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CSPPLAZA光熱發電網訊：按照計劃，由歐盟“Horizon 2020”研究及創新計劃支持的“Next-CSP”（下一代太陽能熱發電）項目即將于2020年9月31日結題。該項目共為期48個月，旨在開發出基于高溫顆粒作為傳熱流體和儲熱介質的新技術，從而提高聚光太陽能熱發電系統的性能和可靠性。

來自法國(guo)國(guo)家(jia)科學研究中心（CNRS）的(de)項(xiang)目(mu)協調(diao)員Gilles Flamant表(biao)示，我們目(mu)前已經成(cheng)功證(zheng)明固(gu)體(ti)顆粒可以替代液體(ti)介(jie)(jie)質用(yong)于光(guang)熱發(fa)電(dian)系統來進行太(tai)陽熱能的(de)收集和儲存，并(bing)且具(ju)有(you)更好的(de)成(cheng)本(ben)效益(yi)。相(xiang)關條件具(ju)備(bei)之(zhi)后，我們預(yu)計(ji)采用(yong)固(gu)體(ti)流態(tai)化(hua)顆粒作為傳儲熱介(jie)(jie)質的(de)光(guang)熱發(fa)電(dian)系統的(de)理(li)論發(fa)電(dian)效率將比目(mu)前最先進的(de)熔鹽(yan)塔(ta)式(shi)光(guang)熱電(dian)站高出(chu)約(yue)20%，同(tong)時該設計(ji)還可以將發(fa)電(dian)成(cheng)本(ben)降低(di)約(yue)25%，并(bing)顯著(zhu)降低(di)存儲介(jie)(jie)質的(de)成(cheng)本(ben)。

目前最先進(jin)的集中太(tai)陽(yang)能熱發(fa)電站一般使用中央接收器(qi)，在傳熱和存儲(chu)介(jie)(jie)質方(fang)面(mian)有(you)(you)多種(zhong)選擇，但每一種(zhong)介(jie)(jie)質都有(you)(you)特定(ding)的限制(zhi)條件和應用特點(dian)。拿目前常被用于傳儲(chu)熱介(jie)(jie)質的熔鹽來說，它的化(hua)學(xue)穩定(ding)性使其工作上限溫度一般在565℃左右(you)，進(jin)而(er)也將系(xi)統的熱電轉換效率限制(zhi)在42%左右(you)。

而NEXT-CSP項目的核心就是要采用創新型的流態化的耐火(huo)顆粒來作為傳儲熱介質，以將(jiang)系統工作溫(wen)度提(ti)升(sheng)到750℃甚至(zhi)更高，進而顯(xian)著提(ti)升(sheng)光熱發電系統的效率。

據了解，NEXT-CSP項目最(zui)終(zhong)選擇用(yong)橄欖石——一(yi)種(zhong)天然的(de)(de)鎂硅酸鹽（地球上最(zui)常見的(de)(de)礦物之一(yi)）來制(zhi)造傳(chuan)熱(re)固(gu)體顆粒。雖(sui)然原(yuan)料獲取(qu)并不難，但要充分利(li)用(yong)好這種(zhong)顆粒需(xu)要在技術(shu)方面進行一(yi)些重大創(chuang)新，比如(ru)要開發出(chu)匹配的(de)(de)太陽能吸熱(re)器(qi)技術(shu)以及由多達(da)1300多根(gen)鋼(gang)管(guan)組(zu)成(cheng)的(de)(de)新型高溫換熱(re)器(qi)（壓(ya)縮空氣將在管(guan)子內流(liu)動以實現換熱(re)），此外還要實現更加先進的(de)(de)聯合循環。在此基礎(chu)上，NEXT-CSP技術(shu)再(zai)將太陽能吸熱(re)器(qi)、蓄(xu)熱(re)罐、熱(re)交換器(qi)、燃(ran)氣輪機和冷料罐集成(cheng)在塔(ta)式聚光發電系統中。

圖：試驗系統

據(ju)Gilles Flamant介紹，冷料罐中(zhong)的低溫(wen)固體顆(ke)粒在吸熱(re)塔頂(ding)的多管吸熱(re)器(qi)中(zhong)被反射的太陽光(guang)加熱(re)之后(hou)進(jin)入蓄(xu)熱(re)罐并(bing)將熱(re)量(liang)(liang)(liang)儲存(cun)起來，等需要(yao)熱(re)量(liang)(liang)(liang)的時候，在高溫(wen)換熱(re)器(qi)中(zhong)固體顆(ke)粒可(ke)以將熱(re)量(liang)(liang)(liang)傳遞給壓縮空氣(qi)，高溫(wen)壓縮空氣(qi)進(jin)而可(ke)以為渦輪機(ji)提供(gong)動力。為了克服塔頂(ding)空間有(you)限和(he)重量(liang)(liang)(liang)限制等相關挑戰，所有(you)組件均(jun)在法國Thémis 5MW塔式試驗平臺上進(jin)行(xing)了安裝和(he)驗證。

圖：法國(guo)Thémis塔式試驗平臺(tai)

對于未來(lai)裝機規模或(huo)可達(da)到(dao)150MW的(de)商業化規模的(de)項(xiang)目，科學家們(men)則提出(chu)了多(duo)塔的(de)概念，旨(zhi)在將光(guang)熱發電(dian)(dian)系(xi)(xi)統的(de)整體循環效率從42%提升至48.8%。系(xi)(xi)統可以作為一(yi)個太陽能調峰電(dian)(dian)廠來(lai)運行，將白天收集的(de)熱量儲存起來(lai)，再在用電(dian)(dian)成本最高的(de)高峰時段輸出(chu)電(dian)(dian)能。

整體研究結果(guo)表明，采用固體流態化顆粒取代現階(jie)段常用的(de)(de)熔鹽(yan)作為光(guang)熱(re)(re)發電(dian)系(xi)統的(de)(de)傳儲(chu)熱(re)(re)介質具(ju)備(bei)較好的(de)(de)市場應(ying)用潛力。目前(qian)NEXT-CSP創新技(ji)術已獲得全球專利，商業(ye)化應(ying)用有(you)望在十年(nian)內(nei)開始，屆時將可為消(xiao)費者提供清潔安全的(de)(de)太(tai)陽能和(he)比蓄電(dian)池更加綠色的(de)(de)儲(chu)熱(re)(re)技(ji)術，并有(you)效提升光(guang)熱(re)(re)發電(dian)行業(ye)的(de)(de)競爭優(you)勢。