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美研發(fā)高能量密度儲熱系統(tǒng)以提高塔式光熱電站效率

發(fā)布者：本網(wǎng)記者Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評論 | 5854查看 | 2015-12-28 11:47:00

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：在得到美國能源部最近一次的資金支持后，美國南方研究院計劃到2017年10月利用其高溫儲熱技術(shù)建成一座裝機1MWth的新型儲熱示范項目。

　　據(jù)悉，上述由阿拉巴馬州研究人員負責開發(fā)的研發(fā)項目只是美國能源部在今年9月份實施SunShot計劃撥款3200萬美元支持的14個研究項目之一。SunShot計劃希望通過支持該項目來找到解決光熱電站子系統(tǒng)瓶頸的辦法，進一步降低發(fā)電成本。

圖：美國SunShot計劃制定的光熱發(fā)電成本下降目標

　　SolarReserve公司收到200萬美元的撥款支持來研發(fā)基于超臨界二氧化碳循環(huán)的儲熱系統(tǒng)，精制和定制的加強型氧化鈣在平行板換熱器中可進行可逆的碳化反應(yīng)。

　　負責該項目的SolarReserve公司首席研究員Santosh Gangwal表示，該系統(tǒng)可應(yīng)用于塔式光熱發(fā)電項目，相比目前的技術(shù)儲熱能量密度可以有明顯提高。

　　Gangwal說：“我們的研發(fā)項目基于一種非常干凈且簡單的反應(yīng)原理，沒有復雜的副反應(yīng)。本項目的關(guān)鍵就在于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)的完整性，除了氧化鈣，還有其它一些添加成分，共同保證反應(yīng)物整體架構(gòu)的完整和穩(wěn)定性?！?/div>

　　據(jù)Gangwal介紹，因為該系統(tǒng)的能量密度很高，所以相比熔鹽系統(tǒng)體積會小得多，同樣的儲熱容量體積只有熔鹽儲熱系統(tǒng)六分之一大小。

　　目前光熱電站所使用的汽輪機和常規(guī)熱發(fā)電站一樣，是一項相對比較成熟的技術(shù)，但因為系統(tǒng)運行溫度一般在480℃以內(nèi)，所以系統(tǒng)效率會因此受到限制。而SolarReserve公司的新型儲熱系統(tǒng)已經(jīng)完成了實驗室認證，系統(tǒng)運行溫度可達750℃左右。

　　據(jù)Gangwal介紹，通過使用超臨界二氧化碳循環(huán)，系統(tǒng)熱電轉(zhuǎn)換效率可以提高到50%左右，相比常規(guī)蒸汽循環(huán)的效率可提高10%左右。

　　據(jù)悉，SolarReserve公司所研發(fā)的儲熱系統(tǒng)所使用的吸附劑材料來源于一種低成本的原料，該公司研究人員相信，他們的儲熱系統(tǒng)可以儲熱成本降低到13美元-15 /KWth，完全可以滿足美國能源部SunShot規(guī)劃的到2020儲熱成本下至15美元/KWth的目標。

　　多方研究高溫熱處理系統(tǒng)

　　目前，在SunShot計劃的支持下，幾乎所有參與美國光熱發(fā)電項目的光熱企業(yè)都在開發(fā)與高溫系統(tǒng)相關(guān)的各種組成元素。

圖：與高溫儲熱系統(tǒng)相關(guān)的美國研發(fā)項目統(tǒng)計

　　例如，西班牙Abengoa正在投資研發(fā)和優(yōu)化可滿足高溫傳熱介質(zhì)使用的集熱器，而SolarReserve也在投資開發(fā)運行溫度可達750℃的陶瓷集熱器。

　　SolarReserve項目聯(lián)合首席研究員Tim Hansen表示：“現(xiàn)在關(guān)于超臨界二氧化碳運行系統(tǒng)的各個組成元素都有企業(yè)在研究，只是研究階段不同罷了，但最終都將走向示范。我們的存儲組件其中一個組成元素，熱交換器是一項，成套電站設(shè)備也是一項，但關(guān)鍵是這些不同的組成元素的研發(fā)工作如何進入下一個階段，如何將它們集成到未來的電廠?！?/div>

　　此外，這些研究項目的開展也將為一系列相關(guān)企業(yè)提供成長機會，包括吸附劑制造商，傳儲熱設(shè)備制造商，熱交換器供應(yīng)商和高壓泵供應(yīng)商。

　　努力實現(xiàn)商業(yè)化

　　到2016年10月, SolarReserve將擴大其示范項目規(guī)模，需要與實驗室系統(tǒng)一樣的吸附劑材料一噸以上。

　　SolarReserve能源和環(huán)境副總裁Bill Grieco 表示：“我們正在與吸附劑制造商和提供商一起交流，希望能夠擴大符合我們需要的專屬吸附劑的產(chǎn)量。技術(shù)和商業(yè)化發(fā)展的一個重要部分是要能夠驅(qū)動制造商和供應(yīng)商開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足相關(guān)部件和材料的生產(chǎn)和供應(yīng)?！?/div>

　　據(jù)悉，SolarReserve計劃到2017年10月建設(shè)完成一座1MWth的存儲系統(tǒng),同時裝機10-50MW的商業(yè)化演示項目的建設(shè)計劃也在合作談判中。

　　經(jīng)SolarReserve方面介紹，針對其儲熱系統(tǒng)的商業(yè)化部署計劃安排到了2021年，Abengoa、SolarReserve和Masdar等塔式光熱電站開發(fā)商都是該技術(shù)商業(yè)化推廣的合作候選人，有望通過技術(shù)參與或授權(quán)許可等形式達成合作。

　　Abengoa美國公司總經(jīng)理Fred Redell表示：“按照精心策劃的示范計劃,該技術(shù)有望很快實現(xiàn)商業(yè)化。如果這項新技術(shù)成功的話,不僅比目前儲熱系統(tǒng)更便宜，而且還可以把更高效的超臨界二氧化碳循環(huán)應(yīng)用到光熱系統(tǒng),從而可以進一步削減光熱發(fā)電的成本。”

　　來自SolarReserve的Grieco表示,研究小組將會仔細考慮并選擇出該技術(shù)走向商業(yè)化的最佳路徑。他說：“未來幾年我們的主要任務(wù)是確定該技術(shù)該如何更好地實現(xiàn)商業(yè)化，同時美國政府提供的強有力的資金也是對我們的極大支持?！?/div>

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