽光熱自主研發(fā)的混凝土儲能系統(tǒng)。

2016年，采用兆陽光熱技術(shù)體系的中信張北新能源開發(fā)有限公司水工質(zhì)類菲涅爾式5萬千瓦光熱發(fā)電項目、張北華強兆陽能源有限公司張家口水工質(zhì)類菲涅爾式5萬千瓦太陽能熱發(fā)電項目入選國家首批光熱示范項目，目前這兩大項目正在推進中，該混凝土儲能技術(shù)將通過這兩大項目的建設(shè)實現(xiàn)首次大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

2. 挪威Energy Nest公司新型固態(tài)混凝土儲能技術(shù)

挪威科技公司Energy Nest與德國Heidelberg水泥公司（德國跨國建材公司，全球四大水泥生產(chǎn)商之一）展開合作，耗時五年半研發(fā)出一種全新的特殊混凝土HEATCRETE儲能技術(shù)。HEATCRETE混凝土經(jīng)國際權(quán)威獨立第三方實驗室測試，具有高比熱容和高熱導率的特性。與之前最為先進的混凝土儲能系統(tǒng)相比，HEATCRETE系統(tǒng)的導熱系數(shù)提高了70%，比熱容值提高了15%，這對電站的熱力性能和傳熱介質(zhì)來說意義重大。該公司表示，其HEATCRETE混凝土儲能系統(tǒng)能使整個光熱電站的成本下降10%，針對熔鹽儲能系統(tǒng)則能節(jié)約60%的成本。HEATCRETE混凝土儲能技術(shù)還能應(yīng)用于風電和生產(chǎn)高溫設(shè)備的工廠，但光熱電站是該公司的主要目標市場。

3. 麻省理工學院新型液態(tài)金屬儲能技術(shù)

2014年9月，麻省理工學院的研究人員公開一種新型全液態(tài)金屬電池儲能系統(tǒng)。該液態(tài)金屬儲能系統(tǒng)內(nèi)部沒有使用任何固體材料制作，全部的儲能元件也都采用融化的液體來制作。該系統(tǒng)造價低廉，且使用壽命較長。研究團隊稱該儲能系統(tǒng)可使風能和太陽能這些可再生能源具備與傳統(tǒng)能源相競爭的能力。

4. 瑞典查爾姆斯大學新型含碳化學液體高效儲能

2017年3月，瑞典查爾姆斯理工大學研究者成功驗證了以一種含碳化學液體作為介質(zhì)，來高效存儲太陽能的新型儲能技術(shù)的可行性。通過這種化學液體，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的自由傳輸以及隨時釋放。值得一提的是，該化學液體釋放能量時，幾乎可以實現(xiàn)能量的零損耗。研究小組將這個過程叫做“分子式太陽能儲熱系統(tǒng)”。目前，此項新技術(shù)已成功登上《能源與環(huán)境科學》（英國皇家化學院發(fā)行的學術(shù)期刊）的封面。

圖：“分子式太陽能儲熱系統(tǒng)”模型

5.瑞典SaltX科技公司新型鹽結(jié)晶儲能技術(shù)

瑞典SaltX科技公司推出一種新型儲能技術(shù)，主要利用鹽晶體及其溶液在不同溫度作用下，發(fā)生化學反應(yīng)來進行儲存與釋放能量。可應(yīng)用于光熱發(fā)電、太陽能制冷和空調(diào)領(lǐng)域，該公司宣稱可使能耗及儲能成本降低約33%。該公司成立于2001年，一直致力于可再生能源的發(fā)展。憑借在歐洲綠色能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，SaltX科技公司于2016年11月榮獲BullhoundConnect大獎。目前，該公司已與美國通用電氣、瑞美制造和阿法拉伐等公司建立合作關(guān)系，并提供新型儲能解決方案。

6.美國新型熱化學儲能系統(tǒng)

2016年5月，美國俄勒岡州立大學和佛羅里達大學的科研人員合作推出一種新型熱化學儲能系統(tǒng)，可用于存儲和釋放太陽能。相比傳統(tǒng)儲熱設(shè)備，美科研人員改進后的儲能方案新增一種類似電池的熱化學儲能系統(tǒng)，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)化過程是基于熱能而非電流。在“充電”期間，碳酸鍶在太陽熱能作用下，分解成氧化鍶和二氧化碳。當“放電”時，氧化鍶和二氧化碳會發(fā)生合成，同時釋放出儲存的熱量。該儲能系統(tǒng)的材料易獲得、不易燃且綠色環(huán)保，使用這些材料合成的化合物運行溫度高達1200攝氏度，儲熱效率比現(xiàn)有儲熱系統(tǒng)高兩倍。

圖：新型熱化學儲能系統(tǒng)原理圖

7.澳大利亞Solastor高純石墨儲能技術(shù)

Solastor是澳大利亞一家研究太陽能儲熱發(fā)電技術(shù)的專業(yè)公司，其采用高純石墨作為吸熱和儲熱材料的塔式熱發(fā)電技術(shù)一直領(lǐng)先于世界，其內(nèi)置式石墨儲能技術(shù)在十余個國家獲得了知識產(chǎn)權(quán)的專利保護。該儲能技術(shù)具有低塔、多塔、環(huán)保、安全、高容量儲能和24小時熱能損失低于5%，以及模塊化組合等優(yōu)點。

2014年，江蘇潤陽儲能技術(shù)有限公司引進該公司內(nèi)置式石墨工質(zhì)塔式光熱發(fā)電技術(shù)，建設(shè)我國首個石墨工質(zhì)塔式光熱發(fā)電示范項目。這種以石墨為介質(zhì)，集吸熱、儲能、熱交換為一體的“三合一”內(nèi)置式先進技術(shù)，填補了我國光熱發(fā)電領(lǐng)域的又一空白，對在我國開發(fā)太陽能塔式光熱發(fā)電技術(shù)具有現(xiàn)實意義。

圖：位于江陰的我國首個石墨工質(zhì)塔式光熱發(fā)電示范項目

8.阿聯(lián)酋Masdar理工學院沙子儲熱技術(shù)

2015年12月，阿聯(lián)酋Masdar理工學院宣布，其研究人員已成功證明沙子可以儲存太陽熱能用于光熱發(fā)電，存儲溫度可達1000℃。該研究項目名為“Sandstock”，目標是尋求開發(fā)一種可持續(xù)的低成本的依靠重力給料的太陽能接收器和存儲系統(tǒng)，即使用沙子作為傳熱和儲熱介質(zhì)。沙漠里的沙子是一種潛在的儲熱材料，其熱穩(wěn)定性和比熱容在高溫下的特性已經(jīng)被研究證明。用廉價的沙子可以降低成本，同時，儲熱材料工作溫度的增加意味著效率提升。

2016年7月，全球首個以沙子作為工質(zhì)的塔式光熱電站在意大利西西里島正式啟動。該項目的核心技術(shù)是一種基于沙子流化床的太陽能蒸汽發(fā)生技術(shù)，是首個在MW級規(guī)模對沙子儲熱工質(zhì)進行示范的電站，能夠吸收和儲存太陽能并將熱量轉(zhuǎn)化為電力和其他熱能使用。

圖：位于意大利的全球首個沙子工質(zhì)塔式光熱電站

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