張建城:多模式槽式太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)
發(fā)布者:張建城 | 來(lái)源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評(píng)論 | 12716查看 | 2012-07-06 18:22:00    
      槽式太陽(yáng)能熱發(fā)技術(shù)可以有多種動(dòng)力模式選擇,其原因在于槽式聚光裝置可提供100度至500度中高溫?zé)嵩矗蔀椴煌?lèi)型的動(dòng)力機(jī)提供熱源,可以實(shí)現(xiàn)熱儲(chǔ)能。目前主要有以下幾種:
一、槽式太陽(yáng)能蒸汽朗肯循環(huán)熱發(fā)電技術(shù)
      槽式太陽(yáng)能蒸汽朗肯循環(huán)熱發(fā)電和燃煤熱發(fā)電技術(shù)除了熱源獲取方式和熱能存儲(chǔ)不同外,其余完全相同。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電根據(jù)循環(huán)介質(zhì)可進(jìn)一步區(qū)分為:
1、槽式太陽(yáng)能蒸汽朗肯循環(huán)熱發(fā)電技術(shù)

1)導(dǎo)熱油換熱、熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)
      西班牙安達(dá)索太陽(yáng)能熱發(fā)電站是歐洲首個(gè)槽式電站。安達(dá)索1號(hào)于2009年3月上網(wǎng)。 由于該電站地處高海拔(1100米)和半干旱地區(qū),每年可獲得2200千瓦時(shí)/平方米的直接輻射值。該電站共計(jì)3個(gè),每個(gè)規(guī)模為50兆瓦,共計(jì)150MW,具有7.5小時(shí)熔鹽儲(chǔ)能設(shè)施,總占地約200公頃,可為20多萬(wàn)人提供電力 。該電站列入歐盟科技創(chuàng)新計(jì)劃給予資助,開(kāi)創(chuàng)了歐洲建立商業(yè)太陽(yáng)能熱發(fā)電站之先河。具有標(biāo)志性。

      目前國(guó)際在建的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站幾乎全部采用該技術(shù),這是目前唯一經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)證明可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化發(fā)電的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。

2)、熔鹽換熱儲(chǔ)熱發(fā)電技術(shù)
意大利阿基米德公司5兆瓦太陽(yáng)能試驗(yàn)熱電廠首次使用熔鹽作為傳熱流體在西西里島啟動(dòng)。這是世界第一個(gè)采用太陽(yáng)能和熔鹽循環(huán)與燃汽發(fā)電互補(bǔ)的發(fā)電廠。工質(zhì)溫度在400-550度。同時(shí)可以?xún)?chǔ)存多達(dá)數(shù)小時(shí)的太陽(yáng)熱量。技術(shù)可行性已被ENEA公司證實(shí)。其弱點(diǎn)是為防止熔鹽凝固而造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓,必須與石化能源或其他能源互補(bǔ)。美國(guó)Halotechnics公司2009年接手美國(guó)桑迪亞實(shí)驗(yàn)室技術(shù)成果,開(kāi)發(fā)新型熔鹽,結(jié)晶點(diǎn)溫度65℃,氣化溫度500 ℃。計(jì)劃2011年完成中試,2012年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。預(yù)計(jì)該技術(shù)將對(duì)CSP技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。


二)槽式太陽(yáng)能直接蒸汽DSG熱發(fā)電技術(shù)

1、直接蒸汽發(fā)電Direct Steam Generation(DSG) 
該技術(shù)是通過(guò)太陽(yáng)輻射和聚光直接產(chǎn)生蒸汽用于驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
DSG實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在PSA進(jìn)行多年,但始終沒(méi)有工業(yè)化。 2011年3月31日德國(guó)航空航天中心DLR和西班牙公用事業(yè)公司Endesa在位于西班牙南部的Carboneras開(kāi)展了太陽(yáng)能直接蒸汽發(fā)電和能量?jī)?chǔ)存試驗(yàn)。這個(gè)設(shè)施的亮點(diǎn)是建立了一個(gè)有效的儲(chǔ)能新系統(tǒng)。參加試驗(yàn)的企業(yè)有Flagsol GmbH,MAN-Ferrostaal,Senior Bergh?fer GmbH,SCHOTT Solar CSP GmbH, Milenio Solar S.A. and Ed. Züblin AG. 。

2011年12月世界第一座商業(yè)化5MW直接蒸汽(DSG)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站在泰國(guó)北碧府投入使用。德國(guó)航天航空中心(DLR)和德國(guó)Solarlite公司提供技術(shù),由泰國(guó)太陽(yáng)能公司(TSE)投資和經(jīng)營(yíng)管理。該電站標(biāo)志著試驗(yàn)多年的直接蒸汽發(fā)電即DSG技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段,預(yù)示槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電將大幅度降低建造成本和發(fā)電成本。具有里程碑意義。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究證明,由于DSG裝置的集熱和發(fā)電配置比較簡(jiǎn)單,DSG技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì):
建立一個(gè)50兆瓦的CSP廠,投資總費(fèi)用可減少15%左右,電力成本可降低10-13%。 
由于DSG技術(shù)允許有更高的工作溫度,因此可提高熱轉(zhuǎn)換效率4%,同時(shí)降低流體循環(huán)熱損失。
由于不再使用帶有危險(xiǎn)性的HTFs(導(dǎo)熱油),因此可降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
由于換熱可不依賴(lài)于HTFs和熱交換器,蒸汽直接蓄熱具有了商業(yè)可行性,進(jìn)而可進(jìn)一步擴(kuò)大PT存儲(chǔ)容量。

2、與化石能源互補(bǔ)熱發(fā)電技術(shù)模式
美國(guó)Xcel能源的首個(gè)10兆瓦太陽(yáng)能與30兆瓦煤電混合電廠2010年在科羅拉多州正式運(yùn)營(yíng)。該電站是美國(guó)能源部科技創(chuàng)新計(jì)劃的一部分,由阿本格美國(guó)公司承擔(dān)。旨在提高熱電效率,減少煤炭使用,降低二氧化碳排放量,開(kāi)發(fā)新一代聚光器,測(cè)試太陽(yáng)能熱發(fā)電與燃煤發(fā)電互補(bǔ)的商業(yè)可行性。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將減少電廠大約百分之二,三的煤炭使用量,規(guī)模擴(kuò)大后減少百分之十。(實(shí)驗(yàn)裝置為8個(gè)“鳳凰槽”陣列)

3、熱儲(chǔ)能技術(shù)
實(shí)現(xiàn)熱儲(chǔ)能的關(guān)鍵在于儲(chǔ)熱媒介,已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用的技術(shù)是熔鹽儲(chǔ)熱。西班牙安達(dá)索1號(hào)采用硝酸鉀和硝酸鈉的混合物,結(jié)晶點(diǎn)230度,氣化點(diǎn)680度。使用熔鹽28500噸,滿足7.5小時(shí)無(wú)日照運(yùn)行。一般的儲(chǔ)能罐采用兩個(gè)罐,其中一個(gè)為冷罐,一個(gè)為熱罐。最新技術(shù)采用單罐躍層存儲(chǔ)。

二、槽式太陽(yáng)能中低溫有機(jī)朗肯(ORC)熱發(fā)電技術(shù)
美國(guó)可再生能源研究室NREL在2006年3月SR-550-39433報(bào)告中對(duì)2000年-2005年有關(guān)槽式太陽(yáng)能有機(jī)朗肯(ORC)電力系統(tǒng)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)學(xué)研究作了總結(jié),然而發(fā)展至今,槽式太陽(yáng)能有機(jī)朗肯熱發(fā)電技術(shù)并沒(méi)有突破性進(jìn)展,其關(guān)鍵在于近幾年出現(xiàn)的各種槽式太陽(yáng)能有機(jī)朗肯(ORC)熱發(fā)電裝置所采用的技術(shù)路線幾乎和地?zé)岚l(fā)電完全相同,其儲(chǔ)熱也只是簡(jiǎn)單的接入,沒(méi)有將有機(jī)朗肯(ORC)熱發(fā)電技術(shù)適應(yīng)中低溫工況和槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電具有儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)給予有機(jī)結(jié)合,因此槽式太陽(yáng)能有機(jī)朗肯(ORC)熱發(fā)電還不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模裝機(jī)。 

三、槽式太陽(yáng)能中低溫斯特林 熱發(fā)電技術(shù)
近年來(lái)斯特林熱發(fā)電技術(shù)有了新的發(fā)展,以氦氣為熱膨脹工質(zhì)的新型中低溫斯特林發(fā)電機(jī)的出現(xiàn),改寫(xiě)了斯特林技術(shù)只適用于高溫的歷史。線性斯特林發(fā)電機(jī)和雙缸、四缸機(jī)均可以在200-350度工況條件下工作,單機(jī)功率達(dá)1-30KW,效率達(dá)20-30%。廣泛應(yīng)用在家用燃?xì)鉅t、生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域。

實(shí)現(xiàn)槽式聚光和斯特林發(fā)電優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)
槽式太陽(yáng)能可以?xún)?chǔ)能,中低溫斯特林發(fā)電不消耗水。槽式聚光、儲(chǔ)能與斯特林發(fā)電一體化實(shí)現(xiàn)多能源互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)全天候發(fā)電,延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)數(shù)、降低槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電制造和發(fā)電成本,創(chuàng)造同化石能源競(jìng)爭(zhēng)的有利條件,實(shí)現(xiàn)能源替代。

本文根據(jù)太陽(yáng)能熱發(fā)電專(zhuān)家張建城的演講錄音整理。
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-----光熱發(fā)電所需逐日系統(tǒng)又因其技術(shù)含量高、精密度要求高,運(yùn)行穩(wěn)定性差,直接關(guān)系到整個(gè)電站的經(jīng)濟(jì)效益好壞,相當(dāng)于人的大腦、中樞神經(jīng),可靠成熟的方案及配套產(chǎn)品,尤其重要。在這個(gè)領(lǐng)域,飛浩電氣技術(shù)(上海)有限公司(聯(lián)系人:董永坡  17301727095  021-59170886  qq316864537   郵箱:Alex@fihoo.com.cn),因其專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富、國(guó)內(nèi)外均有其成熟案例,在業(yè)內(nèi)享有相當(dāng)聲譽(yù)。跟蹤系
2016-07-18 11:35:26
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