儲(chǔ)能原理與技術(shù)：光熱熔鹽

1、新月沙丘塔式熔鹽光熱電站開發(fā)SolarReserve開發(fā)的全球裝機(jī)最大的塔式熔鹽光熱電站新月沙丘項(xiàng)目已于日前正式并網(wǎng)發(fā)電，這標(biāo)志著這一全球裝機(jī)最大的塔式熔鹽光熱電站正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)，該電站因其采用領(lǐng)先的塔式熔鹽技術(shù)，配10小時(shí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，首次在百兆瓦級(jí)規(guī)模上成功驗(yàn)證了塔式熔鹽技術(shù)的可行性，而成為光熱發(fā)電發(fā)展史上重要的里程碑。從2011年9月開工建設(shè)，到2016年2月實(shí)現(xiàn)正式并網(wǎng)運(yùn)行，新月沙丘電站經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)4年半的建設(shè)調(diào)試期。這其中包括3年多的項(xiàng)目建設(shè)期和近一年的調(diào)試運(yùn)行期。從首次開發(fā)百兆瓦級(jí)塔式熔鹽電站的角度來看，耗時(shí)過多是可以理解的，塔式熔鹽技術(shù)在實(shí)際工程角度可能面臨的諸多問題一定程度上阻礙

2、了項(xiàng)目的進(jìn)程，在過去一年內(nèi)，該電站的投運(yùn)備受期待。至今，項(xiàng)目正式投運(yùn)后，更令人期待的則是其實(shí)際運(yùn)行和發(fā)電能力。官方稱，在未來一年內(nèi)該電站就可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)發(fā)電預(yù)期。2011年9月，項(xiàng)目開建，這是電站開建一段時(shí)間后的鳥瞰圖。電站共計(jì)安裝10347臺(tái)定日鏡，單臺(tái)定日鏡的采光面積約115.7平方，寬約37英尺，高34英尺，重8500磅，總采光面積約120萬平方米，反射鏡由Flabeg供貨。采用SolarReserve設(shè)計(jì)制造的熔鹽吸熱器，高約30.5米，由14塊吸熱面板組成，每塊內(nèi)嵌66根吸熱管，管材采用專用高鎳合金鋼制造。吸熱器總重200萬磅（空的），當(dāng)里面充滿熔鹽后，重量增加至270萬磅。儲(chǔ)熱容量達(dá)1

3、100MWh的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，滿足10小時(shí)的無輻照運(yùn)行。這使之成為全球儲(chǔ)能能力最強(qiáng)的太陽能電站，同時(shí)也是無需任何化石燃料輔助的光熱電站。儲(chǔ)熱罐40英尺高（約12米）、直徑140英尺（約43米）。冷罐由碳鋼制成，熱罐由不銹鋼制成，單個(gè)罐子可容納熔鹽7000萬磅（約31751噸）。 2015年10月，該項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)試運(yùn)行，經(jīng)過一系列檢測(cè)調(diào)整后，電站于2016年2月正式并網(wǎng)運(yùn)行。沙漠奇觀：世界最高塔式光熱電站Ashalim一直以來，以色列給人國(guó)家雖小，卻不能小覷的印象。作為一個(gè)彈丸小國(guó)，其國(guó)土面積僅2萬多平方公里，只比北京大一點(diǎn)點(diǎn)，人口也僅區(qū)區(qū)800多萬。然而，正是在這樣的地理窘境之下，催逼著以色列在

4、可再生能源利用方面走在了世界前列，誕生了諸如Solel太陽能、Ormat地?zé)崮艿燃夹g(shù)全球領(lǐng)先的項(xiàng)目和公司。近期，以色列在太陽能領(lǐng)域宣布，其在建的世界最高太陽能發(fā)電塔阿沙利姆塔（AshalimTower），將于2017年年底竣工，其發(fā)電電量將滿足以色列11萬戶家庭的用電需求。阿沙利姆塔遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像一座大燈塔。它的高度達(dá)到了240米，盡管與世界最高建筑迪拜塔800多米的高度相比，似乎不值一提，然而，在全球太陽能塔中，它比目前最高最大的太陽能塔Ivanpah，高出了103米。這樣的高度，無疑刷新了該領(lǐng)域的世界記錄，值得人們大書特書一番。同時(shí)，它也將成為以色列最大、全球第五大的太陽能發(fā)電站。阿沙利姆

5、塔就位于著名沙漠內(nèi)蓋夫沙漠（Negev）里。塔底布局著55000片鏡子，占地面積達(dá)到300公頃（約100萬平米），足足有400個(gè)足球場(chǎng)那么大。鏡子用于聚集太陽光線，它們能像太陽花一樣，根據(jù)太陽的移動(dòng)路徑，調(diào)整朝向。聚集的太陽光線產(chǎn)生高溫，能將鍋爐區(qū)的溫度加熱至600攝氏度，高溫蒸汽通向塔頂，從而產(chǎn)生電力。阿沙利姆塔發(fā)電站裝機(jī)容量為121MW，總投資5.7億美元，由以色列能源投資基金NOY、美國(guó)GE和BrightSource能源公司等多家公司共同參與完成。其中，GE主要負(fù)責(zé)太陽能電站的工程、采購、修建，BrightSource則為項(xiàng)目提供先進(jìn)的太陽能技術(shù)。與目前世界上最大的太陽能發(fā)電站Ivanp

6、ah相比，盡管阿沙利姆塔獲得了最高的殊榮。Ivanpah不僅投資規(guī)模達(dá)到22億美元，約為阿沙利姆塔的4倍；鏡組面積260萬平方米，是阿沙利姆塔2.5倍；鏡面數(shù)量多達(dá)175000，約為阿沙利姆塔的3倍。整體裝機(jī)容量400MW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出阿沙利姆塔的121MW?！白罡摺迸c“最大”的較量CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：全球領(lǐng)先公用事業(yè)級(jí)太陽能電力項(xiàng)目開發(fā)商SolarReserve日前投標(biāo)了智利的兩個(gè)光熱發(fā)電項(xiàng)目Copiapo和Likano。其中一個(gè)項(xiàng)目的投標(biāo)價(jià)格創(chuàng)最低紀(jì)錄至$63/MWh（約0.42元/kWh），這也是有史以來光熱發(fā)電項(xiàng)目的最低投標(biāo)價(jià)，刷新了SolarReserve南非Redstone

7、熔鹽塔電站約12美分/kWh的投標(biāo)電價(jià)，且低出近一倍?！肮鉄岚l(fā)電以其儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)可彌補(bǔ)光伏造成的產(chǎn)能過剩，甚至其在價(jià)格方面也可與化石能源一較高下?！盨olarReserve首席執(zhí)行官Kevin Smith日前對(duì)媒體表示。只許光伏任性？智利熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目爆出0.42元/kWh超低投標(biāo)價(jià)Copiapo光熱電站想象圖“智利的光伏電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平價(jià)上網(wǎng)，現(xiàn)階段它更需要的是能夠提供24小時(shí)不間斷的穩(wěn)定電力，這正是光熱發(fā)電能夠提供的，帶儲(chǔ)能系統(tǒng)的光熱電站能夠更好地滿足用電需求?！盞evin表示。何以爆出超低光熱電價(jià)？SolarReserve此次在智利Copiapo項(xiàng)目投標(biāo)上創(chuàng)造了一個(gè)歷史新低的記錄，究其

8、原因有三；首先，基于SolarReserve在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州裝機(jī)110MW的新月沙丘電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及掌握的熔鹽技術(shù)不斷完善，使其在光熱技術(shù)上信心十足。據(jù)知情人透露，新月沙丘上季度運(yùn)行良好，日最高發(fā)電量高過預(yù)期。其二，智利成熟的本土制造使開發(fā)商可以在本土采購大多數(shù)的設(shè)備組件，所有的主要原材料包括鋼材、混凝土、玻璃、管道和閥門，以及機(jī)電設(shè)備也可以在當(dāng)?shù)夭少?，因此在設(shè)備成本上能得到進(jìn)一步優(yōu)化。其三，Atacama地區(qū)是重要的光熱用鹽產(chǎn)區(qū)，這也是開發(fā)成本降低的一大因素。上網(wǎng)電價(jià)為促進(jìn)太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，近日，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)出關(guān)于太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)政策的通知，核定太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電

9、價(jià)為每千瓦時(shí)1.15元，并明確上述電價(jià)僅適用于國(guó)家能源局2016年組織實(shí)施的示范項(xiàng)目。同時(shí)鼓勵(lì)地方政府相關(guān)部門對(duì)太陽能熱發(fā)電企業(yè)采取稅費(fèi)減免、財(cái)政補(bǔ)貼、綠色信貸、土地優(yōu)惠等措施，多措并舉支持太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國(guó)家發(fā)展改革委制定全國(guó)統(tǒng)一的太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)政策，對(duì)一定的裝機(jī)規(guī)模進(jìn)行價(jià)格支持，引導(dǎo)企業(yè)比選采用先進(jìn)技術(shù)、開發(fā)優(yōu)質(zhì)光熱資源，既有利于對(duì)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)適當(dāng)規(guī)模發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探索和試驗(yàn)，支持友好型可再生能源健康發(fā)展；也有利于防止相關(guān)產(chǎn)業(yè)依賴高額補(bǔ)貼盲目擴(kuò)張，盡可能降低全社會(huì)用電成本，提高電價(jià)附加資金補(bǔ)貼效率。國(guó)家發(fā)展改革委同時(shí)明確，2019年以后國(guó)家將根據(jù)太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、

10、發(fā)電成本降低情況，適時(shí)完善太陽能熱發(fā)電價(jià)格政策，逐步降低新建太陽能熱發(fā)電價(jià)格水平。光熱發(fā)電熔鹽儲(chǔ)能市場(chǎng)的破局者從光熱發(fā)電技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)的1980年代至今已30余年，商業(yè)化光熱發(fā)電項(xiàng)目的創(chuàng)新型技術(shù)應(yīng)用發(fā)展緩慢，以二元鹽為工質(zhì)的熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)目前仍位居主流，即便其凝固點(diǎn)過高，易凍堵管路的缺陷飽受詬病。光熱發(fā)電創(chuàng)新型技術(shù)要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用面臨試錯(cuò)成本過高的風(fēng)險(xiǎn)，新技術(shù)需要通過大型商業(yè)化項(xiàng)目證明自身的應(yīng)用價(jià)值，但動(dòng)輒數(shù)十億的投資又讓市場(chǎng)很難給新技術(shù)以商業(yè)化試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這導(dǎo)致光熱發(fā)電領(lǐng)域的新技術(shù)大多停留在實(shí)驗(yàn)室或小型示范階段而難以成功獲得商業(yè)化應(yīng)用。低熔點(diǎn)熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)就是這樣一項(xiàng)新技術(shù)，雖然行業(yè)內(nèi)普

11、遍認(rèn)為該技術(shù)具有大幅度削減發(fā)電成本的潛力，在全球范圍內(nèi)也有多家機(jī)構(gòu)在進(jìn)行該技術(shù)的研發(fā)、試驗(yàn)或示范，但囿于其商業(yè)化推廣難度較大，鮮有機(jī)構(gòu)愿意傾全力推進(jìn)該技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。中控10MW熔鹽塔式光熱電站成功投運(yùn)浙江中控太陽能技術(shù)有限公司消息，8月20日14時(shí)18分，中控太陽能德令哈10MW塔式熔鹽光熱電站（以下稱該電站）一次性打通全流程并成功并網(wǎng)發(fā)電，至21日15時(shí)45分，該電站實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷發(fā)電，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)值。中控太陽能在其官方新聞稿中稱，該電站是我國(guó)首座成功投運(yùn)的規(guī)?；瘍?chǔ)能光熱電站，也是全球第三座投運(yùn)的具備規(guī)模化儲(chǔ)能系統(tǒng)的塔式光熱電站；同時(shí)該電站完全采用中控太陽能公司自主研發(fā)的技術(shù)和裝

12、備，它的成功投運(yùn)表明塔式光熱發(fā)電全部技術(shù)和裝備在首次商業(yè)化應(yīng)用中就完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。該電站是在中控德令哈10MW水工質(zhì)光熱電站的基礎(chǔ)上進(jìn)行的熔鹽系統(tǒng)改造工程，于2014年底正式啟動(dòng)相關(guān)的設(shè)計(jì)、專項(xiàng)設(shè)備采購和工程建設(shè)工作。改造后的電站采用直接熔鹽傳熱儲(chǔ)熱技術(shù)。項(xiàng)目在原有的鏡場(chǎng)基礎(chǔ)上增大了鏡場(chǎng)面積，從原來的58000平方米采光面積擴(kuò)大到78000平方米，該項(xiàng)目此前采用的定日鏡為2平米小型定日鏡，共計(jì)29000臺(tái)，新增設(shè)20平方米定日鏡共計(jì)1000臺(tái)。同時(shí)更換原有的水工質(zhì)吸熱器為熔鹽吸熱器，并新安裝整套熔鹽傳熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)。10月12日上午11點(diǎn)18分，我國(guó)首個(gè)高溫熔鹽槽式光熱發(fā)電示范回路在甘肅阿克塞并

13、網(wǎng)投運(yùn)。該項(xiàng)目位于阿克塞縣南環(huán)西路防風(fēng)林外50米處，主要由一條800米長(zhǎng)的集熱回路、一套8小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)（儲(chǔ)能能力8.7MWt）、一套換熱系統(tǒng)（換熱功率1.62MWt）及一臺(tái)200千瓦的發(fā)電機(jī)組組成，即包括了集熱、儲(chǔ)熱、換熱、發(fā)電、并網(wǎng)等系統(tǒng)的全部功能，總投資約8500萬元。本網(wǎng)記者在控制室內(nèi)看到，在瞬時(shí)DNI值為912W/時(shí)，該系統(tǒng)產(chǎn)出的蒸汽壓力為6.83MPa，蒸汽溫度為511.9，熔鹽入口和出口溫度分別為292和551，運(yùn)行表現(xiàn)良好。同時(shí)，該示范回路也是我國(guó)首批20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目之一的金釩能源甘肅阿克塞50MW熔鹽槽式光熱發(fā)電項(xiàng)目的測(cè)試平臺(tái)和先導(dǎo)工程，其成功投運(yùn)也為后期50MW商業(yè)化電站的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)目于2015年5月啟動(dòng)，由意大利阿基米德太陽能公司（ASE）、德國(guó)林德（LINDE）、西北電力設(shè)計(jì)院及天津?yàn)I海光熱技術(shù)研究院共