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5月29日，在(zai)位于浙(zhe)(zhe)江(jiang)省湖州市吳興區的浙(zhe)(zhe)江(jiang)高(gao)晟光(guang)(guang)熱發電技(ji)(ji)術(shu)(shu)研究(jiu)院有(you)限公司（簡稱“高(gao)晟研究(jiu)院”）新(xin)(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)實驗室，新(xin)(xin)一代光(guang)(guang)熱發電技(ji)(ji)術(shu)(shu)試驗平臺經過調試投(tou)入使用。

圖：固體(ti)顆粒(li)吸(xi)儲(chu)熱(re)全流程驗證(zheng)平臺

隨著兼具調峰(feng)電(dian)(dian)源和(he)儲能雙重功能的(de)(de)優(you)勢逐漸受到關注，在(zai)政策加(jia)持下(xia)，光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)正迎來新的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)機遇。作(zuo)為新一代光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)吸儲熱(re)(re)(re)技(ji)術的(de)(de)顆粒(li)吸儲熱(re)(re)(re)技(ji)術，是光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)未來發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)重要方(fang)向，而新一代光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術試驗平臺(tai)將在(zai)試驗測(ce)試與優(you)化(hua)中(zhong)，助推該技(ji)術的(de)(de)快速發(fa)展(zhan)(zhan)。

推進新一代光熱發電核心技術發展

在碳(tan)達峰(feng)(feng)、碳(tan)中和(he)(he)(he)目標及(ji)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)安全戰略(lve)的(de)引領下，我國正在加快(kuai)構建以新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)為主體的(de)新型電力系(xi)統，但由(you)于(yu)風電、光伏等(deng)(deng)新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)與(yu)生(sheng)俱來的(de)隨機性、波動性和(he)(he)(he)不可控等(deng)(deng)缺(que)陷，電力系(xi)統面臨安全、穩定和(he)(he)(he)調節能(neng)力等(deng)(deng)方面的(de)挑(tiao)戰。為此(ci)，光熱(re)發電因自帶大規模且高效的(de)儲能(neng)系(xi)統，出力穩定可調，調節響應速(su)度快(kuai)，成為一種(zhong)理想的(de)調峰(feng)(feng)電源(yuan)(yuan)(yuan)，在能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)轉型中具(ju)有廣泛的(de)應用前景。

目前(qian)，光熱發電(dian)采用的(de)主流吸(xi)儲(chu)熱介質為(wei)二元熔鹽(yan)(yan)，二元熔鹽(yan)(yan)吸(xi)儲(chu)熱系統投資成本(ben)較高(gao)，且(qie)吸(xi)儲(chu)熱溫(wen)度(du)被限制在565℃，導致后端配套的(de)朗(lang)肯循(xun)環發電(dian)效(xiao)率小(xiao)于(yu)45%，因此基于(yu)熔鹽(yan)(yan)儲(chu)能的(de)光熱發電(dian)度(du)電(dian)成本(ben)仍舊偏高(gao)。高(gao)晟研究院院長金建祥(xiang)表(biao)示，“為(wei)進(jin)一(yi)步(bu)提高(gao)塔式(shi)光熱發電(dian)效(xiao)率，降低光熱電(dian)站的(de)度(du)電(dian)成本(ben)，急需開發一(yi)種(zhong)更高(gao)溫(wen)度(du)且(qie)廉價(jia)的(de)吸(xi)、儲(chu)熱技術。”

據項目負(fu)責人介紹，固(gu)體顆粒吸(xi)(xi)熱(re)(re)(re)溫度高（可達1000℃），無腐蝕性，吸(xi)(xi)儲換熱(re)(re)(re)設備(bei)無需采用高性能合金(jin)材料，價格低廉，是(shi)第三(san)代光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電吸(xi)(xi)儲熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)的主(zhu)要(yao)發(fa)展(zhan)方向之一。不過，顆粒吸(xi)(xi)儲熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)尚處于試驗(yan)研究(jiu)階段，關(guan)(guan)(guan)鍵設備(bei)與關(guan)(guan)(guan)鍵技(ji)(ji)術(shu)在工程應(ying)用上的可行(xing)性有待(dai)驗(yan)證，需要(yao)通過開展(zhan)立項研究(jiu)篩(shai)選關(guan)(guan)(guan)鍵設備(bei)最(zui)優技(ji)(ji)術(shu)路線，開發(fa)關(guan)(guan)(guan)鍵設備(bei)測試樣機并進行(xing)試驗(yan)優化(hua)，提高關(guan)(guan)(guan)鍵設備(bei)性能參數，研究(jiu)關(guan)(guan)(guan)鍵參數和關(guan)(guan)(guan)鍵工藝，掌握(wo)基于顆粒吸(xi)(xi)儲熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)的第三(san)代塔式(shi)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電的核心(xin)技(ji)(ji)術(shu)。由此，新一代光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電技(ji)(ji)術(shu)試驗(yan)平臺應(ying)運(yun)而(er)生。

圖：陶瓷顆粒

通過搭(da)建超(chao)高溫(wen)顆(ke)(ke)粒(li)(li)吸儲(chu)熱(re)試驗(yan)驗(yan)證(zheng)平臺(tai)，新一(yi)代(dai)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術試驗(yan)平臺(tai)將完成(cheng)顆(ke)(ke)粒(li)(li)吸熱(re)器、換(huan)(huan)熱(re)器、提(ti)(ti)升機及閥門等關鍵(jian)設(she)備的試驗(yan)測試與(yu)優化(hua)，掌握(wo)新一(yi)代(dai)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)顆(ke)(ke)粒(li)(li)吸、儲(chu)熱(re)系(xi)統(tong)的關鍵(jian)工(gong)藝(yi)，實現(xian)吸熱(re)、儲(chu)換(huan)(huan)熱(re)溫(wen)度目標為(wei)700-800℃及大規模超(chao)高溫(wen)系(xi)統(tong)工(gong)程化(hua)工(gong)藝(yi)。同時，該平臺(tai)還(huan)結(jie)合超(chao)臨(lin)界(jie)二氧化(hua)碳發(fa)電(dian)(dian)系(xi)統(tong)，以(yi)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)系(xi)統(tong)效率提(ti)(ti)升30%、成(cheng)本降(jiang)低10%為(wei)目標，推進(jin)我國第(di)三代(dai)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)核心(xin)技(ji)術發(fa)展。

“顆(ke)粒(li)吸儲(chu)熱(re)技術可(ke)降低(di)光熱(re)電(dian)站投資成本，并提高吸儲(chu)熱(re)溫度，因此有(you)望成為(wei)第三代(dai)光熱(re)發(fa)電(dian)主(zhu)流技術。”高晟研究(jiu)院相關(guan)負責人指出，通(tong)過新一代(dai)光熱(re)發(fa)電(dian)技術試驗平臺的研究(jiu)，可(ke)以篩選出具有(you)商(shang)業化(hua)應用(yong)潛力(li)的顆(ke)粒(li)關(guan)鍵(jian)(jian)設(she)備和(he)關(guan)鍵(jian)(jian)技術，打通(tong)并驗證顆(ke)粒(li)吸儲(chu)熱(re)系(xi)統(tong)關(guan)鍵(jian)(jian)設(she)備、關(guan)鍵(jian)(jian)參數與關(guan)鍵(jian)(jian)工藝，掌(zhang)握基(ji)于顆(ke)粒(li)吸儲(chu)熱(re)技術的第三代(dai)塔式光熱(re)發(fa)電(dian)核心技術。

角逐新一輪全球技術“競跑”

作(zuo)為光(guang)伏(fu)發電未來發展(zhan)的方向，目前，顆(ke)粒(li)(li)吸儲熱(re)技(ji)(ji)術(shu)在全球備受關(guan)注。美(mei)國能源(yuan)部在2017~2021年近4年時間內針對固體顆(ke)粒(li)(li)、高(gao)溫熔鹽和氣(qi)體吸熱(re)三種技(ji)(ji)術(shu)路線(xian)(xian)進行論(lun)證分析，最終在2021年3月選擇(ze)固體顆(ke)粒(li)(li)作(zuo)為第三代光(guang)熱(re)技(ji)(ji)術(shu)路線(xian)(xian)，并提供2500萬(wan)美(mei)元資(zi)金支持(chi)SNL開展(zhan)顆(ke)粒(li)(li)試驗。德國DLR的HiFlex（用(yong)于(yu)柔性能源(yuan)系統的高(gao)存儲密度光(guang)熱(re)發電）項目是全球首個采用(yong)固體顆(ke)粒(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)的預(yu)商業(ye)化(hua)光(guang)熱(re)系統，獲得了歐盟(meng)“地平線(xian)(xian)2020研究與創(chuang)新(xin)框(kuang)架計(ji)劃”1350萬(wan)歐元的支持(chi)。法國CNRS的Next-CSP項目搭建了4MWt的顆(ke)粒(li)(li)光(guang)熱(re)發電試驗平臺，正在開展(zhan)150MW規模(mo)電站的設(she)計(ji)預(yu)研工(gong)作(zuo)。

據悉，顆(ke)粒儲(chu)(chu)能型光(guang)熱電(dian)站的(de)(de)關鍵(jian)設備包括吸(xi)(xi)熱器(qi)(qi)、換熱器(qi)(qi)、儲(chu)(chu)罐(guan)及提升(sheng)機等，各(ge)個(ge)環節的(de)(de)研(yan)究都(dou)(dou)已在全球展開“角逐”。例(li)如，在顆(ke)粒吸(xi)(xi)熱器(qi)(qi)方面，目前中國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)、法國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)、沙(sha)特阿拉伯、澳(ao)大(da)利亞等多個(ge)國(guo)(guo)家的(de)(de)研(yan)究機構都(dou)(dou)在積極開展各(ge)自技術路線的(de)(de)MW級熱態試驗；換熱器(qi)(qi)和(he)(he)儲(chu)(chu)罐(guan)領域也吸(xi)(xi)引了美國(guo)(guo)、歐(ou)盟和(he)(he)沙(sha)特諸(zhu)多研(yan)究機構的(de)(de)持(chi)續研(yan)究突破。

在(zai)高晟研究院相關(guan)負責人(ren)看來(lai)，掌握顆(ke)粒技術(shu)(shu)的(de)關(guan)鍵設備及系統集成(cheng)方法，將(jiang)有(you)望在(zai)下(xia)一代低(di)成(cheng)本光熱發(fa)電技術(shu)(shu)中建立技術(shu)(shu)壁(bi)壘(lei)，從而在(zai)與(yu)其他光熱發(fa)電技術(shu)(shu)乃至其他新型(xing)儲能技術(shu)(shu)的(de)競爭中占據有(you)利地位。

為在(zai)新一(yi)輪的(de)(de)光(guang)熱發(fa)電技術國際競爭中(zhong)實現(xian)領跑(pao)，新一(yi)代(dai)光(guang)熱發(fa)電技術試驗平(ping)臺在(zai)先進(jin)性方面(mian)做了諸多努力，例如采用了太(tai)陽(yang)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)(ni)器(qi)對自然光(guang)進(jin)行模(mo)(mo)(mo)擬(ni)(ni)，以克服太(tai)陽(yang)輻射(she)受(shou)時間和氣(qi)候的(de)(de)影響。據相關負責(ze)人介紹(shao)，“太(tai)陽(yang)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)(ni)器(qi)規模(mo)(mo)(mo)為200kWe，由20盞10kWe的(de)(de)大功率氙(xian)燈組成，是目前國內、外民用領域最大的(de)(de)聚(ju)光(guang)式太(tai)陽(yang)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)(ni)器(qi)之一(yi)。”

圖：大功率聚光式太陽模擬器

此外，該平(ping)臺(tai)(tai)還搭(da)建了由(you)高(gao)(gao)晟研究院自主(zhu)開發的(de)顆(ke)(ke)粒吸(xi)熱(re)器、超高(gao)(gao)溫顆(ke)(ke)粒儲(chu)罐、PCHE型(xing)顆(ke)(ke)粒換熱(re)器等設備組成(cheng)的(de)全流程驗證平(ping)臺(tai)(tai)，采(cai)用陶瓷顆(ke)(ke)粒作為吸(xi)儲(chu)熱(re)介質，吸(xi)儲(chu)熱(re)溫度(du)可(ke)達750℃，關鍵性(xing)能(neng)指(zhi)標可(ke)媲美美國桑迪(di)亞實(shi)驗室、法(fa)國國家科學研究中(zhong)心(xin)、德國宇航中(zhong)心(xin)等國際研究機構搭(da)建的(de)顆(ke)(ke)粒實(shi)驗平(ping)臺(tai)(tai)。