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                          儲熱型光熱發電有望贏得未來市場競爭

                          “在高度競爭的市場環境中,太陽能光熱發電需要更突出其獨特的“賣點”才可能贏得市場。”SkyFuel公司CEO兼創始人Arnold Leitner如是表示,他日前撰文分享了他對光熱發電儲熱技術的重要性的理解,主要從能量密度和使用壽命兩個方面進行了分析。

                            CSPPLAZA光熱發電網報道:在過去幾年內,光熱發電產業的發展面臨著一系列巨大的挑戰。以2008年雷曼兄弟破產為標志,全球經濟陷入崩潰,這直接導致最大光熱發電市場西班牙的經濟陷入衰落,從而成為西班牙光熱發電市場死掉的誘因。

                            但光熱發電產業面臨的主要問題目前已不能主要歸結為經濟問題,在五年之前,中國光伏發電產品的價格開始逐年地迅猛下跌,這使得大規模開發光伏電站的經濟可行性日漸顯現,直接壓制了以大規模電站開發為優勢的光熱發電產業的發展。今天,大規模光伏電站的投標電價已經降至9美分/kWh(以加州市場為例),且該價格為恒定值。

                            全球裝機容量最高、技術最為成熟的是槽式光熱發電,其主流技術路線為采用導熱油傳熱、熔鹽儲熱。受光伏發電價格下跌沖擊最大的就是以導熱油為傳熱介質的槽式光熱發電,其在全球市場上與光伏發電相比在價格上已經沒有任何競爭力,以同樣的配置單軸跟蹤系統的槽式光熱電站和光伏電站類比,光熱發電的度電最優化成本為12.5美分/kWh,比光伏發電要高出一大截。雖然基于導熱油的熱慣性和儲熱技術的應用,導熱油為介質的槽式電站可提供更為平滑的電力輸出,但這些優點不足以抵消在競爭性詢價中,其比光伏發電要高出一大截的缺點。

                            但CSP與PV相比的關鍵“賣點”到今天為止依然是其廉價的可存儲能力,但在此方面,導熱油為介質的槽式技術受到的挑戰很大,因為導熱油的進出口油溫溫差僅在100攝氏度左右,這將需要耗費大量的儲熱介質。

                            雖然西班牙已經建設了多個帶儲熱的槽式電站,美國在建的280MW的Solana槽式光熱電站也將配備6小時儲熱。但儲熱技術的應用只有在溫差達到270度左右時才更有意義,這時的儲熱介質的消耗量和成本要比一般的槽式技術(溫差在100度左右)低兩倍左右。

                            商業化方面,目前僅僅有一種儲熱介質得以應用,即由60%硝酸鈉和40%硝酸鉀組成的熔鹽,下面以熔鹽為例分析儲熱的價值所在。

                            在典型的熔鹽塔式熱發電系統中,低溫端溫度在275攝氏度,高溫端溫度在550攝氏度,即溫差在275攝氏度時,在此條件下,一立方米的熔鹽可儲熱677兆焦耳,如果我們假設熱循環效率為95%,熱電轉換效率為40%,677兆焦耳就相當于存儲電能75kWh,而美國2010年人均每天耗電量為37kWh,這相當于兩個美國人的日耗電量。

                            我們假設利用抽水蓄能存儲同樣多的電能,假定抽水蓄能電站的循環效率為80%,那么需要多高的落差以使一立方米的水存儲同樣多的能量呢?在回答這個問題之前,我們先來看一下熔鹽儲能與電池儲能的對比分析。

                            從能量密度上來看,以我的舊麥金塔(Macintosh)筆記本電腦為例,其中裝配的鋰電池可存儲電能為60Wh,體積約220立方厘米大小,鋰電池的儲電能力要遠高于其它電池,以我桌子上的一個保溫瓶的體積為例,其大小約為1公升,如果填充為熔鹽,儲電能力可達78Wh,以此推算,采用廉價的熔鹽僅比目前最好用的鋰電池的用量高出四倍,成本上要大大降低。

                            從使用壽命上來看,目前我所用的麥金塔電腦已經幾乎不能充電,雖然我遵循蘋果公司的建議在每一次充電時都對其完全充放電,但在使用5年后、少于1000次的充放電循環后已經幾乎不能使用。而對于熔鹽來說,在1000次的循環后,將會出現什么樣的退化呢?答案是一點也不,這是因為儲熱相對儲電要簡單的多,就如我爺爺的熱水瓶到今天為止依然可以保溫。儲熱材料的可利用時長遠遠大于儲電。

                            回到最初的問題上去,我們如果利用抽水蓄能需要將水抽多高呢?答案是令你吃驚的33公里,奧地利極限運動員Felix Baumgartner也不過從40公里的高空中成功跳下而已。

                            另外需要指出的是,在太陽能電站開發的沙漠地帶,水資源極為寶貴,利用抽水蓄能是不現實的,而利用鋰電池儲電在成本上也脫離實際的需求。那里充滿了沙石,也有觀點提議說利用重力儲能,但要將沙石調至高空,難度是很大的,相比來看,熔鹽仍然是最好的解決方案。

                            總的來看,儲熱是電力存儲的強大媒介,其循環效率極高,耗量從用量上來看僅僅是電池的五倍,成本卻要低很多,而且儲熱介質的可利用時間長。這都使配儲熱的光熱發電有望贏得未來。

                           

                           

                          文章來源:CSP

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