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簡析六種光熱發電技術路線及其對應的國內在建代表性項目
發布者:wwh | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 2216查看 | 2018-11-29 09:37:52    

CSPPLAZA光熱發電網報道:目前,光熱發電行業在國內屬于公認的朝陽行業,但從發展成熟度角度來說,光熱發電行業仍處于發展的初級階段,這從多種不同技術路線并行發展并不斷創新的現狀就可窺見一斑。


從基本發電原理來看,光熱發電裝置均是將太陽能聚集起來,加熱工質,熱先通過汽輪機或其它設備轉換成機械能,然后轉換成電能。當前談到光熱發電,人們熟知的技術路線一般指塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四種,但隨著行業的不斷發展進步,又因傳儲熱介質、儲熱方式、聚光方式的差異而呈多元化態勢。


僅中國目前有實質性推進的幾個示范項目,就采用了槽式導熱油傳熱熔鹽儲熱、槽式熔鹽傳儲熱、熔鹽塔式、二次反射塔式、熔鹽菲涅爾、類菲涅爾混凝土儲熱六種技術路線。


中國光熱發電行業未來是否能夠像光伏一樣實現大規模爆發尚不確定,但其很大程度上要由正在推進的十幾個示范項目的建設和運行效果決定。事實上,示范項目的推進過程其實就是各種技術路線的驗證過程,從行業發展角度來說則是技術路線的篩選和優化過程。


通過示范,哪種技術路線能夠脫穎而出并“一統江湖”尚不得而知,本文簡要對比一下幾種光熱發電技術路線特點并盤點各技術路線對應的國內在建代表性項目。


一、槽式導熱油傳熱熔鹽儲熱


1、特點:


國際范圍內目前公認發展最為成熟的一種技術路線,可以說是現有光熱發電技術路線當中技術成熟度和商業化驗證程度最高的,該技術使用拋物面槽型聚光器和集熱管;采用合成導熱油、熔鹽等作為工作介質的雙回路系統技術已經非常成熟。


2、中國在推進示范項目:


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圖:中廣核德令哈50MW導熱油槽式光熱發電項目(已正式并網投運)


烏拉特中旗100MW導熱油槽式光熱發電項目、中海陽玉門東鎮50MW導熱油槽式光熱發電項目、玉門龍騰50MW有機硅油槽式光熱發電項目(與前三個采用了傳統聯苯聯苯醚導熱油項目不同的是,該項目采用硅油作為介質,運行溫度更高,但效果有待商業化項目進行驗證)


二、槽式熔鹽傳儲熱


1、特點:


該技術更具創新性,傳儲熱介質均為熔鹽,實現傳熱與蓄熱工質合二為一。一方面可以避免導熱油與熔鹽換熱產生的熱損失,同時系統工作溫度也更高,可以提升進汽輪機蒸汽溫度,進而提高發電效率。但該技術對集熱管等部分關鍵裝備以及系統運行整體安全性提出了較高要求,目前仍處于示范驗證階段。


2、中國在推進示范項目:


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圖:金釩阿克塞50MW熔鹽槽式光熱發電項目(在建的全球最大的商業化熔鹽槽式光熱電站)


三、熔鹽塔式


1、特點:


一種當前全球范圍內公認極具潛力的技術路線,由于采用熔鹽作為介質,相比常規槽式導熱油光熱發電技術,系統工作溫度更高,發電效率也更高,同時節省了導熱油工藝,工藝流程更加簡化,閥門管路更加簡單,更易運維,整個系統也更加緊湊。但已建成投運的商業化項目較少,目前該技術仍有待通過更多商業化案例發展成熟并進一步優化。


2、中國在推進示范項目:


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圖:中控德令哈50MW熔鹽塔式光熱發電項目(在建中,預計今年底前可正式投運)


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圖:首航節能敦煌100MW熔鹽塔式光熱發電項目(在建中,預計今年底前可正式投運)


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圖:中電工程哈密50MW熔鹽塔式光熱發電項目(在建中,吸熱塔外筒壁已順利結頂)


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圖:中電建青海共和熔鹽50MW塔式光熱發電項目(在建中,吸熱塔已順利封頂)


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圖:魯能海西州格爾木50MW塔式熔鹽光熱發電項目(在建中,定日鏡立柱樁基施工和汽輪發電機基礎混凝土澆筑已順利完成)


四、二次反射塔式


1、特點:


在常規塔式一次反射聚光基礎上進行了創新,在一次反射塔式聚光系統的焦點處安裝所需的光學元件,用以改變一次系統匯聚后光線的傳播方向,將光線反射到地面吸熱器。與常規塔式電站最主要的不同在于吸熱器位于地面,塔架上布置二次反射裝置,即通過在高空塔架上布置二次反射裝置,將太陽光經定日鏡反射到二次反射裝置,再經二次反射裝置聚焦位于地面的吸熱器上。


這一創新使光線傳播距離較一次反射系統增加,但輸熱管道的距離卻縮短,相比一次塔式反射系統,二次反射塔式技術鏡場年均光學效率相對略微降低,吸熱器效率及管道效率顯著增加,其它因素變化不大。


2、中國在推進示范項目:


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圖:玉門鑫能50MW熔鹽塔式光熱發電項目(在建的全球首個基于二次反射的商業化塔式電站,目前1號鏡場正在調試,2號-5號模塊正在建設)


五、熔鹽菲涅爾


1、特點:


常規的菲涅爾光熱發電技術結構簡單、傳動機構簡單且易于操作、集熱器可以采用廉價鋼管,不需要造價高昂的支架,也不需要槽式反射鏡那樣的面型精度,建設成本相對較低;其主要劣勢是因為聚光比較低而無法達到更高的運行溫度,以實現更高的系統發電效率,并為配置儲熱系統提供可行性。


熔鹽菲涅爾技術則在常規菲涅爾技術基礎上進一步創新,與槽式熔鹽傳儲熱技術路線類似,通過采用沸點更高的熔鹽作為介質,可提升系統工作溫度和發電效率,目前也正處于示范驗證階段。


2、中國在推進示范項目:


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圖:蘭州大成敦煌50MW熔鹽菲涅爾式光熱發電項目(在建中,已進入大規模施工階段)


六、類菲涅爾混凝土儲熱


1、特點:


該技術路線極具顛覆性,采用了中國企業北京兆陽光熱技術有限公司創新型的東西軸斜面陣列高倍聚光系統、水工質過熱蒸汽傳熱系統和固態混凝土儲熱系統,目前已建成的華強兆陽張家口一號15MW光熱電站已實現24小時連續發電。


2、中國在推進示范項目:


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圖:華強兆陽張家口50MW水工質菲涅爾光熱發電項目(上圖為已建成的華強兆陽張家口一號15MW光熱電站,50MW項目尚未開建)

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