CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：20世紀(jì)30年代，陶氏化學(xué)（DOW）在全球首次生產(chǎn)出聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油，這種由73.5%的聯(lián)苯醚和26.5%的聯(lián)苯組成的導(dǎo)熱油最早被商業(yè)化應(yīng)用于1980年代美國(guó)開發(fā)的SEGS槽式光熱電站上。而直到30年后的今天，以DowthermA和首諾Therminol?VP-1為代表的聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油依然是槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)中最常用的傳熱介質(zhì)。

　　但聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油真的就是最適合槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)用的傳熱介質(zhì)嗎？傳統(tǒng)槽式系統(tǒng)最高運(yùn)行溫度不超過400°C的缺陷事實(shí)上已經(jīng)阻礙了槽式技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展；聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油在400°C的長(zhǎng)期運(yùn)行環(huán)境下將發(fā)生裂解而導(dǎo)致變質(zhì)，其12°C的高結(jié)晶點(diǎn)在中國(guó)西部的寒冷氣候環(huán)境下也可能給電站運(yùn)行造成一些麻煩。雖然這些缺憾并不足以影響槽式電站的實(shí)際運(yùn)行，但我們依然希望能盡可能地彌補(bǔ)這些缺憾。

　　為提升槽式電站的效率，改變傳熱介質(zhì)是最直接有效的方式，于是，熔鹽槽式技術(shù)獲得了一定程度的推廣，但其商業(yè)化應(yīng)用仍阻礙重重。那么，除了熔鹽之外，有沒有一種更合適的導(dǎo)熱油產(chǎn)品可以在更廣的溫度區(qū)間內(nèi)運(yùn)行？從而提高槽式系統(tǒng)的運(yùn)行效率，有沒有一種更為穩(wěn)定的導(dǎo)熱油可以經(jīng)受超過400°C的長(zhǎng)期高溫考驗(yàn)而不易發(fā)生變質(zhì)？有沒有一種結(jié)晶點(diǎn)更低的導(dǎo)熱油產(chǎn)品能更適應(yīng)中國(guó)西部特殊的光熱電站開發(fā)環(huán)境？

　　答案到目前為止依然是未知的。但是，一種有機(jī)硅導(dǎo)熱油或即將在中國(guó)進(jìn)行其首次商業(yè)化應(yīng)用嘗試，國(guó)家首批20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目之一的龍騰光熱甘肅玉門50MW槽式光熱電站擬采用新一代硅油作為傳熱介質(zhì)，如若成功，或?qū)⒊删筒凼郊夹g(shù)在傳熱介質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用上的里程碑。

　　DLR對(duì)有機(jī)硅導(dǎo)熱油的試驗(yàn)結(jié)論

　　在SolarPACES2014大會(huì)上，德國(guó)宇航中心（DLR）太陽能研究所對(duì)德國(guó)瓦克化學(xué)公司（Wacker Chemie AG）研發(fā)的一款名為Helisol?5的有機(jī)硅導(dǎo)熱油作了一個(gè)專題報(bào)告，該報(bào)告基于一系列的實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了在理論上相對(duì)可信的數(shù)據(jù)和結(jié)論。

　　報(bào)告顯示，DPO/BP（聯(lián)苯聯(lián)苯醚）和Helisol?5被同樣加熱到465°C，DPO/BP在數(shù)天內(nèi)生成了相當(dāng)數(shù)量的焦炭狀物質(zhì)，而Helisol?5僅僅從無色變成了黃色而沒有生成任何的降解產(chǎn)物。這表明有機(jī)硅導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性和耐高溫性有更佳表現(xiàn)。

　　有機(jī)硅導(dǎo)熱油的工作溫度上限要比傳統(tǒng)的聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油高出50攝氏度左右，約為450°C。工作上限溫度的提高意味著其可以獲得更高溫度的蒸汽，汽輪機(jī)的發(fā)電效率也將隨之提高，這也是有機(jī)硅導(dǎo)熱油相對(duì)聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油的主要優(yōu)勢(shì)。

　　但在長(zhǎng)期高溫的運(yùn)行環(huán)境下，無論是聯(lián)苯聯(lián)苯醚還是有機(jī)硅油，其都將出現(xiàn)不同程度的裂解，析出部分低沸點(diǎn)物質(zhì)和部分氣體。這種情況下我們需要考量的是哪種導(dǎo)熱油的裂解程度更低。

　　DLR的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是這樣描述的，“在1340小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間下，425攝氏度的Helisol?5與400攝氏度下的DPO/BP生成的氫氣量相當(dāng)。但在更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間后，Helisol?5生成的氫氣量顯著低于DPO/BP。”（如下圖）

　　高溫運(yùn)行環(huán)境下，析出的氣體和低沸點(diǎn)物質(zhì)在一定時(shí)間內(nèi)必須與HTF分離。光熱電站的HTF系統(tǒng)都包含一套再生系統(tǒng)用于分離降解導(dǎo)熱油的析出物，補(bǔ)充新的導(dǎo)熱油。DPO/BO必須去除苯氣體等物質(zhì)，有機(jī)硅油則需要移除有機(jī)硅烷等。盡管DPO/BO僅僅在400攝氏度下進(jìn)行測(cè)試，但是其生成的析出物的量卻是425攝氏度下的Helisol?5的8倍之多。DLR的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用有機(jī)硅導(dǎo)熱油，對(duì)于HTF系統(tǒng)的后續(xù)維護(hù)，要簡(jiǎn)單很多。

　　除了擁有更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，有機(jī)硅導(dǎo)熱油的結(jié)晶點(diǎn)低至零下30攝氏度，凝固點(diǎn)為零下50攝氏度，這是其更適合中國(guó)光熱電站開發(fā)環(huán)境的最大優(yōu)勢(shì)。中國(guó)西部的晝夜溫差極大，有的地區(qū)的夜間最低溫度甚至低于零下40攝氏度，而聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油的結(jié)晶點(diǎn)在零上12攝氏度，導(dǎo)熱油在這種溫度下極易發(fā)生結(jié)晶甚至凝固。雖然可以采用補(bǔ)燃或電伴熱的方式來維持導(dǎo)熱油的溫度不至于跌至結(jié)晶點(diǎn)以下，但這又必然增加運(yùn)維難度和費(fèi)用。而采用有機(jī)硅導(dǎo)熱油則不存在這樣的問題。

　　另外值得關(guān)注的一個(gè)問題是，導(dǎo)熱油是一種較易燃燒的物質(zhì)，雖然在光熱發(fā)電的歷史上出現(xiàn)導(dǎo)熱油燃燒導(dǎo)致系統(tǒng)遭受重大損毀的案例很少（目前經(jīng)證實(shí)的僅有SEGS1電站因?qū)嵊腿紵龑?dǎo)致導(dǎo)熱油儲(chǔ)熱系統(tǒng)損毀），但其可能引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)仍不得不防。

　　德國(guó)檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV NORD于2014年一月出具的一份關(guān)于Helisol?5有機(jī)硅導(dǎo)熱油的燃燒測(cè)試報(bào)告顯示，與DOWTHERMA導(dǎo)熱油相比，Helisol?5導(dǎo)熱油在燃燒后，其焰心周圍會(huì)很快被析出的二氧化硅包圍，形成一道防火墻，防止導(dǎo)熱油爆炸導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)損毀。而DOWTHERMA一旦局部燃燒，將很難控制其蔓延。

　　經(jīng)濟(jì)性是一種新產(chǎn)品取代舊產(chǎn)品必須面臨的市場(chǎng)考量，更佳的產(chǎn)品性能并不足以改變市場(chǎng)，其同時(shí)需要更佳的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)。

　　在有機(jī)硅導(dǎo)熱油尚無商業(yè)化應(yīng)用案例的當(dāng)下，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估只能基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的理論分析，這與實(shí)際的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)可能會(huì)存在一些出入，但其仍可以作為指導(dǎo)我們是否可以“試用”有機(jī)硅導(dǎo)熱油這種新產(chǎn)品的重要參考。

　　在DLR的分析中，其以Helisol?5、DPO/BP、HITEC（熔鹽）為分析對(duì)象，模擬了采用三種不同的傳熱介質(zhì)對(duì)電站經(jīng)濟(jì)性帶來的影響。以一個(gè)采用標(biāo)準(zhǔn)Eurotrough的50MW槽式光熱電站為例，使用DPO/BP和Helisol?5的電站在光場(chǎng)的具體投資成本（包括HTF系統(tǒng)）上是相同的，比使用熔鹽的系統(tǒng)略低。但整體而言，由于Helisol?5的工作溫度被設(shè)定為430°C，而DPO/BP為393°C，更高的溫度帶來了更大的集熱量和儲(chǔ)熱能力，同等光場(chǎng)投資下，Helisol?5可以顯著提升后端發(fā)電系統(tǒng)的效率和發(fā)電量，從而降低度電成本。

　　最終結(jié)果表明，與使用聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油相比，使用Helisol?有機(jī)硅導(dǎo)熱油將能夠降低約5%的LCOE，這個(gè)值適用于不同地點(diǎn)和不同的電廠規(guī)模。雖然使用熔鹽直接傳熱技術(shù)可以帶來更大的LCOE削減，但直接熔鹽技術(shù)目前還存在易凍堵、集熱管技術(shù)瓶頸等難以商業(yè)化應(yīng)用的壁壘。

　　DLR在上述報(bào)告中還稱，對(duì)比Helisol?5、DPO/BP和HITEC熔鹽三種不同介質(zhì)的年度性能模擬已經(jīng)在不同的地點(diǎn)展開。

　　有機(jī)硅導(dǎo)熱油相對(duì)而言仍是一種新生產(chǎn)品，其雖然存在上述多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，但也存在比熱容過低、價(jià)格較高等缺點(diǎn)。雖然DLR給出了一個(gè)客觀的基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的分析結(jié)果，證明有機(jī)硅導(dǎo)熱油可能是一種可行的替代選擇。但僅僅靠這個(gè)結(jié)果還難以打開這種產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用之門。

　　在實(shí)際的工程應(yīng)用上，瓦克化學(xué)的有機(jī)硅導(dǎo)熱油目前已經(jīng)在龍騰位于內(nèi)蒙烏拉特中旗的600米槽式集熱回路上進(jìn)行了一段時(shí)間的測(cè)試運(yùn)行，這或許也是龍騰光熱可能將有機(jī)硅導(dǎo)熱油應(yīng)用于其玉門商業(yè)化光熱示范電站上的主要原因。