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EDF專家談超臨界二氧化碳循環光熱發電技術
發布者：本網記者Joyce | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 9576查看 | 2015-07-09 17:31:00    
　　CSPPLAZA光熱發電網報道：中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2015于6月25~26日在京盛大召開，法國電力集團中國研發中心技術總監Yann Le Moullec出席本屆大會，并在演講中分析了超臨界二氧化碳循環光熱發電技術的應用、前景與挑戰。

下面刊出的是Yann Le Moullec演講的主要內容：（注：本文根據速記和錄音資料整理，文章內容未經演講者本人審閱。可能存在紕漏，僅供參考，敬請理解。）
    
　　大家下午好，我的發言中我想跟大家一起來看看超高臨界二氧化碳今后的機遇和挑戰。

　　我的發言有四個部分：第一部分簡單介紹下EDF；第二部分介紹什么是超臨界CO2二氧化碳；第三部分講一下CSP中的超臨界CO2循環；第四部分我們從裝備開發、電站設計問題和開發線路圖這幾個方面談一下這種CSP技術的未來。

圖：Yann Le Moullec 在發表(biao)演講

　　第一簡單介紹一下EDF集團和EDF的研發工作，法國電力集團是全球的電力供應商和生產商，我們是電力行業世界領先者，我們有著廣泛的業務范圍，包括發電、傳輸、電網、銷售和交易，我們是一個公共服務企業，我們在20多個國家都有自己的業務，主要是在歐洲，現在正在進一步拓展我們的國際業務。我們可以看到每年的銷售額是750億歐元。

　　法國電力集團是低碳發電的倡導者，我們也是全球最大的核電運營商，我們一直致力于可再生能源的發展，在歐洲和美國我們一直致力于風電的發展，我們在今年也開始關注中國市場的投資。

　　我們的研究總院是比較大的機構，有2100多位員工構成，主要包括200多個研究人員，150個PHD，我們的工作領域主要是開展全球的研發工作。

　　研發布局多數是在歐洲國家，法國、英國、德國和波蘭，現在也在美國和中國有了自己的研發中心，是在2011年的時候開始的。法國電力集團中國研發中心涉及的核心領域，包括能源生產：清潔煤發電技術、可再生能源、發電系統的數值模擬；能源配送：可再生能源的并網和電動汽車；還有客戶需求端管理：可持續低碳城市、能源高效利用、綜合能源服務。我們有非常強大的專有技術，我們把這些技術慢慢的引入到中國，希望能有更多的合作。

　　能源的輸送和配送方面，會參與到智能電網的建設和可再生能源的并網和電動汽車的建設等等，我們也會在客戶需求端進行管理，比如說可持續的低碳城市能源高效利用和綜合的能源服務。我們希望能夠外包給一些感興趣的中國企業，我們也期待大家的合作。

　　今天的話題非常有意思，我們中國研發中心和中科院一起合作建設了延慶項目，是1.4兆瓦的項目，去年也和中國創新協會有了一些合作，希望通過這樣的示范項目能夠進行更多的測試，同時也能夠對新的技術進行測試。

　　接下來給大家講一講超臨界二氧化碳的循環，我們對二氧化碳的物理特性有一些分析和了解，超臨界的點上會有非常高的濃度，大概會每立方米超過600公斤，超臨界的狀態下會有非常好的延展特性，而且它是不可燃的，同時也很容易生產、也比較穩定，所以二氧化碳是非常有經濟效益的原料。也可以根據具體情況考慮，這是很好的循環。

　　通過主要的壓縮機，可以通過自己的任何形式的鍋爐和熱罐和風機，通過這樣的循環，如果沒有進一步的優化是這樣的狀態，如果有更進一步的優化還是很有前景的。

　　現在看到的是典型的再壓循環狀態，溫度沒有太大的變化、壓力也不變，最大的溫度是在600度，最后會有低溫協調器，這樣的循環過程中，整個的效率非常的高，循環也是可以進行全程監控的，會看到熱量產生的變化、整個循環過程中溫度的變化，經過合理的設計可以很有效的降低成本。

　　可以很有效的降低水溫，溫度方面也會有所不同，經過改進效率也會提高，把這些因素都考慮在內來進行更好、更準確的評估，如果溫度高于550度的話效率會更高。

　　超高臨界二氧化碳循環技術的開發過程以及最新的設備，我們的循環已經經過了行業全面的研究，現在全球已經有三到四個實驗室規模的示范場已經開始運營了，它們的功率都是在兆瓦級的。

　　風機和壓縮機，壓縮機一般是在超臨界點去運行，需要非常高的效率，效率至少是88%的樣子，同時部件負荷方面需要很高的靈活度，這一點對整體的效率是至關重要的。

　　高溫高壓目前有比較先進的技術，這是對于目前市場上現有先進技術的簡單介紹，如果要特別講CSP項目的話，為什么要講超臨界循環呢？因為在發電行業，傳統的想法是會有一個能源的消耗也會有生產，這是兩個主要要考慮的因素，高效率意味著高的投資回報率，也意味著更低的能耗，這是在煤電和天然氣發電方面具體數據的比較，煤電的價格每兆瓦時是7，天然氣是19，對于太陽能的話可能會是20，鑒于初步研究的結果發現CSP的效率有待于提高，超高臨界技術可以為我們帶來10%效率的提高，也可以減少10%的定日鏡的數量，也會把整個電源模塊的成本也減少10%，電源模塊量減少50%，相當于節省了60%的成本。

　　這個領域的技術并不是特別的完善，但是目前來說是有前景的，可以提高效率也可以降低成本，設計也會比較一目了然，如果要去用的話，我們給大家展示了一個簡單明了也比較直觀的圖，可以用蒸汽循環的替代，還有一些額外頂端的流和原理圖，現在想法很多有的看起來也不錯，但是真正去使用的時候必須要考慮實用性，尤其是在第二部分的模塊的時候，尤其是需要考慮的。

　　我們也不可能用超高臨界二氧化碳代替所有的技術，還是取決于不同項目具體的要求。在具體執行的階段，怎么去有效的使用熔鹽呢？在SCO2，熔鹽使用的時候區間是250到580度，這樣的情況下會把整個熔鹽的使用量增加一倍，通過循環效率的提高也可以減少物料的使用，這也是很有意思的步驟。執行著下游熔鹽的存儲，同樣的太陽接收器的設計，也是同樣的存儲能力和成本。也可以部分的降低定日鏡和儲存的成本，大概降低20%左右，這也是非常的明顯，當然也需要相應的設計，蒸汽循環和SCO2循環。目前整個狀況來講，超高臨界循環有著非常廣闊的應用空間。

　　這是對熔鹽物理特性的分析，包括濃度、熱效能和黏度和溫度的要求，接收器管中，熔鹽和超臨界二氧化碳不同數據的比對，有時候在達到特定的溫度和壓力的時候使用熔鹽的成本會很高，這是具體設計的參數，例如在HX區域增加30%，整個的重量會增加400%，目前還不能用超高臨界二氧化碳作為接收器，但是還是會慢慢的解決這些問題，技術上的具體內容就不再多講了，感興趣可以會后交流。

　　未來的走向和未來的潛力，我剛剛已經講過的，現在目前還是需要更好的設計方案，需要去改善效能，超臨界二氧化碳的使用還需要有更成熟的技術上的改進，我們通過效能節省器還是可以有很多的改善，現在還有一些具體項目的問題，還有一些項目還需要進一步管理方面的改善，目前很多東西還沒有達到產業化應用，還需要進一步改善設計，改善管理和整體的性能。

　　壓縮器方面的效率，單一的再壓縮，是在低溫下工作的原理，功率循環的可操作性方面會有自己的控制和要求的設計，還有關于部件負荷的管理，還有溫度存儲的管理，也會在優化方面有更多的靈活性。尤其是項目中為了降低成本，靈活性的優化的確是非常的必要，還是要看具體項目具體現場情況，我們需要使用不同的技術、不同的材料，需要看一下未來發展的路線圖，目前還是要在靈活性方面有更多優化，如果考慮到跟PV的對比其實靈活度已經相當高了，這個技術優勢就是提高靈活度。

　　現在技術的路線圖，在2015年要做更大的測試回路，1到5兆瓦，組件方式也要開展測試的工作，相信這方面的項目可能會持續三到四年的時間，之后也需要來做最好實踐的設計，該需要進一步的優化組件的設計，這樣可以獲得最佳的效果，接下來的階段是做試點項目，20到50兆瓦試點的項目，需要對設計
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