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新興儲熱技術為CSP增強核心競爭力
發布者:本網記者Robin | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 9967查看 | 2013-07-27 08:53:00    
  CSPPLAZA光熱發電網報道:毋庸置疑,低成本高性能的儲熱技術的應用是當前光熱發電可以與光伏發電相競爭的最大優勢。自光熱發電開始實現規模化開發以來,儲熱就開始在其中扮演重要角色。數十年來,儲熱技術也在經歷著演變,但至今,熔鹽儲熱依舊是最具性價比和最成熟的儲熱技術。但我們還需看到的是,新興的儲熱技術也在逐步獲得發展。
 
  在如沙特和智利、南非等光熱發電的新興市場,儲熱的重要性更加凸顯,其并非是可有可無的,甚至是當地市場的必然要求。但目前,在選擇儲熱的技術路線時,可選擇的卻十分有限。
 
  較為古老的如Ruths儲熱技術,也稱之為蒸汽儲熱,對高壓過熱水蒸汽進行存儲。這種技術已經在PS10和PS20兩座塔式光熱電站中進行了應用,實踐證明其成本高昂,推廣價值較低。
 
  熔鹽儲熱是唯一實現商業化大規模應用的儲熱技術。但熔鹽儲熱也擁有自身的缺點和局限性,如不能實現超過550攝氏度以上的運行溫度,高于此溫度將氣化;熔點較高,約在250攝氏度左右,容易出現凍堵事故等。
 
  新的儲熱技術的研發和應用成為必然。
  
  目前來看,比較有潛力的新興儲熱技術當推石墨儲熱,澳大利亞的Graphite能源公司和西班牙Sener公司都在對這項技術進行研發。Graphite能源公司和澳大利亞的Solastor公司合作利用石墨作為塔式光熱電站的吸熱和儲熱介質,并已經建成了一個3MW的Lake Cargelligo示范性項目。其將吸熱系統與儲熱系統集成在了一起,在集熱塔上,熱量接收器的內部即為石墨材料,其承擔著吸收部分熱能后與水換熱產生蒸汽,另一部分熱能同時進行儲熱的雙向任務。整個熱量接收和儲熱系統內部充入氬氣以防止氧化。Graphite能源公司總經理Nick Bain表示,“我們的首要目標是設法增加儲熱溫度”。
 
  SENER正在研究高效經濟的固態石墨儲熱解決方案。據Sunshot網站對該項目的介紹信息:這種儲熱技術理論上可在超過800攝氏度、甚至高達1650攝氏度的溫度下穩定應用,無寄生性能源消耗,預期壽命可達30年。
 
  中國山西大同的新成新材料股份有限公司是國內較大的一家特種石墨材料供應商,該公司董事長張培林此前曾對CSPPLAZA記者表示,其未來將重點開拓光熱發電市場,將石墨儲熱技術推向商業化應用。
 
  相變儲熱材料的研究也被看好。在西班牙阿爾梅里亞建有一個相變儲熱的示范項目,但其要實現商業化應用還需時日。其中一大挑戰是儲熱材料的熱絕緣性能。
 
  美國Terrafore公司通過將儲熱材料制成微小的玻璃粉狀物后再進行封裝來增加儲熱材料的表面積,并將熱交換器進行保溫處理,以防止儲熱材料凍結。
 
  還有其它一些固體儲熱的技術路線,如石塊、爐渣或沙子為儲熱材料的儲熱技術在研發中。其優勢是材料十分常見,價格十分低廉,在項目本地即可收集,減少運輸和采購成本。
 
  瑞士Airlight能源公司利用空氣作為傳熱介質,利用硅石進行儲熱。其宣稱可實現的儲熱溫度約達650攝氏度。該公司的研發總監Gianluca Ambrosetti表示,“最大的優勢是這項技術相對簡單并可以實現較高的溫度。”

  在德國的Jülich,一個類似的儲熱系統已經在Kraftenlagen München塔式電站上進行示范,該系統利用空氣作為傳熱介質,利用陶瓷作為儲熱材料。
 
  石墨、碳納米管和陶瓷納米顆粒等儲熱材料,氯化鹽替代硝酸鹽作為儲熱材料應用于光熱發電。這些都是較有潛力的研發方向。
 
  Triangle太陽能燃料研究所正在研發一種專利系統,稱之為高溫傳熱和儲熱系統(HOTTS)。該研究所的Jim Trainham博士稱,這種顯熱存儲系統已經證明了其材料穩定性,目前證實其可以在高達1100攝氏度的溫度下運行。他認為還有提升空間。Triangle沒有透露這具體是一種什么材料,僅表示是地球上儲量很豐富的一種材料,其制造與陶瓷化合物類同。如其它的新興儲熱技術研究一樣,HOTTS具有較高的風險。
 
  上述新興的儲熱技術都仍處于較早期的階段,并開始獲得政府方面的支持。美國能源部2013年4月份為熱化學儲能發起了一項為期4年的,總扶持金額2000萬美元的創新型儲熱技術研發研發計劃。美國能源部欲求資助可以實現運行溫度在650攝氏度以上,成本低于15美元/kWth的創新型儲熱技術的研發,推動太陽能熱發電的成本下跌。
 
  另外值得注意的還有,一些人建議利用光熱發電技術生產氫氣和氨水,然后再利用這些產品產出電能,或作為汽車燃料替代汽油或柴油消耗。但其經濟性尚不可知。
 
  儲熱作為光熱發電的核心優勢,其發展將影響光熱發電產業的未來。如有優于熔鹽的更先進的更具性價比的儲熱技術實現商業化應用,將為光熱發電技術增添更強大的競爭力。
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