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5月29日(ri)，在位(wei)于浙(zhe)江省湖州市吳興區的浙(zhe)江高(gao)晟光熱(re)發電(dian)技(ji)術(shu)研究(jiu)院有(you)限公司（簡稱“高(gao)晟研究(jiu)院”）新(xin)技(ji)術(shu)實(shi)驗室，新(xin)一代光熱(re)發電(dian)技(ji)術(shu)試驗平(ping)臺經過調試投入使用。

圖：固體(ti)顆粒吸儲熱全(quan)流程驗證(zheng)平臺

隨著兼(jian)具調峰電(dian)(dian)源和儲能雙重功能的(de)優勢逐(zhu)漸受到(dao)關注，在(zai)政策加(jia)持下，光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)正(zheng)迎來(lai)新的(de)發(fa)展(zhan)機(ji)遇(yu)。作為新一代光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)吸儲熱(re)技(ji)術的(de)顆粒吸儲熱(re)技(ji)術，是(shi)光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)未來(lai)發(fa)展(zhan)的(de)重要(yao)方(fang)向(xiang)，而新一代光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術試驗平(ping)臺將在(zai)試驗測(ce)試與(yu)優化中，助推(tui)該技(ji)術的(de)快速發(fa)展(zhan)。

推進新一代光熱發電核心技術發展

在(zai)碳達峰、碳中(zhong)和目標及能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)安(an)全戰(zhan)略的(de)(de)引領(ling)下，我國正(zheng)在(zai)加快構(gou)建以新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)為主(zhu)體(ti)的(de)(de)新(xin)型電力系統，但(dan)由于風電、光(guang)伏等(deng)新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)與生俱(ju)來的(de)(de)隨(sui)機(ji)性(xing)、波動性(xing)和不可控等(deng)缺陷，電力系統面臨安(an)全、穩定(ding)和調(diao)節能(neng)(neng)(neng)(neng)力等(deng)方面的(de)(de)挑戰(zhan)。為此，光(guang)熱發電因自帶(dai)大規模且高(gao)效的(de)(de)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)系統，出力穩定(ding)可調(diao)，調(diao)節響應速度快，成為一種理想(xiang)的(de)(de)調(diao)峰電源(yuan)，在(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型中(zhong)具有廣泛的(de)(de)應用前(qian)景。

目前(qian)，光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)電采用的主(zhu)流吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)介質為(wei)二(er)(er)元熔(rong)鹽，二(er)(er)元熔(rong)鹽吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)系統投資成本(ben)較(jiao)高，且吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)溫度被限制在565℃，導致后端配套(tao)的朗(lang)肯循環發(fa)(fa)電效率(lv)小于45%，因此基于熔(rong)鹽儲(chu)(chu)能的光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)電度電成本(ben)仍舊(jiu)偏高。高晟研究院院長金建祥表(biao)示，“為(wei)進一步提高塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)(fa)電效率(lv)，降低光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電站的度電成本(ben)，急需開(kai)發(fa)(fa)一種更高溫度且廉價的吸(xi)、儲(chu)(chu)熱(re)(re)(re)技術。”

據(ju)項目負責人介紹(shao)，固體顆(ke)粒(li)吸(xi)熱(re)溫度高(gao)（可(ke)達1000℃），無(wu)腐蝕性，吸(xi)儲(chu)(chu)換熱(re)設(she)備(bei)無(wu)需采用(yong)高(gao)性能合金(jin)材料，價格低廉，是(shi)第三(san)代光熱(re)發(fa)電(dian)吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)主(zhu)要發(fa)展方向之(zhi)一。不過，顆(ke)粒(li)吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)技(ji)(ji)(ji)術(shu)尚(shang)處于試驗(yan)(yan)研(yan)究階(jie)段，關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)設(she)備(bei)與關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)技(ji)(ji)(ji)術(shu)在工程應(ying)用(yong)上的(de)可(ke)行性有待驗(yan)(yan)證，需要通過開(kai)展立項研(yan)究篩(shai)選(xuan)關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)設(she)備(bei)最優技(ji)(ji)(ji)術(shu)路線，開(kai)發(fa)關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)設(she)備(bei)測試樣(yang)機并進行試驗(yan)(yan)優化，提(ti)高(gao)關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)設(she)備(bei)性能參數，研(yan)究關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)參數和關鍵(jian)(jian)(jian)(jian)工藝，掌握(wo)基于顆(ke)粒(li)吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)第三(san)代塔(ta)式光熱(re)發(fa)電(dian)的(de)核心(xin)技(ji)(ji)(ji)術(shu)。由此，新一代光熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)(ji)(ji)術(shu)試驗(yan)(yan)平(ping)臺應(ying)運(yun)而生。

圖：陶瓷顆粒

通過搭建超(chao)高溫(wen)顆(ke)粒(li)吸(xi)儲熱(re)(re)(re)試驗驗證平(ping)臺，新一代(dai)光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電技術試驗平(ping)臺將完成顆(ke)粒(li)吸(xi)熱(re)(re)(re)器、換熱(re)(re)(re)器、提(ti)升(sheng)機及閥門等關鍵設(she)備(bei)的試驗測試與(yu)優化，掌握新一代(dai)光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電顆(ke)粒(li)吸(xi)、儲熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)的關鍵工(gong)藝(yi)，實現吸(xi)熱(re)(re)(re)、儲換熱(re)(re)(re)溫(wen)度目(mu)標(biao)為(wei)700-800℃及大規模超(chao)高溫(wen)系(xi)統(tong)(tong)工(gong)程化工(gong)藝(yi)。同時，該(gai)平(ping)臺還(huan)結(jie)合超(chao)臨界二(er)氧(yang)化碳發(fa)電系(xi)統(tong)(tong)，以光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電系(xi)統(tong)(tong)效率提(ti)升(sheng)30%、成本降低10%為(wei)目(mu)標(biao)，推進(jin)我國第三代(dai)光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電核心技術發(fa)展。

“顆粒吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)可降低(di)光(guang)熱(re)(re)電(dian)站投資成本(ben)，并(bing)提高吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)溫度，因此有望(wang)成為第三代(dai)(dai)光(guang)熱(re)(re)發電(dian)主(zhu)流技(ji)(ji)術(shu)。”高晟研究院相關(guan)(guan)負責人指(zhi)出，通過新一代(dai)(dai)光(guang)熱(re)(re)發電(dian)技(ji)(ji)術(shu)試驗平(ping)臺的研究，可以篩(shai)選出具(ju)有商業化應用(yong)潛力的顆粒關(guan)(guan)鍵(jian)設(she)備和關(guan)(guan)鍵(jian)技(ji)(ji)術(shu)，打通并(bing)驗證(zheng)顆粒吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)系統關(guan)(guan)鍵(jian)設(she)備、關(guan)(guan)鍵(jian)參數(shu)與(yu)關(guan)(guan)鍵(jian)工藝，掌握基(ji)于顆粒吸(xi)儲(chu)(chu)熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)的第三代(dai)(dai)塔式(shi)光(guang)熱(re)(re)發電(dian)核(he)心技(ji)(ji)術(shu)。

角逐新一輪全球技術“競跑”

作為光(guang)(guang)伏發電(dian)未來發展的(de)(de)(de)方向，目(mu)前(qian)，顆(ke)(ke)粒吸(xi)儲熱(re)(re)技術在(zai)全球備受關注。美(mei)國(guo)能(neng)源部(bu)在(zai)2017~2021年近(jin)4年時間內(nei)針對固(gu)體(ti)顆(ke)(ke)粒、高(gao)溫熔鹽(yan)和氣(qi)體(ti)吸(xi)熱(re)(re)三種技術路線(xian)進行論(lun)證(zheng)分析，最終在(zai)2021年3月(yue)選擇固(gu)體(ti)顆(ke)(ke)粒作為第三代光(guang)(guang)熱(re)(re)技術路線(xian)，并提供2500萬美(mei)元資金支持(chi)SNL開展顆(ke)(ke)粒試驗。德國(guo)DLR的(de)(de)(de)HiFlex（用于柔性(xing)能(neng)源系(xi)統的(de)(de)(de)高(gao)存(cun)儲密度(du)光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)）項(xiang)目(mu)是(shi)全球首個采用固(gu)體(ti)顆(ke)(ke)粒技術的(de)(de)(de)預(yu)商業(ye)化光(guang)(guang)熱(re)(re)系(xi)統，獲得了歐(ou)盟“地平線(xian)2020研究與創新(xin)框架計劃”1350萬歐(ou)元的(de)(de)(de)支持(chi)。法國(guo)CNRS的(de)(de)(de)Next-CSP項(xiang)目(mu)搭建(jian)了4MWt的(de)(de)(de)顆(ke)(ke)粒光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)試驗平臺，正在(zai)開展150MW規模(mo)電(dian)站的(de)(de)(de)設(she)計預(yu)研工作。

據悉(xi)，顆粒(li)儲能型光熱(re)電站的關鍵設備包括(kuo)吸熱(re)器、換熱(re)器、儲罐及提升(sheng)機(ji)等(deng)，各個環節(jie)的研(yan)究(jiu)都已在全球展開(kai)“角逐”。例如，在顆粒(li)吸熱(re)器方(fang)面，目前中國(guo)、美國(guo)、法國(guo)、德國(guo)、沙(sha)特阿拉(la)伯、澳大利亞等(deng)多個國(guo)家(jia)的研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)都在積極開(kai)展各自技(ji)術路線的MW級熱(re)態試驗；換熱(re)器和(he)儲罐領(ling)域(yu)也吸引了美國(guo)、歐盟和(he)沙(sha)特諸(zhu)多研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)的持(chi)續研(yan)究(jiu)突破。

在(zai)高(gao)晟研究(jiu)院相關負責(ze)人看來，掌(zhang)握顆(ke)粒技(ji)術的(de)關鍵設備及系(xi)統集成方法，將有望在(zai)下一代(dai)低(di)成本光熱(re)發(fa)電技(ji)術中建立技(ji)術壁壘，從(cong)而在(zai)與其(qi)他光熱(re)發(fa)電技(ji)術乃至其(qi)他新(xin)型儲能技(ji)術的(de)競爭(zheng)中占據(ju)有利地位(wei)。

為在新(xin)一(yi)輪的光熱(re)發電(dian)技術國際競(jing)爭中實(shi)現領跑，新(xin)一(yi)代光熱(re)發電(dian)技術試驗平臺在先進性方(fang)面(mian)做(zuo)了諸多努(nu)力，例如(ru)采用(yong)了太(tai)(tai)陽(yang)模擬(ni)器(qi)對自然(ran)光進行模擬(ni)，以克服(fu)太(tai)(tai)陽(yang)輻射受時間和(he)氣候的影(ying)響(xiang)。據相(xiang)關負責人介紹，“太(tai)(tai)陽(yang)模擬(ni)器(qi)規模為200kWe，由20盞10kWe的大(da)(da)功率氙燈(deng)組(zu)成(cheng)，是目前國內、外民用(yong)領域最(zui)大(da)(da)的聚(ju)光式(shi)太(tai)(tai)陽(yang)模擬(ni)器(qi)之一(yi)。”

圖：大功率聚光式太陽模擬器

此外，該平臺(tai)還搭建了由高晟(sheng)研究院自主開發的(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)吸(xi)熱(re)器、超高溫顆(ke)(ke)(ke)粒(li)儲(chu)罐、PCHE型顆(ke)(ke)(ke)粒(li)換熱(re)器等(deng)設(she)備(bei)組成的(de)全流(liu)程驗證平臺(tai)，采用陶瓷顆(ke)(ke)(ke)粒(li)作為吸(xi)儲(chu)熱(re)介質，吸(xi)儲(chu)熱(re)溫度可達750℃，關鍵性能指標(biao)可媲美美國(guo)桑迪亞(ya)實驗室、法國(guo)國(guo)家科(ke)學(xue)研究中心(xin)、德國(guo)宇航(hang)中心(xin)等(deng)國(guo)際研究機(ji)構搭建的(de)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)實驗平臺(tai)。