无码日韩精品一区二区免费暖暖,久久精品国产精品亚洲,开心播播网,女人床技48动态图,国产精品无码免费专区午夜

槽式太陽能熱發電可以借助傳熱介質的熱惰性有效應對多云天氣的變化，在熱循環系統中可保持溫度相對穩定，其輸出的優質電力和規模儲能為電網所歡迎。此外，槽式光熱循環系統還可通過多能互補充分展現儲熱優勢，通過延長發電時數降低發電成本，通過精心設計減少初始投資。只要根據我國國情不斷創新并提出可行性的方案，即可有效提升槽式太陽能熱發電技術在我國可再生能源發電中的市場競爭力。本文作者分享了幾種槽式太陽能的方案，以供參考。

前言

太陽(yang)能(neng)光(guang)熱(re)(re)發電技(ji)(ji)術(shu)目(mu)前主要(yao)有(you)槽(cao)式、塔式、碟式、線性(xing)菲涅耳(er)四(si)種(zhong)，其(qi)中(zhong)槽(cao)式光(guang)熱(re)(re)發電約占據裝機總量的70%以上，技(ji)(ji)術(shu)成(cheng)熟度(du)(du)得到公認，已被證明是(shi)一種(zhong)具有(you)發展前景(jing)的可再生(sheng)能(neng)源(yuan)技(ji)(ji)術(shu)。槽(cao)式光(guang)熱(re)(re)發電的基本(ben)優勢是(shi)可以借(jie)助傳熱(re)(re)介(jie)質的熱(re)(re)惰性(xing)以及儲(chu)能(neng)有(you)效應對多云天氣的變化，在熱(re)(re)循(xun)環系統(tong)中(zhong)可保持(chi)溫度(du)(du)相對穩定，其(qi)輸出(chu)的優質電力和(he)規(gui)模儲(chu)能(neng)為電網所歡迎(ying)。

槽(cao)式(shi)(shi)聚光(guang)設(she)備(bei)經長(chang)時間的實踐磨合，技(ji)術(shu)參數(shu)接近(jin)極限；充分運用光(guang)譜選擇性(xing)吸收原理致使其光(guang)熱(re)(re)轉化效(xiao)率最高；盡管我國(guo)自然環(huan)(huan)境(jing)約束條(tiao)件多(duo)，太陽能(neng)(neng)直(zhi)射輻(fu)射值（DNI）大多(duo)低于中東北非等國(guo)外的資(zi)源條(tiao)件，但(dan)槽(cao)式(shi)(shi)光(guang)熱(re)(re)循(xun)環(huan)(huan)系統可通(tong)過多(duo)能(neng)(neng)互補(bu)充分展現儲熱(re)(re)優勢；通(tong)過延長(chang)發電(dian)時數(shu)降低發電(dian)成(cheng)本(ben)；通(tong)過精心設(she)計減少初始投資(zi)；只(zhi)要根據國(guo)情(qing)有針對性(xing)地(di)不斷創新(xin)，即可有效(xiao)提(ti)升(sheng)槽(cao)式(shi)(shi)光(guang)熱(re)(re)發電(dian)技(ji)術(shu)在(zai)我國(guo)可再生能(neng)(neng)源發電(dian)中的市場競爭力。

圖(tu)2無儲熱(re)的槽式(shi)光熱(re)發電(dian)技術原(yuan)理(li)圖(tu)

圖3首次在歐洲(zhou)應用的帶熔(rong)鹽儲熱(re)(re)設(she)備的槽式光熱(re)(re)發電技術

圖4美國(guo)Solana和Mojave兩(liang)電站年度(du)季節性(xing)運行(xing)曲線

一、鼓勵槽式太陽能熱發電與風電、光伏互補儲熱

推(tui)廣在光熱(re)發(fa)電(dian)站內配置(zhi)風(feng)電(dian)、光伏等可再生(sheng)能源(yuan)設施，推(tui)廣燃氣布雷頓發(fa)電(dian)與光熱(re)發(fa)電(dian)互(hu)補儲熱(re)發(fa)電(dian)技術，其目(mu)的(de)是降低初始(shi)投資(zi)，增加發(fa)電(dian)時數(shu)，提高市場競爭力。

電(dian)規(gui)總(zong)院和(he)水(shui)規(gui)總(zong)院先前發布的《2016—2017年投(tou)產電(dian)力工程(cheng)項目造價情況》顯(xian)示(shi)，我(wo)國5個百萬千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)級二代改進(jin)型(xing)核(he)電(dian)項目平(ping)均造價為(wei)(wei)12038元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，11個常規(gui)水(shui)電(dian)項目造價為(wei)(wei)9352元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，41個火(huo)電(dian)項目為(wei)(wei)3593元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)，而風電(dian)和(he)光(guang)(guang)伏(fu)發電(dian)分別為(wei)(wei)7587元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)和(he)7406元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)。顯(xian)然，光(guang)(guang)熱發電(dian)在(zai)初始投(tou)資上已(yi)經“輸在(zai)了起跑線上”。目前，風電(dian)和(he)光(guang)(guang)伏(fu)設備市場(chang)競爭比較充(chong)分，價格降幅很大，近期GE中標內蒙古興安盟100MW風電(dian)項目，風機報(bao)價僅(jin)3491元/千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)！由此可(ke)見，把(ba)風電(dian)或光(guang)(guang)伏(fu)作為(wei)(wei)光(guang)(guang)熱電(dian)站的重要組成可(ke)有效(xiao)平(ping)抑光(guang)(guang)熱發電(dian)初始投(tou)資，同時(shi)建立(li)以光(guang)(guang)熱發電(dian)為(wei)(wei)核(he)心的綜合能源發電(dian)基(ji)地。

傳統槽式光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)站的(de)發(fa)電(dian)(dian)時(shi)(shi)數(shu)(shu)基本與當(dang)地的(de)DNI相當(dang)，如果引(yin)入風電(dian)(dian)和光伏電(dian)(dian)力可借助電(dian)(dian)儲熱(re)提高年(nian)發(fa)電(dian)(dian)時(shi)(shi)數(shu)(shu)和發(fa)電(dian)(dian)量；尤其是(shi)將兩個不穩定電(dian)(dian)力通過儲能加(jia)以(yi)均衡，可進一步增(zeng)強光熱(re)電(dian)(dian)站作(zuo)為電(dian)(dian)網基荷電(dian)(dian)源的(de)能力，激發(fa)風險資本對光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)的(de)投資熱(re)情。如圖(tu)5所示。

圖5風電(dian)(dian)、光(guang)伏與(yu)光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)互補示意(yi)圖

圖6風電、光伏運(yun)行負荷(he)曲(qu)線

選擇風(feng)電(dian)(dian)(dian)互(hu)補儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)，主要利用(yong)(yong)風(feng)電(dian)(dian)(dian)反(fan)調峰(feng)特性為儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)設備提(ti)供輔助熱(re)(re)(re)(re)源；如(ru)圖(tu)6風(feng)電(dian)(dian)(dian)、光(guang)(guang)(guang)伏運行負(fu)(fu)荷曲線所示，我國風(feng)電(dian)(dian)(dian)機組夜(ye)間運行多，與負(fu)(fu)荷需求恰好相反(fan)，成反(fan)調峰(feng)狀態，因(yin)此將反(fan)調峰(feng)電(dian)(dian)(dian)力用(yong)(yong)于光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)，可(ke)與光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)形成有效互(hu)補，相比光(guang)(guang)(guang)伏發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)與光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)同周(zhou)期運行更有利。圖(tu)7是國內風(feng)電(dian)(dian)(dian)行業借(jie)用(yong)(yong)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)熔鹽儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)模(mo)式提(ti)出的電(dian)(dian)(dian)轉熱(re)(re)(re)(re)儲(chu)能(neng)發(fa)(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)系(xi)統。

圖7國內風電行業(ye)電轉熱儲(chu)能發電系統(tong)

圖8是將(jiang)風力直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)熱(re)能，經高溫熔鹽存儲(chu)后以輸出穩定電力的(de)一種技術模式。顯然，引入風電加大電儲(chu)熱(re)比例，或將(jiang)風轉(zhuan)熱(re)直(zhi)接(jie)嫁接(jie)到(dao)光熱(re)發電系統中，可有(you)效提高儲(chu)熱(re)和發電設備的(de)利用(yong)(yong)(yong)率(lv)，減少外用(yong)(yong)(yong)電使(shi)用(yong)(yong)(yong)量，減少寄生損耗，有(you)利降(jiang)低運行成(cheng)本。

圖8風(feng)力熱儲能發(fa)電系統，借(jie)用光熱發(fa)電熔(rong)鹽儲熱模式

圖(tu)9摩洛哥(ge)Noor Midelt的800MW太陽(yang)能光伏和光熱混(hun)合發(fa)電項目原(yuan)理(li)圖(tu)

該(gai)項目(mu)技術人員擬采用(yong)白天光伏和(he)太陽能光熱(re)的(de)重疊發電(dian)來優化光熱(re)混(hun)(hun)合存(cun)(cun)儲的(de)容量(liang)和(he)效率，即充分利用(yong)光伏白天的(de)電(dian)力(li)加熱(re)太陽能熱(re)發電(dian)的(de)熔鹽存(cun)(cun)儲介(jie)質，以保證夜間發電(dian)。他們計(ji)劃在Noor Midelt的(de)首個混(hun)(hun)合互補存(cun)(cun)儲項目(mu)中實現以每(mei)千瓦時7美分的(de)價格(ge)提供可調度的(de)太陽能電(dian)力(li)。

如圖(tu)10所示，該(gai)項目(mu)計劃選擇塔式(shi)(shi)熔(rong)鹽(yan)熱(re)發電(dian)(dian)(dian)為第一級換熱(re)，將熔(rong)鹽(yan)溫度由170℃（最(zui)低）提升至(zhi)560℃；光伏電(dian)(dian)(dian)力加(jia)熱(re)為第二(er)級換熱(re)，可根據(ju)熔(rong)鹽(yan)氣(qi)化點繼續提高熔(rong)鹽(yan)工況溫度。該(gai)電(dian)(dian)(dian)加(jia)熱(re)器(qi)采用串聯模式(shi)(shi)，同樣可用于槽式(shi)(shi)互(hu)補儲熱(re)發電(dian)(dian)(dian)系統。為避免(mian)光照連(lian)續不足還需要配置(zhi)電(dian)(dian)(dian)網輔助電(dian)(dian)(dian)加(jia)熱(re)系統，或配置(zhi)燃氣(qi)補熱(re)裝置(zhi)。如同Abengoa在美國建立(li)的(de)280MW索拉納項目(mu)一樣，起初配置(zhi)的(de)光伏電(dian)(dian)(dian)站(zhan)并(bing)未保(bao)證12個熔(rong)鹽(yan)罐安全，最(zui)終增加(jia)燃氣(qi)鍋爐以(yi)規避熔(rong)鹽(yan)罐及管道可能發生的(de)熔(rong)鹽(yan)凝固(gu)事故。

圖10光伏電(dian)加熱輔助熔鹽互補熱發電(dian)系統

其(qi)實，美國新月沙丘塔式熔鹽熱(re)發電(dian)項(xiang)目就采用了光(guang)熱(re)+光(guang)伏(fu)的混合設計(ji)，其(qi)光(guang)熱(re)發電(dian)的凈容量為(wei)100MWe，光(guang)伏(fu)發電(dian)容量為(wei)60MW，但未選擇利(li)用光(guang)伏(fu)的電(dian)力進行熱(re)存儲。

Abengoa近(jin)期計(ji)劃(hua)將光(guang)伏或(huo)風(feng)電(dian)電(dian)加(jia)熱存(cun)儲技術“嫁接”到西班牙(ya)早期沒有存(cun)儲設(she)備的槽式光(guang)熱電(dian)站中，擬(ni)選擇一個50MW槽式電(dian)站，初步規劃(hua)用4年完成改造。

圖11風電和光(guang)伏(fu)采用電池短時(shi)存儲(chu)(chu)、電轉熱長時(shi)存儲(chu)(chu)，對(dui)光(guang)熱發電構(gou)成(cheng)挑戰

筆者很早就提出將不穩定的光(guang)伏(fu)(fu)或風電(dian)(dian)通過(guo)電(dian)(dian)加熱(re)(re)裝置與光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)儲熱(re)(re)系統嫁接，以充(chong)分(fen)發(fa)(fa)揮(hui)光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)特有的儲熱(re)(re)技術(shu)優勢。但是(shi)，如果風電(dian)(dian)和(he)光(guang)伏(fu)(fu)電(dian)(dian)站如圖11所(suo)示移植電(dian)(dian)儲熱(re)(re)和(he)太陽能熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)技術(shu)，即可借助初始投資低的先發(fa)(fa)優勢對光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)技術(shu)構成(cheng)挑戰。

二、儲熱設計與太陽能倍數脫鉤

采用(yong)太陽能(neng)倍數與儲(chu)熱(re)脫鉤的設(she)(she)計(ji)(ji)模式，聚光鏡場(chang)(chang)規模只服從(cong)（設(she)(she)計(ji)(ji)點選擇800瓦/㎡）發(fa)電(dian)(dian)設(she)(she)備銘(ming)牌功率，可有效降低鏡場(chang)(chang)投資規模。從(cong)美國上世紀八十(shi)年(nian)代開發(fa)槽(cao)式熱(re)發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術初(chu)始(shi)，在電(dian)(dian)站(zhan)增加儲(chu)能(neng)設(she)(she)施其初(chu)衷是為(wei)應對夏季超過設(she)(she)計(ji)(ji)點的溢出。德國千年(nian)太陽能(neng)公司設(she)(she)計(ji)(ji)的兩罐熔鹽儲(chu)熱(re)技(ji)術于2008年(nian)首次(ci)在西(xi)班(ban)牙(ya)Andasol-1號電(dian)(dian)站(zhan)應用(yong)，從(cong)實際(ji)應用(yong)效果看，尚無(wu)法(fa)達到設(she)(she)計(ji)(ji)目(mu)標，但(dan)因為(wei)儲(chu)能(neng)系統的增加以及對應的聚光場(chang)(chang)面積的增加，導致(zhi)初(chu)始(shi)投資較無(wu)儲(chu)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)明顯增多(duo)。

表(biao)1美國(guo)Solana、Mojave和Genesis同(tong)規模(mo)電站比較

以美國Solana和Mojave兩(liang)個槽(cao)式光熱電(dian)站作比(bi)較(jiao)，電(dian)站設(she)計(ji)均出自西班牙Abengoa Solar公司(si)之手，相(xiang)(xiang)同規模(mo)、相(xiang)(xiang)同設(she)計(ji)，區別在于(yu)Solana帶儲(chu)熱設(she)備，而后者無儲(chu)熱設(she)備，兩(liang)者相(xiang)(xiang)差4億(yi)美金(jin)，如和Genesis比(bi)較(jiao)投資增加7.5億(yi)美金(jin)。如表1所示。

表(biao)2西班牙三個電站比較

西班牙安達(da)索地區(qu)DNI略高于我國，安達(da)索三(san)個電站首次應用熔(rong)鹽儲熱(re)技(ji)術，年設計發電時(shi)(shi)數(shu)3589h（實際運行時(shi)(shi)數(shu)相差近千小時(shi)(shi)），儲熱(re)7.5h，聚光鏡面積(ji)達(da)51萬㎡，優惠(hui)電價0.32歐(ou)元/kWh，燃氣占15%，寄生(sheng)損耗27.2GWh，約占發電總(zong)量的(de)15%左右；艾波索以及索拉維的(de)三(san)個電站均(jun)不(bu)帶儲熱(re)裝置，聚光鏡面積(ji)分別為29萬和(he)29.43萬㎡，與安達(da)索電站相差一半，運行工(gong)況(kuang)溫度且高于前者。如表2所示。

圖12推廣(guang)“小(xiao)鏡場”大儲(chu)罐技術(shu)

轉(zhuan)變傳統太陽能鏡(jing)場(chang)必(bi)須和儲(chu)(chu)熱規(gui)模匹(pi)配(pei)設計(ji)和確(que)立多(duo)能互(hu)補儲(chu)(chu)熱的(de)理念(nian)極有必(bi)要。建議根(gen)據(ju)我(wo)國國情實(shi)行非匹(pi)配(pei)設計(ji)，為降(jiang)低初(chu)始投資(zi)（鏡(jing)場(chang)投資(zi)占總投約60%），推(tui)廣(guang)“小(xiao)鏡(jing)場(chang)”大儲(chu)(chu)罐技術，鏡(jing)場(chang)規(gui)模最多(duo)控制在1.5倍之(zhi)內，也即(ji)按(an)儲(chu)(chu)熱2小(xiao)時(shi)確(que)定(ding)鏡(jing)場(chang)規(gui)模；儲(chu)(chu)熱設備或罐體容量按(an)預設的(de)儲(chu)(chu)熱量和發電時(shi)數選擇，為風電或燃氣互(hu)補儲(chu)(chu)熱留置(zhi)容量空(kong)間。如圖12所(suo)示。

三、倡導單罐固體填充一體化儲能技術

為(wei)降(jiang)低(di)儲能(neng)設備投(tou)資（占(zhan)總投(tou)資10-15%），提(ti)倡單(dan)罐(guan)儲能(neng)替代雙罐(guan)儲能(neng)，有效降(jiang)低(di)初始(shi)投(tou)資。如圖13所示。

圖13單罐固(gu)體填充(chong)和蓄電一體化儲能技術

槽式太陽能(neng)儲熱(re)蓄(xu)電(dian)一體化系統(tong)簡介：

1、本裝(zhuang)置選用高(gao)溫(wen)硅油做傳熱介質，工況溫(wen)度400℃，無低溫(wen)冷凝結晶疑(yi)慮；

2、采用單(dan)罐固體儲(chu)(chu)熱介質填充技術，替(ti)代價格昂貴的熔鹽；固體填充物優先選擇成本低的廢(fei)棄陶瓷或冶煉(lian)廢(fei)棄物鋼渣、鐵渣等(deng)，澆注成型置入儲(chu)(chu)熱罐內。

3、蓄電(dian)裝置采用(yong)鈉氯(lv)化物高溫熔(rong)鹽電(dian)池堆，中心(xin)工況(kuang)溫度300℃；

4、蓄(xu)電(dian)來源主要(yao)吸納風(feng)電(dian)、光(guang)伏和電(dian)網超負荷過載電(dian)力；

5、本(ben)裝置(zhi)擬參與電(dian)(dian)網(wang)削(xue)峰填谷、調頻調壓任務(wu)，目標為電(dian)(dian)網(wang)基荷電(dian)(dian)源。

四、燃氣發電與光熱發電互補儲熱

圖14

摘自：NREL-52424《Gas Turbine/Solar Parabolic Trough Hybrid Design Using Molten SaltHeat Transfer Fluid》

使用(yong)(yong)燃(ran)氣(qi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)替(ti)代現有燃(ran)氣(qi)普(pu)通鍋爐，利(li)用(yong)(yong)瞬(shun)時(shi)(shi)啟(qi)動(dong)快的(de)(de)特點，增強參與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)網調峰的(de)(de)能(neng)(neng)力，同時(shi)(shi)利(li)用(yong)(yong)燃(ran)氣(qi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)產生的(de)(de)高溫排氣(qi)為儲(chu)(chu)熱罐補(bu)熱，以克服太陽能(neng)(neng)不(bu)穩(wen)定(ding)、不(bu)可控的(de)(de)缺陷(xian)，有效(xiao)增加發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)數(shu)，提(ti)高槽式光熱電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)的(de)(de)可控性(xing)和市(shi)場競爭力。如圖14所示。該技(ji)術不(bu)同于(yu)(yu)燃(ran)氣(qi)聯合發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)即IGCC或ISCCS模(mo)式，燃(ran)氣(qi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)組(zu)是為發(fa)(fa)揮光熱電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)特有的(de)(de)儲(chu)(chu)熱功能(neng)(neng)，以彌補(bu)光照資源不(bu)穩(wen)定(ding)和克服光熱發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)間歇性(xing)提(ti)出(chu)的(de)(de)技(ji)術方案。該技(ji)術既可用(yong)(yong)于(yu)(yu)槽式也可用(yong)(yong)于(yu)(yu)塔式。

2016年10月，歐(ou)盟(meng)(meng)針(zhen)對歐(ou)洲(zhou)南部地(di)區(qu)DNI較低的(de)(de)現狀，提出沼氣(qi)與光(guang)熱(re)(re)發(fa)電互(hu)補的(de)(de)HYSOL研發(fa)課(ke)題。該項目為歐(ou)盟(meng)(meng)資助項目，由(you)西(xi)(xi)(xi)班牙(ya)(ya)ACS-COBRA牽(qian)頭，歐(ou)盟(meng)(meng)內8個單位參(can)與，包括太陽(yang)能(neng)(neng)組織PSA-CIEMAT、西(xi)(xi)(xi)班牙(ya)(ya)馬德里技術大學、意大利ENEA、IDIE(西(xi)(xi)(xi)班牙(ya)(ya))、AITESA(西(xi)(xi)(xi)班牙(ya)(ya))、Tekniske大學(丹麥)和(he)SDLO-PRI(荷蘭)。歐(ou)盟(meng)(meng)的(de)(de)燃(ran)氣(qi)互(hu)補發(fa)電實驗項目即HYSOL的(de)(de)設計(ji)和(he)運行(xing)主要基于當地(di)的(de)(de)電力需求、太陽(yang)能(neng)(neng)資源以及輔助燃(ran)料(liao)的(de)(de)來源、成(cheng)本和(he)特性，輔助燃(ran)料(liao)可(ke)能(neng)(neng)是(shi)化(hua)石燃(ran)料(liao)或可(ke)再生燃(ran)料(liao)。HYSOL的(de)(de)概(gai)念是(shi)基于CSP電站(zhan)以熔鹽的(de)(de)形式儲存熱(re)(re)能(neng)(neng)(TES)，可(ke)以在槽式或塔式太陽(yang)能(neng)(neng)系統(tong)應用(yong)。該電站(zhan)擬采用(yong)Brayton循(xun)環，利用(yong)燃(ran)氣(qi)輪機廢氣(qi)中的(de)(de)熱(re)(re)能(neng)(neng)與傳統(tong)的(de)(de)Rankine循(xun)環結合。該項目宣稱可(ke)高效(xiao)生產清潔能(neng)(neng)源。如圖13所(suo)示。我國光(guang)照資源相比歐(ou)洲(zhou)南部相差無(wu)幾，其發(fa)展觀念可(ke)以借鑒(jian)，但應設法規避二氧化(hua)碳和(he)氮(dan)氧化(hua)物(wu)排放問題。

圖(tu)15歐盟HYSOL燃氣發電與熔鹽儲(chu)熱互補原理圖(tu)

圖15歐盟HYSOL燃氣(qi)發電與熔鹽儲熱(re)互(hu)補(bu)原理風電與燃氣(qi)發電作為熱(re)源(yuan)與光熱(re)發電互(hu)補(bu)，可以彌補(bu)太陽(yang)能熱(re)發電的(de)缺陷，通過儲熱(re)設備作為介(jie)質，從(cong)根本改(gai)變可再(zai)生(sheng)能源(yuan)共有的(de)不(bu)穩(wen)定、不(bu)連續、不(bu)可控(kong)的(de)問(wen)題。

圖16光熱發電與燃氣互補平衡季節性出力

歐盟HYSOL項(xiang)目(mu)對(dui)實行燃(ran)氣互補(bu)(bu)后的發電(dian)情況進行比較，顯示借助燃(ran)氣發電(dian)為光熱發電(dian)系統(tong)補(bu)(bu)熱儲熱，不僅延長發電(dian)時(shi)數，而且平抑(yi)了太陽能發電(dian)的季節(jie)性差(cha)異。如圖16所示。

五、純氧燃氣發電與槽式光熱發電互補，追夢“終極能源”

采用(yong)半閉式超臨界二(er)氧(yang)化碳(tan)純氧(yang)燃氣發電(dian)(dian)與槽式光熱發電(dian)(dian)互(hu)補，其目的是創(chuang)建可再生能源“終極能源”發電(dian)(dian)系統，以(yi)逐(zhu)步替代化石(shi)能源發電(dian)(dian)，最終實現零碳(tan)綠色電(dian)(dian)力。如(ru)圖17所示(shi)。

其原理是(shi)：將(jiang)(jiang)槽(cao)式太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)技術有機(ji)嫁接(jie)在半閉式超(chao)臨界二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)燃(ran)氣(qi)(qi)布雷頓熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)中，通(tong)過互補儲(chu)熱(re)(re)(re)、循(xun)環發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)以規避太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)不(bu)穩定、不(bu)連續的(de)先天缺陷；同時利(li)用(yong)純氧(yang)燃(ran)氣(qi)(qi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)產(chan)(chan)生的(de)水(shui)進(jin)(jin)行電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)制(zhi)(zhi)(zhi)氧(yang)，汽水(shui)分(fen)離出(chu)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)除用(yong)作動力工質(zhi)外(wai)，其余(yu)部(bu)分(fen)進(jin)(jin)行加氫(qing)甲(jia)烷(wan)(wan)化(hua)制(zhi)(zhi)(zhi)備，并將(jiang)(jiang)制(zhi)(zhi)(zhi)備的(de)甲(jia)烷(wan)(wan)氣(qi)(qi)進(jin)(jin)行存(cun)儲(chu)，而利(li)用(yong)可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)源電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)水(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)獲得(de)的(de)氧(yang)氣(qi)(qi)用(yong)于系統(tong)自(zi)身的(de)純氧(yang)燃(ran)氣(qi)(qi)布雷頓高(gao)效(xiao)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)；系統(tong)冷凝產(chan)(chan)生的(de)水(shui)和加氫(qing)甲(jia)烷(wan)(wan)化(hua)產(chan)(chan)生的(de)水(shui)將(jiang)(jiang)直接(jie)提(ti)供給槽(cao)式太陽(yang)能(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)作蒸汽朗(lang)肯循(xun)環發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)補水(shui)使用(yong)，多余(yu)的(de)水(shui)作清洗聚光鏡用(yong)水(shui)。據國外(wai)測算，不(bu)含甲(jia)烷(wan)(wan)制(zhi)(zhi)(zhi)備產(chan)(chan)生的(de)水(shui)，僅550兆瓦(wa)電(dian)(dian)(dian)(dian)站即可(ke)(ke)產(chan)(chan)生1.8億加侖(lun)水(shui)。

其實，當人們把目光聚焦在氫(qing)(qing)能(neng)(neng)的(de)開發和利用時，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)幾乎成了(le)“終(zhong)極能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)”的(de)代名(ming)詞，但是氫(qing)(qing)能(neng)(neng)畢竟(jing)屬于二次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)，只有將(jiang)可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)與氫(qing)(qing)能(neng)(neng)有機結合(he)，直接將(jiang)其轉化為電能(neng)(neng)，減少氫(qing)(qing)的(de)儲運和使用中(zhong)的(de)繁(fan)瑣過程才能(neng)(neng)最終(zhong)展現(xian)其“終(zhong)極能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)”的(de)魅力。

圖(tu)17槽式太(tai)陽(yang)能熱發電(dian)與風電(dian)和燃氣發電(dian)制氫制甲烷循環熱發電(dian)

六、可再生能源與氫結合，副產綠色化肥

我國(guo)是世(shi)界(jie)上氨(an)產量(liang)和使(shi)用量(liang)最多的(de)國(guo)家，占世(shi)界(jie)總產量(liang)的(de)三(san)分之一左右，但(dan)是氨(an)的(de)獲(huo)取主要依賴天(tian)(tian)然氣(qi)(qi)和煤炭。目前全(quan)世(shi)界(jie)5%的(de)天(tian)(tian)然氣(qi)(qi)用于(yu)生產氨(an)，大多采用哈(ha)伯法工藝，每生產一噸氨(an)則排放三(san)噸二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)，可謂(wei)二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)排放和電(dian)力高耗能大戶。

如果借助太陽(yang)能或風能等可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能源電力通過空(kong)分設備制(zhi)取氧(yang)氣(qi)，利(li)用副產的(de)氮氣(qi)與電解水制(zhi)取的(de)氫氣(qi)混合(he)制(zhi)備“綠(lv)色(se)氨(an)”，再(zai)與燃氣(qi)發電系統回收的(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)混合(he)生(sheng)產碳(tan)酸氫氨(an)、尿素等化(hua)工產品，不僅可(ke)(ke)大幅減少(shao)我(wo)國的(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)排放(fang)，而且經農業施(shi)放(fang)“綠(lv)色(se)化(hua)肥(fei)”還可(ke)(ke)實現(xian)真正(zheng)意義的(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)自然循環。

槽(cao)式光熱發電(dian)結合風(feng)能與純(chun)氧(yang)燃氣發電(dian)互補(bu)同(tong)時進行氨制備即可(ke)實現“綠色化肥”生(sheng)(sheng)產，該技術的(de)應(ying)用(yong)(yong)對(dui)我(wo)國(guo)(guo)西(xi)部(bu)風(feng)能和太(tai)陽(yang)能稟賦較高，但吸納能力較弱的(de)地區無疑是一件好(hao)事(shi)。對(dui)于(yu)政策制定者而(er)言，也可(ke)據此鼓勵(li)農用(yong)(yong)石化項目逐漸由我(wo)國(guo)(guo)東部(bu)西(xi)移至(zhi)可(ke)再生(sheng)(sheng)能源(yuan)豐富的(de)西(xi)部(bu)地區，即有利于(yu)國(guo)(guo)土產業布局優化，也有利于(yu)二氧(yang)化碳減排，同(tong)時改(gai)善影(ying)響我(wo)國(guo)(guo)東部(bu)霧(wu)霾氣象的(de)氣凝膠積聚效應(ying)，將是一舉多得。如圖18所示。

圖18太(tai)陽能、風能與燃氣互補熱發電副(fu)產(chan)綠色化肥示意圖

總之，光熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)術在(zai)(zai)(zai)我國(guo)能源轉型(xing)中的(de)(de)地位(wei)需要靠自己的(de)(de)技(ji)術實(shi)力來保證，其根本出路(lu)在(zai)(zai)(zai)于發(fa)揮(hui)自身特有的(de)(de)儲熱(re)技(ji)術優勢——可以與光伏(fu)、風電(dian)或燃氣發(fa)電(dian)與光熱(re)發(fa)電(dian)互(hu)補儲熱(re)，力爭平(ping)衡(heng)季節(jie)性和間歇性發(fa)電(dian)，在(zai)(zai)(zai)提高發(fa)電(dian)設備利用率的(de)(de)基礎上(shang)，將年(nian)發(fa)電(dian)時(shi)數的(de)(de)設計值增加到5000小時(shi)以上(shang)，這一選擇已(yi)被證明是(shi)完(wan)全可行的(de)(de)。

另外，我們(men)對光熱(re)發(fa)電(dian)使用天然氣(qi)應持包容的(de)(de)態度；業內人士(shi)也要(yao)少(shao)點(dian)理想主(zhu)義色(se)彩，只要(yao)光熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)術做到少(shao)排(pai)放(fang)(fang)或不排(pai)放(fang)(fang)二氧化(hua)碳(tan)就(jiu)應予(yu)以肯定。因此，選擇(ze)風(feng)電(dian)制熱(re)或燃(ran)氣(qi)發(fa)電(dian)與光熱(re)發(fa)電(dian)實現互補不失為一種更現實、更經濟、更具(ju)競爭力的(de)(de)技(ji)術路(lu)線。

結語

槽式(shi)太陽(yang)(yang)能熱發電技(ji)(ji)術和(he)應用在全(quan)球光熱發電技(ji)(ji)術領域占主導地位(wei)，究其根本原(yuan)因在于(yu)技(ji)(ji)術成熟度高(gao)，創(chuang)新空間大。但是(shi)面對我國(guo)不太豐(feng)沛的(de)太陽(yang)(yang)能資源和(he)現狀，必須(xu)對槽式(shi)太陽(yang)(yang)能熱發電技(ji)(ji)術進行再創(chuang)新。創(chuang)新的(de)目標(biao)無(wu)非是(shi)降低初始投資，提高(gao)發電效率、延長發電時數，增強盈利能力，建立與光伏和(he)風(feng)力發電競爭的(de)技(ji)(ji)術基礎。

上世紀末，歐盟牽頭(tou)組織(zhi)歐洲一些國家聯(lian)合(he)開發槽式(shi)太陽能熱(re)(re)發電(dian)技術(shu)，其中(zhong)為大家所熟知的“歐洲槽”聚光陣列(lie)和槽式(shi)熔(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)技術(shu)就是(shi)這次(ci)聯(lian)合(he)設(she)計的產物，正(zheng)因為有了聯(lian)合(he)設(she)計，才加快(kuai)了槽式(shi)太陽能熱(re)(re)發電(dian)技術(shu)在全(quan)球(qiu)的推廣(guang)。

可喜的是，我(wo)(wo)國(guo)(guo)自2016年以來相繼建(jian)立了兩座(zuo)規模化的槽式光(guang)熱發(fa)(fa)電站，這為我(wo)(wo)國(guo)(guo)積累建(jian)設和運(yun)行的經驗奠定了基(ji)礎，加(jia)之(zhi)為槽式光(guang)熱發(fa)(fa)電配套的產業(ye)鏈(lian)基(ji)本齊備，創(chuang)建(jian)槽式光(guang)熱發(fa)(fa)電中國(guo)(guo)方(fang)案指日可待，相信在不久的將來，我(wo)(wo)國(guo)(guo)企業(ye)能攜中國(guo)(guo)方(fang)案走向國(guo)(guo)際市場(chang)。

注：本文作者系太陽能熱發電技術資深學者張建城。