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多模式槽式太阳能光热发电技术

2015-02-09 19:18:59来源:互联网浏览: 评论:0

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  槽式太阳能热发技术可以有多种动力模式选择,其原因在于槽式聚光装置可提供100度至500度中高温热源,可为不同类型的动力机提供热源,可以实现热储能。目前主要有以下几种:

  一、槽式太阳能蒸汽朗肯循环热发电技术

  槽式太阳能蒸汽朗肯循环热发电和燃煤热发电技术除了热源获取方式和热能存储不同外,其余完全相同。槽式太阳能热发电根据循环介质可进一步区分为:

  1、槽式太阳能蒸汽朗肯循环热发电技术1)导热油热、熔盐储热技术。

  西班牙安达索太阳能热发电站是欧洲首个槽式电站。安达索1号于2009年3月上网。 由于该电站地处高海拔(1100米)和半干旱地区,每年可获得2200千瓦时/平方米的直接辐射值。该电站共计3个,每个规模为50兆瓦,共计150MW,具有7.5小时熔盐储能设施,总占地约200公顷,可为20多万人提供电力 。该电站列入欧盟科技创新计划给予资助,开创了欧洲建立商业太阳能热发电站之先河。具有标志性。

  目前国际在建的槽式太阳能热发电站几乎全部采用该技术,这是目前唯一经过实际考验证明可以实现工业化发电的太阳能热发电技术。2)、熔盐换热储热发电技术意大利阿基米德公司5兆瓦太阳能试验热电厂首次使用熔盐作为传热流体在西西里岛启动。这是世界第一个采用太阳能和熔盐循环与燃汽发电互补的发电厂。工质温度在400-550度。同时可以储存多达数小时的太阳热量。技术可行性已被ENEA公司证实。其弱点是为防止熔盐凝固而造成整个系统瘫痪,必须与石化能源或其他能源互补。

  美国Halotechnics公司2009年接手美国桑迪亚实验室技术成果,开发新型熔盐,结晶点温度65℃,气化温度500 ℃。计划2011年完成中试,2012年实现产业化。预计该技术将对CSP技术发展产生重要影响。二)槽式太阳能直接蒸汽DSG热发电技术1、直接蒸汽发电Direct Steam Generation(DSG) 该技术是通过太阳辐射和聚光直接产生蒸汽用于驱动汽轮发电机发电。DSG实验已经在PSA进行多年,但始终没有工业化。

  2011年3月31日德国航空航天中心DLR和西班牙公用事业公司Endesa在位于西班牙南部的Carboneras开展了太阳能直接蒸汽发电和能量储存试验。这个设施的亮点是建立了一个有效的储能新系统。参加试验的企业有Flagsol GmbH,MAN-Ferrostaal,Senior Bergh?fer GmbH,SCHOTT Solar CSP GmbH, Milenio Solar S.A. and Ed. Züblin AG. 。2011年12月世界第一座商业化5MW直接蒸汽(DSG)槽式太阳能热发电站在泰国北碧府投入使用。德国航天航空中心(DLR)和德国Solarlite公司提供技术,由泰国太阳能公司(TSE)投资和经营管理。该电站标志着试验多年的直接蒸汽发电即DSG技术正式进入商业应用阶段,预示槽式太阳能热发电将大幅度降低建造成本和发电成本。具有里程碑意义。

  经实验研究证明,由于DSG装置的集热和发电配置比较简单,DSG技术具有明显优势:建立一个50兆瓦的CSP厂,投资总费用可减少15%左右,电力成本可降低10-13%。 由于DSG技术允许有更高的工作温度,因此可提高热转换效率4%,同时降低流体循环热损失。由于不再使用带有危险性的HTFs(导热油),因此可降低环境风险。由于换热可不依赖于HTFs和热交换器,蒸汽直接蓄热具有了商业可行性,进而可进一步扩大PT存储容量。

  2、与化石能源互补热发电技术模式美国Xcel能源的首个10兆瓦太阳能与30兆瓦煤电混合电厂2010年在科罗拉多州正式运营。该电站是美国能源部科技创新计划的一部分,由阿本格美国公司承担。旨在提高热电效率,减少煤炭使用,降低二氧化碳排放量,开发新一代聚光器,测试太阳能热发电与燃煤发电互补的商业可行性。该项目预计将减少电厂大约百分之二,三的煤炭使用量,规模扩大后减少百分之十。(实验装置为8个“凤凰槽”阵列)

  3、热储能技术实现热储能的关键在于储热媒介,已经商业应用的技术是熔盐储热。西班牙安达索1号采用硝酸钾和硝酸钠的混合物,结晶点230度,气化点680度。使用熔盐28500吨,满足7.5小时无日照运行。一般的储能罐采用两个罐,其中一个为冷罐,一个为热罐。最新技术采用单罐跃层存储。

  二、槽式太阳能中低温有机朗肯(ORC)热发电技术美国可再生能源研究室NREL在2006年3月SR-550-39433报告中对2000年-2005年有关槽式太阳能有机朗肯(ORC)电力系统优化和经济学研究作了总结,然而发展至今,槽式太阳能有机朗肯热发电技术并没有突破性进展,其关键在于近几年出现的各种槽式太阳能有机朗肯(ORC)热发电装置所采用的技术路线几乎和地热发电完全相同,其储热也只是简单的接入,没有将有机朗肯(ORC)热发电技术适应中低温工况和槽式太阳能热发电具有储能的优势给予有机结合,因此槽式太阳能有机朗肯(ORC)热发电还不能实现大规模装机。

  三、槽式太阳能中低温斯特林。热发电技术近年来斯特林热发电技术有了新的发展,以氦气为热膨胀工质的新型中低温斯特林发电机的出现,改写了斯特林技术只适用于高温的历史。

  线性斯特林发电机和双缸、四缸机均可以在200-350度工况条件下工作,单机功率达1-30KW,效率达20-30%。广泛应用在家用燃气炉、生物质发电领域。实现槽式聚光和斯特林发电优势互补槽式太阳能可以储能,中低温斯特林发电不消耗水。槽式聚光、储能与斯特林发电一体化实现多能源互补,实现全天候发电,延长发电时数、降低槽式太阳能热发电制造和发电成本,创造同化石能源竞争的有利条件,实现能源替代。本文根据太阳能热发电专家张建城的演讲录音整理。

 

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