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Torresol能源公司率先在塔式光熱電站中采用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，該公司第一個(gè)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的光熱電站是位于西班牙的裝機(jī)19.9MW的Gemasolar項(xiàng)目，該電站的熔鹽儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)達(dá)15小時(shí)。

其他公司如Abengoa和BrightSource此后也陸續(xù)開始采用熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)。例如，Abengoa正在智利Atacama沙漠建設(shè)一座裝機(jī)110MW的塔式熔鹽光熱電站，該電站儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)達(dá)17.5小時(shí)。另外，該公司還完成建設(shè)全球裝機(jī)規(guī)模最大的槽式光熱電站之一，位于美國(guó)亞利桑那州裝機(jī)280MW的Solana光熱電站，該電站配置6小時(shí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，已于2013年10月實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。

降低成本勢(shì)在必行

盡管光熱發(fā)電具有優(yōu)于光伏和風(fēng)電的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，但目前其成本仍然相對(duì)較高，因此降低成本勢(shì)在必行。2011年，美國(guó)能源部推出SunShot計(jì)劃，旨在到2020年實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電平準(zhǔn)化電力成本(LCOE)達(dá)$0.06/kwh(無補(bǔ)貼)的目標(biāo)，而這一數(shù)據(jù)意味著光熱發(fā)電成本將在2010年的基礎(chǔ)上下降70%。

Kevin Smith認(rèn)為，從已經(jīng)投入運(yùn)行的光熱電站汲取經(jīng)驗(yàn)來降低成本是一條行之有效的思路。例如，在塔式光熱電站的建設(shè)中，整個(gè)鏡場(chǎng)投資約占總投資的50%。Kevin Smith表示：“我們已經(jīng)能夠?qū)⒍ㄈ甄R的成本降低30%至40%，而這得益于定日鏡設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)促使定日鏡精度的不斷提高以及良好的驅(qū)動(dòng)裝置和無線技術(shù)，所有的努力使其可以更有效地獲取光資源。我們一直致力于改進(jìn)技術(shù)，因此我們?cè)谀戏墙ㄔO(shè)的Redstone光熱項(xiàng)目成本將比新月沙丘項(xiàng)目成本低25%。”

Joe Desmond也認(rèn)同這一思路：“光熱發(fā)電的各個(gè)環(huán)節(jié)都取得了一定的進(jìn)展，包括儲(chǔ)熱技術(shù)以及吸熱器和定日鏡的設(shè)計(jì)等。”BrightSource公司的第四代技術(shù)將應(yīng)用于以色列裝機(jī)121MW的Ashalim塔式光熱電站中。該技術(shù)包括一種新的定日鏡設(shè)計(jì)方案——部件更少且組裝簡(jiǎn)便，同時(shí)能提高定日鏡精度并降低成本。Joe Desmond表示：“我們最新的設(shè)計(jì)尺寸為4×5.2m，這比Ivanpah項(xiàng)目定日鏡面積大25%。此外，無線現(xiàn)場(chǎng)通信和控制技術(shù)首次應(yīng)用于光熱發(fā)電領(lǐng)域，這也是一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。在Ashalim光熱項(xiàng)目中，由50600面定日鏡組成的占地面積3.15平方公里的光場(chǎng)中，每一面定日鏡將與公司的太陽島集成控制系統(tǒng)(SFINCS)進(jìn)行無線通信。無線系統(tǒng)的應(yīng)用使我們?cè)谔枍u的布線成本減少了85%，這樣既降低了成本，同時(shí)也加快了施工進(jìn)度。”

此外，光熱電站目前還普遍采用空冷技術(shù)來降低成本。蒸汽發(fā)生器管道內(nèi)的過熱蒸汽必須在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻并冷凝回水，空冷技術(shù)使用含許多扇葉的空氣冷凝器使空氣在管道內(nèi)循環(huán)以實(shí)現(xiàn)冷卻和冷凝蒸汽。相反，水冷系統(tǒng)則使水在管道中循環(huán)，耗水較多。

Joe Desmond表示：“目前，所有進(jìn)行招標(biāo)的光熱項(xiàng)目都采用空冷技術(shù)，這將比傳統(tǒng)的水冷技術(shù)減少95%的用水量。例如，Ivanpah光熱電站就采用空冷技術(shù)，該電站每年使用50英畝尺水(1英畝尺相當(dāng)于1英畝地1英尺深的水量)，這相當(dāng)于該電站旁高爾夫球場(chǎng)的一個(gè)球洞的年用水量。”

光熱發(fā)電“追逐”高溫

Kevin Smith認(rèn)為，對(duì)于各種電站而言，較高溫度下的運(yùn)作意味著較高的發(fā)電效率，光熱電站也是如此。因此，SolarReserve正在開發(fā)一種可在760℃至816℃的高溫條件下運(yùn)行的先進(jìn)的塔式吸熱器。

槽式光熱發(fā)電技術(shù)采用溫度限于400℃的合成導(dǎo)熱油(HTF)作為傳熱介質(zhì)。因此，槽式光熱電站儲(chǔ)熱溫度范圍為280-400℃，這比塔式技術(shù)儲(chǔ)熱溫度要低。2015年發(fā)表于Science Direct的一項(xiàng)研究表明，來自德國(guó)瓦克化學(xué)公司(WackerChemieAG)的新型有機(jī)硅導(dǎo)熱油—Helisol，在425℃下可形成低沸點(diǎn)的氣態(tài)化合物。從經(jīng)濟(jì)性角度來測(cè)算，硅油的使用可以使LCOE降低5%。

為了提升槽式光熱系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，德國(guó)航空航天中心(DLR)也在進(jìn)行相關(guān)研究。2016年夏，由DLR領(lǐng)導(dǎo)的為期兩年的國(guó)際光熱項(xiàng)目研究工作開展，其目的是證明槽式光熱電站中使用熔鹽的可行性。“采用熔鹽使運(yùn)行溫度高達(dá)550℃是可能的。”DLR太陽能研究所線聚焦集熱系統(tǒng)部項(xiàng)目經(jīng)理Michael Wittmann說。作為這項(xiàng)研究工作的一部分，今年秋天將在葡萄牙?vora建設(shè)一個(gè)熔鹽槽示范項(xiàng)目。該電站裝機(jī)容量為2.2MWth(一個(gè)含四個(gè)槽式集熱器的完整回路)并配置一個(gè)容量為1.6MW的蒸汽發(fā)生器。

參與這項(xiàng)研究的一些企業(yè)，如TSK、Flagsol工程公司將改進(jìn)其槽式集熱器的設(shè)計(jì)，并證明其適用性。德國(guó)Steinmüller工程有限公司將安裝和測(cè)試其用熔鹽加熱的直流蒸汽發(fā)生器，直通設(shè)計(jì)將滿足商業(yè)化運(yùn)行的過熱蒸汽參數(shù)。Wittmann表示，熔鹽技術(shù)或?qū)⑹共凼郊夹g(shù)成本降低33%。

創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)

日本三菱日立電力系統(tǒng)有限公司計(jì)劃在近期完成其新型太陽能集熱系統(tǒng)的測(cè)試工作(這項(xiàng)工作從去年8月開始在橫濱分公司展開)。該計(jì)劃包含一項(xiàng)屬于混合系統(tǒng)專利設(shè)計(jì)，它將菲涅爾光熱技術(shù)中蒸發(fā)器和塔式光熱技術(shù)中的過熱器相結(jié)合。與傳統(tǒng)的光熱發(fā)電系統(tǒng)相比，這項(xiàng)設(shè)計(jì)能夠以較低的成本生產(chǎn)更高溫度的蒸汽。在該系統(tǒng)中，通過低成本的菲涅爾蒸發(fā)器聚集的太陽光約占總輻射量70%，同時(shí)可產(chǎn)生溫度為300℃的蒸汽。剩余的太陽光則由塔式過熱器收集，這將使蒸汽的溫度升至550℃。

值得一提的是，去年7月，勞倫斯利物摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)開始執(zhí)行美國(guó)能源部Sunshot計(jì)劃，并與GiantLeap進(jìn)行技術(shù)合作。LLNL方面表示，Collects項(xiàng)目旨在進(jìn)一步開發(fā)GLT的數(shù)字玻璃技術(shù)，該技術(shù)將作為一種新方式來采集太陽光。數(shù)字玻璃僅使用一小部分材料，用薄而透明的面板替換目前使用的定日鏡，這樣將大大縮小太陽能電站的占地面積，同時(shí)能收獲五到十倍的太陽光。

中國(guó)制造或扮演關(guān)鍵角色

除了上述技術(shù)創(chuàng)新以及多方面降低成本的嘗試以外，中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)的啟動(dòng)或成為全球光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的最大助力。假如中國(guó)首批光熱示范項(xiàng)目及十三五規(guī)劃得以順利完成，不但將完全顛覆國(guó)際光熱發(fā)電行業(yè)格局，中國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的不斷發(fā)展成熟也必將帶來光熱發(fā)電成本的大幅下降，這種發(fā)展模式已經(jīng)在光伏和風(fēng)電行業(yè)中得到了證實(shí)。

事實(shí)上，目前中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)的啟動(dòng)正吸引著全球光熱發(fā)電玩家的目光，從整個(gè)行業(yè)角度來講，如何將相對(duì)成熟的海外技術(shù)以及部分已經(jīng)被驗(yàn)證的國(guó)產(chǎn)自主技術(shù)和中國(guó)特殊開發(fā)環(huán)境完美結(jié)合，盡快推動(dòng)中國(guó)首批光熱示范項(xiàng)目順利開發(fā)，盡快促進(jìn)中國(guó)制造在光熱發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展成熟，不但對(duì)中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展具有重要意義，對(duì)于全球光熱發(fā)電行業(yè)的未來發(fā)展乃至可再生能源發(fā)展格局都可能將產(chǎn)生重要影響。

原標(biāo)題：儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)推動(dòng)光熱發(fā)電崛起 降低成本勢(shì)在必行