時近2025年元旦,首批國(guo)家光熱示(shi)范(fan)電站自2015年開(kai)始啟(qi)動(dong)至今已經十個年頭(tou)。
通過首批示范項目的建(jian)(jian)設,一批光熱電(dian)站陸續建(jian)(jian)成投產(chan),推動(dong)導熱油槽(cao)式、熔鹽(yan)塔(ta)式、熔鹽(yan)菲涅爾技術在我國(guo)成功實現商(shang)業化,驗證了光熱發(fa)電(dian)技術的適用性(xing),并在裝備(bei)國(guo)產(chan)化與運維檢修(xiu)等(deng)領域都取得(de)了長足發(fa)展。
近年來,在風(feng)光一體化(hua)項目的(de)(de)第二次浪潮推動(dong)下,多塔(ta)一機(ji)等創(chuang)新(xin)性技術亦開始進(jin)行(xing)示范應用。但槽(cao)(cao)式(shi)技術的(de)(de)升(sheng)級(ji)版——熔鹽槽(cao)(cao)式(shi)技術卻至今(jin)未能實現商業(ye)化(hua)。
首個熔鹽槽式項目
我國(guo)(guo)第一(yi)個(ge)(ge)熔鹽(yan)槽(cao)(cao)式(shi)商業化項目在(zai)2013年(nian)由深圳市金(jin)釩能源科技有限公司(si)推動建(jian)設,彼時,我國(guo)(guo)還沒(mei)有建(jian)成(cheng)一(yi)座商業化光熱電站(zhan)(zhan),國(guo)(guo)際上最成(cheng)熟(shu)的導(dao)熱油(you)槽(cao)(cao)式(shi)技術亦(yi)沒(mei)有在(zai)中國(guo)(guo)實(shi)現國(guo)(guo)產化和商業化。金(jin)釩能源選擇了從國(guo)(guo)外(wai)引進熔鹽(yan)槽(cao)(cao)式(shi)技術和裝(zhuang)備(bei)的路(lu)(lu)子,于2016年(nian)在(zai)當地建(jian)成(cheng)了一(yi)個(ge)(ge)配置800米(mi)熔鹽(yan)槽(cao)(cao)式(shi)集熱回路(lu)(lu)的200KW實(shi)驗電站(zhan)(zhan)。
但由于多(duo)(duo)種原因,阿(a)克(ke)塞50MW熔鹽槽式項(xiang)(xiang)目(mu)因資金(jin)困難(nan)而多(duo)(duo)次停(ting)工(gong),在業(ye)主方的(de)努(nu)力下,2023年,其(qi)與水發興業(ye)能源(甘肅)新能源有限公司達成(cheng)合作協議,將之(zhi)納入阿(a)克(ke)塞四十(shi)里戈壁“風光熱儲(chu)”一體(ti)化多(duo)(duo)能互(hu)補項(xiang)(xiang)目(mu),電(dian)站終得(de)以全(quan)面復工(gong)建(jian)設。但直至今(jin)天仍未能建(jian)成(cheng)。
為何要上熔鹽槽?
常規的導熱(re)油槽式技術多(duo)了一(yi)套(tao)導熱(re)油系(xi)統,熔鹽(yan)用量成倍(bei)增加,在同等規模電站的初(chu)始投資上更高(gao)。全面采用熔鹽(yan)作為傳(chuan)儲熱(re)一(yi)體(ti)化介質,將大幅簡化儲換(huan)熱(re)系(xi)統,降低熔鹽(yan)用量,同時大幅提高(gao)主蒸汽參數,使槽式技術的效率優(you)勢(shi)進一(yi)步(bu)加強。
熔鹽槽商業化萬事俱備?
當(dang)前(qian),國內的(de)光(guang)熱(re)(re)發(fa)電裝備與技(ji)術水平已經有了(le)長足進(jin)步,導熱(re)(re)油(you)槽(cao)式(shi)(shi)已經十分成熟,目(mu)前(qian)國內運行情(qing)況最好的(de)塔式(shi)(shi)熔鹽(yan)(yan)電站和導熱(re)(re)油(you)槽(cao)式(shi)(shi)電站的(de)情(qing)況如下表所(suo)示,導熱(re)(re)油(you)槽(cao)式(shi)(shi)技(ji)術相較于傳(chuan)統熔鹽(yan)(yan)塔式(shi)(shi)具有利用小時數更(geng)高(gao)(gao)、年光(guang)電效率更(geng)高(gao)(gao)、整體占地更(geng)小、調試周(zhou)期更(geng)短、風沙影(ying)響更(geng)小等優(you)勢,但由(you)于增加了(le)導熱(re)(re)油(you)系統和熔鹽(yan)(yan)用量,造價也(ye)相應更(geng)高(gao)(gao)。
當然,一(yi)個電站實際(ji)運行表現的(de)(de)優劣(lie)取決于多種客觀(guan)和主(zhu)觀(guan)因(yin)素(su),從裝備角度看(kan),烏拉特中旗導熱油槽(cao)式(shi)電站的(de)(de)表現證明了(le)(le)其采用(yong)的(de)(de)裝備的(de)(de)可靠性和卓越性能。這讓熔鹽槽(cao)式(shi)的(de)(de)商業化有了(le)(le)更強有力的(de)(de)供(gong)應(ying)(ying)鏈保(bao)障,畢竟有前車之鑒:阿克塞50MW熔鹽槽(cao)項目的(de)(de)開發不力,供(gong)應(ying)(ying)鏈建設就是一(yi)個主(zhu)要原因(yin)。
從集熱(re)系統(tong)的(de)角度(du),熔鹽槽式電站(zhan)要獲得(de)高達550℃的(de)集熱(re)溫度(du),需要更大開(kai)口的(de)槽式集熱(re)器和(he)與(yu)之(zhi)配套的(de)熔鹽集熱(re)管。
在迪拜已(yi)建成的(de)(de)950 MW光伏+光熱(re)Noor Energy 1項(xiang)目中,包含3座200MW槽式電站(zhan),采用(yong)了8.2米開(kai)口(kou)的(de)(de)大(da)槽集熱(re)器,總(zong)鏡場規(gui)模達到了810萬平米。這是目前已(yi)經(jing)大(da)規(gui)模商業化應用(yong)的(de)(de)最大(da)開(kai)口(kou)槽式集熱(re)器。
圖:龍騰RT86大槽集(ji)熱器
在(zai)國內(nei),常(chang)州龍騰光熱(re)(re)科技股份有限公(gong)司等多家單(dan)位統一瞄準了8.6米開口的(de)大槽(cao)集熱(re)(re)器。龍騰光熱(re)(re)歷時4年研發新一代高效(xiao)低成本的(de)龍騰RT86大槽(cao)集熱(re)(re)器,開口寬度(du)8.6m,采(cai)用國際最先進的(de)空間(jian)框架結構,擁有完全自主的(de)專利(li)技術(shu),實現了國產化(hua)槽(cao)式集熱(re)(re)裝(zhuang)備的(de)更新迭(die)代。
目前,龍騰光(guang)熱(re)位于內蒙古(gu)巴彥淖(nao)爾龍騰光(guang)熱(re)儲能科(ke)技創新園的(de)新一代(dai)高效低(di)成(cheng)本槽式(shi)聚(ju)光(guang)集(ji)熱(re)示(shi)范項目正在建(jian)設(she)中,其(qi)將對高溫熔鹽集(ji)熱(re)管、新型反射鏡技術、國產(chan)化(hua)柔性連接解決(jue)方案、二(er)元與三元熔鹽等各種技術進(jin)行(xing)工程化(hua)示(shi)范和(he)驗(yan)證。
中電工(gong)程西(xi)北院于(yu)2018年5月(yue)啟動大開口槽(cao)式集熱(re)器開發項目,通過聚(ju)光光學設計、熱(re)力(li)學工(gong)藝設計、輕鋼結(jie)構設計、液壓驅動及控制(zhi)設計等集成設計,開發出開口寬度為8.6米(mi)的槽(cao)式集熱(re)器。2020年10月(yue),其大開口槽(cao)式集熱(re)器示(shi)范(fan)回路在(zai)海(hai)西(xi)州多能互(hu)補示(shi)范(fan)工(gong)程基地內建成并(bing)完成調試(shi),性能達到(dao)設計目標。
2024年1月(yue),中廣(guang)核大開(kai)口熔(rong)(rong)鹽介(jie)質(zhi)槽式(shi)集(ji)熱器(qi)系統完成試制,于4月(yue)15日在槽式(shi)集(ji)熱器(qi)太陽法向輻射跟蹤(zong)平臺(tai)完成組(zu)裝,并開(kai)展(zhan)聯合(he)調試。其集(ji)熱器(qi)開(kai)口為8.62米,集(ji)熱溫度(du)550℃,是目前(qian)國內最大的使用熔(rong)(rong)鹽介(jie)質(zhi)的槽式(shi)集(ji)熱器(qi)。目前(qian),中廣(guang)核新(xin)能源大開(kai)口熔(rong)(rong)鹽槽式(shi)集(ji)熱器(qi)研發(fa)熔(rong)(rong)鹽槽式(shi)試驗回路正在建(jian)設中。
在(zai)熔(rong)鹽(yan)(yan)集熱(re)(re)管方面,2024年11月,龍騰(teng)光熱(re)(re)與(yu)(yu)德國宇(yu)航中(zhong)心(DLR)簽約,為其(qi)與(yu)(yu)葡萄牙埃武拉(la)大學(xue)合作的(de)évora先進(jin)槽式(shi)熔(rong)鹽(yan)(yan)示范項目(mu)提供(gong)熔(rong)鹽(yan)(yan)集熱(re)(re)管,這(zhe)是對(dui)國產熔(rong)鹽(yan)(yan)集熱(re)(re)管制造能力與(yu)(yu)技術性(xing)能的(de)高度肯定(ding)。另外,蘭州(zhou)大成、天瑞星等廠商的(de)熔(rong)鹽(yan)(yan)集熱(re)(re)管也已在(zai)熔(rong)鹽(yan)(yan)菲涅爾項目(mu)中(zhong)得到(dao)大量應用。
此(ci)外,中(zhong)(zhong)廣(guang)核新能源科創中(zhong)(zhong)心、中(zhong)(zhong)電建(jian)中(zhong)(zhong)南(nan)院、龍騰(teng)光熱(re)等(deng)企業在(zai)熔(rong)鹽用柔性連(lian)接解決方案上(shang)獲(huo)得(de)了(le)突破,近(jin)期在(zai)相(xiang)關(guan)實驗平臺或工程化集熱(re)器回路上(shang)已經(jing)得(de)到了(le)良(liang)好的驗證結果。
在(zai)國產(chan)化(hua)核(he)心裝備制造技術和能力逐步得到驗證的(de)今天(tian),熔鹽槽式技術的(de)商業化(hua)面臨的(de)技術壁壘正被逐個(ge)攻破。
目(mu)前,已經有多個項(xiang)(xiang)目(mu)擬采(cai)用熔鹽(yan)槽(cao)式(shi)技術,在這些(xie)項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)推動下,在更大(da)開口槽(cao)式(shi)集(ji)熱器、國(guo)產熔鹽(yan)集(ji)熱管、更成熟(shu)的(de)(de)技術能力和運維(wei)經驗(yan)等(deng)的(de)(de)加(jia)持(chi)下,熔鹽(yan)槽(cao)式(shi)技術的(de)(de)商(shang)業化將有望真(zhen)正(zheng)實現。