近日,隨著(zhu)最后一罐混凝土澆筑入倉,三峽集團(tuan)所屬三峽能源青海(hai)格(ge)爾木10萬(wan)千瓦光熱項目(mu)順(shun)利(li)封(feng)頂。在海(hai)拔2900多米的(de)西北戈壁,吸熱塔(ta)與定(ding)日鏡場(chang)勾(gou)勒出光熱電站的(de)雛形。
距格爾木(mu)700多公里的甘肅省瓜州縣,全球首個“雙(shuang)塔一(yi)機”風光熱儲一(yi)體化(hua)項(xiang)目——三峽恒(heng)基能(neng)(neng)脈瓜州70萬千(qian)瓦“光熱儲能(neng)(neng)+”項(xiang)目正加速推進。建成后,項(xiang)目年發電量將超(chao)18億千(qian)瓦時。
國家能(neng)源局數(shu)據顯(xian)示,截至2024年一季度末,全國已建成投(tou)運新型儲(chu)能(neng)項目累計裝(zhuang)機規模(mo)達(da)3530萬(wan)千(qian)瓦(wa),新型儲(chu)能(neng)電站逐步呈現(xian)集(ji)中式、大型化(hua)趨勢。作為一種新型儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu),儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)適應(ying)場(chang)景廣泛,受到行(xing)業(ye)青睞。在(zai)政府鼓勵下,我國儲(chu)熱(re)行(xing)業(ye)市場(chang)規模(mo)不斷擴大,儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)迎來發展(zhan)黃(huang)金(jin)期。
熔鹽廣泛用于我國光熱發電項目
從青海(hai)省德令(ling)哈市出發向西行駛10公里,即(ji)可到達德令(ling)哈市光伏(光熱)產業園。全長24公里的光伏大道兩(liang)側(ce),定(ding)日(ri)鏡場在陽光照射下熠熠生(sheng)輝(hui)。
青海中(zhong)控50兆(zhao)瓦(wa)塔式熔(rong)鹽儲能光熱(re)電(dian)站(zhan)是產業園核心項(xiang)目。它采用塔式技術,以熔(rong)鹽作為傳熱(re)流體,配置了7小時熔(rong)鹽儲能系統(tong),設計年發電(dian)量1.46億千(qian)瓦(wa)時。
當(dang)太(tai)(tai)陽(yang)升(sheng)起,一個(ge)個(ge)定日鏡(jing)如向日葵般(ban)跟隨太(tai)(tai)陽(yang)轉動,將太(tai)(tai)陽(yang)光反(fan)射匯聚到吸(xi)熱(re)塔(ta)頂部的吸(xi)熱(re)器上。液態低溫(wen)熔鹽通過冷鹽泵驅(qu)動,流(liu)經(jing)塔(ta)頂吸(xi)熱(re)器吸(xi)收熱(re)量,溫(wen)度(du)(du)可升(sheng)至290—565攝氏度(du)(du)。被加熱(re)的熔鹽流(liu)入高溫(wen)熱(re)鹽罐中儲存。在需要(yao)發電時,高溫(wen)熔鹽與(yu)水換熱(re)后產(chan)生(sheng)高溫(wen)高壓蒸汽,驅(qu)動汽輪發電機組發電。
作為一種優良的儲(chu)熱(re)介質(zhi),熔鹽(yan)在我國(guo)光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電(dian)項目中應用(yong)廣泛(fan)。三(san)峽(xia)集(ji)(ji)團科(ke)(ke)學技(ji)(ji)術研究院(yuan)副院(yuan)長唐博進告訴科(ke)(ke)技(ji)(ji)日報記者,三(san)峽(xia)恒基能(neng)(neng)脈瓜州(zhou)(zhou)70萬(wan)千瓦(wa)“光(guang)(guang)熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)+”項目的100兆(zhao)瓦(wa)光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電(dian)機組配置了6小時熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)系統。這(zhe)使發(fa)電(dian)機組不受光(guang)(guang)照(zhao)強度變(bian)化(hua)影響,保(bao)持穩定的電(dian)力(li)輸出,實(shi)現(xian)連續平穩發(fa)電(dian)。此外(wai),位于甘肅省的蘭州(zhou)(zhou)大成敦(dun)煌50兆(zhao)瓦(wa)熔鹽(yan)線(xian)性菲涅爾(er)式光(guang)(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)已投(tou)產應用(yong)近(jin)3年。它采用(yong)蘭州(zhou)(zhou)大成科(ke)(ke)技(ji)(ji)股份有限公司自主知識產權的線(xian)性菲涅爾(er)聚光(guang)(guang)集(ji)(ji)熱(re)技(ji)(ji)術,儲(chu)熱(re)時長15小時,具(ju)備24小時持續發(fa)電(dian)能(neng)(neng)力(li)。
據不完全(quan)統計,當(dang)前國內已投運和在建的熔鹽儲(chu)熱項(xiang)目(mu)多達數十(shi)項(xiang)。其中,今(jin)年3月(yue)正式開(kai)工的中廣核新能源青海德令哈光儲(chu)熱一體化200萬(wan)千瓦項(xiang)目(mu),更是(shi)創下(xia)塔式光熱發電全(quan)球最大單機容量。
除了熔鹽,空氣(qi)、水、沙石(shi)等都(dou)是可(ke)供利(li)用的儲(chu)熱(re)介質。如芬蘭初創(chuang)公(gong)司(si)Polar Night Energy計劃建設(she)一個工業(ye)規模的沙基熱(re)能(neng)儲(chu)存(cun)系統,將多(duo)余(yu)的風能(neng)和太陽能(neng)以熱(re)能(neng)的形式儲(chu)存(cun)在沙子中。
在新型電力系統建設中大有可為
唐博(bo)進認為,儲(chu)熱技術在新型(xing)電力(li)系統(tong)建設中將發揮重要作用。
“加快構建(jian)新(xin)型電(dian)力(li)系統,意味著(zhu)清潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)將代(dai)替煤炭(tan)、石油(you)、天然氣(qi)等不可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)成為主(zhu)力(li)電(dian)源(yuan)。”唐博進表示,太陽能(neng)(neng)(neng)、風(feng)(feng)能(neng)(neng)(neng)隨機(ji)性高、可(ke)控性差(cha),若將其直接(jie)作(zuo)為主(zhu)力(li)電(dian)源(yuan),電(dian)力(li)與(yu)負荷的不匹配將進一(yi)步增加。儲熱(re)(re)技術可(ke)將太陽能(neng)(neng)(neng)、風(feng)(feng)能(neng)(neng)(neng)等清潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉化為熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)儲存,再根據供(gong)電(dian)需求將儲存的熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)轉化為電(dian)能(neng)(neng)(neng)。
在(zai)新型(xing)電力系統中(zhong),儲熱技(ji)術是支撐(cheng)發(fa)電側(ce)高(gao)比(bi)例可再生能源接入(ru)和消(xiao)納(na)的(de)(de)關鍵技(ji)術手段(duan)之一(yi)。在(zai)唐博進看來,在(zai)電源側(ce)配置儲熱發(fa)電,既為電力系統穩定運行增(zeng)添保(bao)障,又讓其具(ju)備了發(fa)電容量和頻(pin)率(lv)的(de)(de)調(diao)節(jie)能力。
“不(bu)論對(dui)于集中(zhong)(zhong)式(shi)(shi)可再生能(neng)源電(dian)站還(huan)是分布式(shi)(shi)風(feng)光(guang)發電(dian)項目(mu),儲熱技術(shu)(shu)都具(ju)備一定應用(yong)空間,有(you)望成(cheng)為能(neng)源系統(tong)管理中(zhong)(zhong)的重(zhong)要一環。”唐博進解釋,比如河北黃(huang)帝(di)城太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)儲熱采暖項目(mu)將低聚光(guang)比塔式(shi)(shi)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)集熱和跨季節水(shui)體儲熱兩(liang)項技術(shu)(shu)結合(he),通(tong)過(guo)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)集熱場收集夏季豐(feng)富(fu)的太(tai)(tai)(tai)陽能(neng),并將收集到的太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)轉化(hua)為熱能(neng),儲存在(zai)水(shui)體中(zhong)(zhong)。這些熱能(neng)可通(tong)過(guo)循(xun)環系統(tong)在(zai)冬季為建筑供(gong)暖。
此外,抽氣蓄熱等儲熱技術可(ke)將電(dian)(dian)站(zhan)熱源與熱發電(dian)(dian)系統進行熱力(li)解耦。這能改善(shan)傳統火電(dian)(dian)站(zhan)、燃氣電(dian)(dian)站(zhan)、核(he)電(dian)(dian)站(zhan)出力(li)特性(xing),保障新型(xing)電(dian)(dian)力(li)系統中傳統熱動(dong)力(li)電(dian)(dian)站(zhan)對電(dian)(dian)網的慣量支撐(cheng)能力(li)。
具備大規模發展潛力
即便(bian)儲(chu)(chu)熱系統有諸多優(you)點(dian),但(dan)它(ta)同(tong)樣面(mian)臨著熱電(dian)轉換環節效(xiao)率偏低等問題(ti)。三峽(xia)集團科學技(ji)術研究院(yuan)高(gao)級(ji)工程師藺(lin)新星(xing)表示,建設大規模、高(gao)效(xiao)率的儲(chu)(chu)熱系統,在(zai)(zai)安全性、穩定性等方(fang)面(mian)存在(zai)(zai)技(ji)術挑戰。相變材料儲(chu)(chu)熱、化學儲(chu)(chu)熱等新型儲(chu)(chu)熱技(ji)術成熟度還(huan)不夠高(gao),在(zai)(zai)實(shi)際應用中(zhong)還(huan)存在(zai)(zai)不少問題(ti),且項目案例較(jiao)少。此外,儲(chu)(chu)熱項目的建設和(he)推廣還(huan)面(mian)臨成本與效(xiao)率的博弈、應用場景(jing)復雜、大眾認知度低等因素(su)制約。
雖有困難,但在藺新星(xing)看來,儲熱在實(shi)現(xian)“雙碳”目(mu)標(biao)過程中具(ju)有獨特優(you)勢,具(ju)備大規(gui)模發展潛力,相(xiang)同(tong)容量下投資較低(di)。
談及儲熱(re)技(ji)術未來(lai)發(fa)展方(fang)向,藺新(xin)星建議(yi),一(yi)方(fang)面(mian),要大力發(fa)展新(xin)型高效的(de)熱(re)電(dian)轉(zhuan)換技(ji)術,另(ling)一(yi)方(fang)面(mian),要將儲熱(re)技(ji)術的(de)熱(re)電(dian)(或一(yi)次能(neng)源)轉(zhuan)換環節(jie)與(yu)熱(re)應用場景高效結合。