以熔鹽為傳熱和儲熱介質的槽式光熱發(fā)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(yè)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(yè)化項目獲得成功,就很可能將帶來槽式技術的全面更新?lián)Q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(qū)間內的熱源,以應用于工業(yè)供熱、輔助石油萃取、發(fā)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(yè)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(fā)電市場。
槽式光熱電站的大規(guī)模應用源于建于美國加州的SEGS1項目,這是全球第一個大規(guī)模的商業(yè)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(fā)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(tǒng)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(lián)苯聯(lián)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(xiàn)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(fā)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(yè)化帶儲熱的光熱電站絕大部分都采用了熔鹽儲熱。
傳統(tǒng)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(fā)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(yōu)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(yè)化光熱電站開始投入運行,這成為熔鹽型塔式技術發(fā)展的重要里程碑。
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