儲能型菲涅爾技術(shù)的多元化選擇
從單一走向多元,似乎是事物發(fā)展的必經(jīng)過程,光熱發(fā)電行業(yè)亦是如此,經(jīng)過三十余年的發(fā)展演變,其技術(shù)路線呈多樣化發(fā)展。法國CNIM集團旗下公司SUNCNIM日前開工建設了一個9MW的水工質(zhì)菲涅爾項目,配4小時儲能,不同的是,其并未選用最為常見的熔鹽工質(zhì)作儲熱介質(zhì),而是選擇了水蒸氣儲熱。
9MW商業(yè)化項目已開工
SUNCNIM太陽能公司是由CNIM集團與法國國家投資銀行(Bpifrance)于2015年合資成立的“工業(yè)項目公司”,其宣布建設的上述9MW項目在今年10月份獲得6000萬歐元的融資后即開工建設。
在熔鹽工質(zhì)大行其道的今天,SUNCNIM為何依然堅持選用水工質(zhì),甚至將其作為儲熱工質(zhì)。SUNCNIM總經(jīng)理Sylvain LEGRAND在接受CSPPLAZA記者采訪時表示,“事實上,截至目前,世界上還沒有一座商業(yè)化規(guī)模的菲涅爾熔鹽直接傳儲熱光熱發(fā)電站建成,所以這一解決方案并未經(jīng)過實際驗證。我們認為,在現(xiàn)階段,就菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)路線而言,熔鹽更適合用作儲熱介質(zhì),由于系統(tǒng)的管路繁復,將熔鹽作為傳熱介質(zhì)還需要解決凝固堵塞等問題。”
“當然,我們承認熔鹽的傳熱性能比水更佳,而且能夠達到更高的工作溫度,從這個角度出發(fā),其或許會成為光熱發(fā)電行業(yè)的未來也未可知。但對比熔鹽直接傳儲熱技術(shù),我們的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在成本低、靈活度高及風險小。由于系統(tǒng)的設計理念更為簡單,建設和后期運維成本都大大降低”。SUNCNIM工程總監(jiān)Christophe LEHAUT進一步補充說。
另一個原因是,“我們選擇水工質(zhì),還在于CNIM集團曾是蒸汽鍋爐的設計者和供應商,換言之,光熱發(fā)電市場不是我們涉足的唯一領域,我們還面向工礦、煉油等企業(yè)直接供應蒸汽。”Christophe LEHAUT對CSPPLAZA記者說道。
“坦白說,如何高效經(jīng)濟地生產(chǎn)并供應蒸汽,才是我們的出發(fā)點。這也是我們開發(fā)太陽能-燃氣聯(lián)合循環(huán)電站(ISCC)的主要原因之一。”SUNCNIM市場及業(yè)務部總監(jiān)Paulo MORGADO說。
圖:SUNCNIM在法國比利牛斯山LIo地區(qū)正在建設的9MW項目
目前,這個9MW的商業(yè)化水工質(zhì)菲涅爾光熱發(fā)電項目位于法國比利牛斯山LIo地區(qū),由歐洲銀行出資75%,私人募股資金占25%,CNIM集團是股東之一。早在多年前,CNIM與政府簽署了針對這個項目的電力購買協(xié)議,承諾為公共電網(wǎng)提供長達20年的電力。
Sylvain LEGRAND介紹說,為了支持太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,法國政府給予了他們很大的支持,因此這個項目的電價達300歐元/MWh,大約是中國的示范項目上網(wǎng)電價的2倍。在過去四年的時間里,他們陸續(xù)取得了當?shù)卣慕ㄔO許可證,完成了項目的設計及融資工作,預計該項目在2017年年底實現(xiàn)投運。
而在此之前,SUNCNIM曾在為期不到一年的時間里建設了一個裝機規(guī)模達1MW的菲涅爾示范項目。“我們從2009年開始著手進行此項目的設計工作,于2010年收到CNIM集團的正式?jīng)Q定開始項目建設。由于集團原本具備機械及熱力工程方面的技術(shù)人員,因此我們能很快建成這個項目,”Christophe說。
菲涅爾技術(shù)的另外兩個流派
雖然當前全球已建成的菲涅爾商業(yè)化電站均為水工質(zhì)電站,但其并未配備儲熱系統(tǒng),如果要配置儲熱系統(tǒng),采用水蒸氣儲熱是最好的選擇嗎?事實上,SUNCNIM目前也正在研究熔鹽傳儲熱技術(shù),該公司認為當光熱發(fā)電達到一定的規(guī)模后,熔鹽應該是更合適的傳儲熱介質(zhì)。但比起推銷先進的理念,他們更愿意堅持更成熟安全的技術(shù)方案。這也是SUNCNIM為何現(xiàn)階段尚未采用熔鹽儲熱的一大原因。
而這也從側(cè)面印證了水蒸氣儲熱并非一個好的選擇。現(xiàn)階段,更多菲涅爾的擁躉們在嘗試采用熔鹽直接菲涅爾熔鹽直接傳儲熱(DMS)技術(shù)開發(fā)項目,另外也有以北京兆陽光熱技術(shù)有限公司(以下簡稱“兆陽光熱”)為代表的公司另辟蹊徑,采用水工質(zhì)傳熱,固態(tài)混凝土儲熱。在儲能越來越成為必須的當下,這成為了儲能型菲涅爾技術(shù)的另外兩個流派。
在海外,德國Frenell公司是DMS這一技術(shù)流派的絕對支持者,其宣稱這一技術(shù)可實現(xiàn)長達15小時的儲熱時長,進而幫助光熱電站有效降低在進行基荷發(fā)電時的發(fā)電成本,使每千瓦時的成本降低至5~7美分。
而Frenell的前身Novatec太陽能公司曾和熔鹽廠商BASF合作建設了一個裝機1.4MWe的熔鹽菲涅爾光熱發(fā)電示范系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實際運行表現(xiàn)似乎也成為了Frenell力推熔鹽菲涅爾技術(shù)的信心所在。
Frenell項目工程師AntonHoffmann介紹說,“我們選用熔鹽作為傳熱介質(zhì),系統(tǒng)的整體工作溫度會提升至550攝氏度左右,這樣一來,就能搭配運用先進的再熱朗肯循環(huán)蒸汽渦輪機,使電站的發(fā)電效率得到顯著提升。”
而在我國首批示范項目中,蘭州大成科技股份有限公司(以下簡稱“蘭州大成”)在敦煌的50MW熔鹽菲涅爾光熱發(fā)電示范項目也采用了DMS技術(shù),儲熱時長13小時。
蘭州大成市場經(jīng)理范玉磊表示,“線性菲涅爾技術(shù)與塔式技術(shù)的發(fā)展思路相同,其電站應用從一開始的水工質(zhì)演變到現(xiàn)在的熔鹽工質(zhì),目的都是為了達到更高的集熱溫度,從而達到更高的集熱效率;對比塔式水工質(zhì)和熔鹽工質(zhì)可以發(fā)現(xiàn),水工質(zhì)最大的問題在于儲熱難。熔鹽工質(zhì)的儲熱溫度更高,儲熱方案也更成熟,另外熔鹽本身作為儲熱材料也比較穩(wěn)定,更容易控制,所以我們還是選擇熔鹽集熱、傳熱、儲熱的方案。”
“但有一點可以肯定,我們認為無論是選用水工質(zhì)還是熔鹽工質(zhì),采用統(tǒng)一的工質(zhì)集熱和儲熱相對更好,這樣避免了中間的換熱環(huán)節(jié),進而能夠節(jié)省成本,降低技術(shù)要求。”范玉磊說。
作為張家口的兩個50MW水工質(zhì)菲涅爾光熱示范項目的技術(shù)供應方,兆陽光熱雖然依舊采用水作為傳熱工質(zhì),但其并未向SUNCNIM那樣采用水蒸氣儲熱,兆陽光熱采用了創(chuàng)新型的固態(tài)配方混凝土儲熱技術(shù),兩個項目的儲熱時長均高達14小時,在光熱發(fā)電的歷史上,這是混凝土儲熱技術(shù)商業(yè)化應用的第一次,也是菲涅爾DSG+儲能技術(shù)商業(yè)化應用的第一次。
責任編輯:蔣桂云