以熔鹽為傳熱和儲熱介質的槽式光熱發電技術當前仍停留在工程師的設想藍圖里,其在全球范圍內都尚無商業化應用的成功案例。對于這樣一種新型的槽式技術,雖然其面臨的問題和障礙還有很多,但只要有一個商業化項目獲得成功,就很可能將帶來槽式技術的全面更新換代。
熔鹽槽式技術的演變
槽式技術是一種“萬能”的聚光太陽能集熱技術,當前最為成熟和應用最廣泛的是以導熱油為傳熱介質的槽式技術,其可以根據實際的終端需求生產200℃~400℃溫度區間內的熱源,以應用于工業供熱、輔助石油萃取、發電等不同領域。以色列LUZ公司在最開始推廣光熱技術時就是將其作為太陽能工業用熱的解決方案推向市場的,但其在以色列和美國都沒有找到對應的市場,此后便開始轉向熱發電市場。
槽式光熱電站的大規模應用源于建于美國加州的SEGS1項目,這是全球第一個大規模的商業化槽式電站,該電站的集熱場導熱油出口油溫僅為307℃,此后,伴隨槽式集熱技術的不斷發展,槽式電站的工作溫度很快便提升至390℃。更高的工作溫度意味著更高的電站效率,傳統的槽式技術在達到390℃的最高溫度后遇到了最大的一道屏障,由于其采用的傳熱介質聯苯聯苯醚導熱油的工作溫度上限為400℃,在不改變傳熱介質的前提下將難以實現更高的運行溫度。
熔鹽為槽式技術進一步提高電站效率打開了一扇窗。
目前常用的二元熔鹽(60%硝酸鈉+40%硝酸鉀)在光熱發電領域最先被作為一種成熟的儲熱介質加以利用,目前全球范圍內建成的商業化帶儲熱的光熱電站絕大部分都采用了熔鹽儲熱。
傳統的槽式熔鹽儲熱技術由于仍以導熱油為傳熱介質,導熱油390℃的油溫上限限制了熔鹽的儲熱溫度,使熔鹽儲熱溫度不可能高于390℃,導致熔鹽的儲熱性能難以充分發揮,對熔鹽造成了極大浪費。相對工作溫度在550℃的熔鹽電站,同樣的儲熱量,這種槽式電站的儲熱耗鹽量是高溫電站耗鹽量的大約三倍。
塔式技術在此方面優勢明顯,熔鹽作為傳熱介質已被成功地應用于塔式電站,SolarTwo是全球第一個采用熔鹽傳熱的塔式電站,該電站于1995年在原SolarOne的基礎上擴建而成,作為美國能源部設計的一個示范性的塔式電站,雖然其于1999年退役,到2009年被徹底拆除。但其依然為熔鹽型塔式電站的建設積累了示范經驗。到2011年,西班牙的Gemasolar塔式電站作為首個采用熔鹽作傳熱儲熱介質的商業化光熱電站開始投入運行,這成為熔鹽型塔式技術發展的重要里程碑。
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