大規(guī)模蓄熱正在成為我國發(fā)展太陽能熱電產(chǎn)業(yè)和智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。近日，北京工業(yè)大學(xué)研究員吳玉庭在接受《科學(xué)時報》記者采訪時指出，熔融鹽蓄熱太陽能熱發(fā)電調(diào)峰電站應(yīng)是解決智能電網(wǎng)大規(guī)模蓄能的一條技術(shù)途徑。
“蓄能技術(shù)對可再生能源的發(fā)展至關(guān)重要。”吳玉庭告訴記者，“蓄能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)供能、保護用能設(shè)備工作的穩(wěn)定性，從而提高系統(tǒng)效率、延長系統(tǒng)壽命。”
據(jù)介紹，經(jīng)過多年發(fā)展，蓄熱技術(shù)呈現(xiàn)出趨向“高儲熱密度、高使用溫度、高蓄放熱速率、低成本、環(huán)境友好”的發(fā)展趨勢。
吳玉庭所在北京工業(yè)大學(xué)馬重芳教授團隊從2000年開始從事蓄熱研究，十年鉆研，他們比較看好熔融鹽蓄熱材料。
“熔融鹽在槽式熱發(fā)電系統(tǒng)中被認(rèn)為是一種先進的、最好的蓄熱介質(zhì)。”吳玉庭介紹說。美國和德國的許多專家和研究機構(gòu)均把熔融鹽傳熱蓄熱作為槽式熱發(fā)電提高發(fā)電效率和降低發(fā)電成本的重要技術(shù)途徑。
“其實不管是槽式太陽能熱發(fā)電還是塔式熱發(fā)電，熔融鹽傳熱蓄熱技術(shù)都是一種先進的傳熱蓄熱技術(shù)。它對于提高系統(tǒng)發(fā)電效率，提高系統(tǒng)發(fā)電穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。”吳玉庭告訴記者，目前大規(guī)模蓄熱技術(shù)尤其是熔融鹽蓄熱技術(shù)已在太陽能熱發(fā)電站中得到廣泛應(yīng)用。
2010年7月，意大利建成了世界首個完全使用熔融鹽傳熱蓄熱的太陽能發(fā)電站。據(jù)介紹，這個目前發(fā)電功率為5兆瓦的太陽能熱電站，主要構(gòu)成部分包括面積為3萬平方米的反射鏡面、長達5400米的熔融鹽真空管、蓄熱罐、蒸發(fā)器和渦輪發(fā)電機。反射鏡面將太陽能集中于真空管，加熱管中流動的熔融鹽，可使其溫度升高到550攝氏度。熔融鹽將熱量傳導(dǎo)給蒸發(fā)器，通過熱交換產(chǎn)生高溫、高壓的水蒸氣，最后帶動渦輪發(fā)電機發(fā)電。由于完全使用熔融鹽為傳熱介質(zhì)，提高了槽式集熱管的工作溫度，進而大幅提高了熔融鹽蓄熱的能量密度。與普通太陽能光熱發(fā)電站相比，這種電站能儲存穩(wěn)定的能量，即使在太陽光照射強度變化大的情況下，系統(tǒng)仍能維持正常運轉(zhuǎn)。
“以西班牙Andasol電站為例，這個發(fā)電功率為50兆瓦的太陽能熱發(fā)電站采用了28500噸熔融鹽進行蓄熱。若不蓄熱，這樣的熱電站年發(fā)電只有2000小時、年發(fā)電量僅為100GWh，而熔融鹽進行蓄熱7.5小時，則可使年發(fā)電達3600小時，年發(fā)電量可上升至180GWh。”吳玉庭告訴《科學(xué)時報》。
據(jù)吳玉庭介紹，目前全球使用大規(guī)模熔融鹽蓄熱的商業(yè)化運行太陽能熱發(fā)電站已有4個，總發(fā)電容量20萬千瓦，總?cè)廴邴}用量達12萬噸，另外在建的和計劃建的有10座槽式、3座塔式總共104.9萬千瓦的電站將采用熔融鹽大規(guī)模蓄熱技術(shù)。目前的太陽能熱發(fā)電站已經(jīng)實現(xiàn)了熔融鹽的大規(guī)模低成本蓄熱。
“2009年我國用電總量達36430億千瓦時，其中需要調(diào)峰的比例占30%~40%。而現(xiàn)階段電化學(xué)儲能成本較高，無法實現(xiàn)大規(guī)模儲能；目前蓄能電站的主要形式抽水電站、機械蓄能等也面臨條件受限、投資巨大等問題。”吳玉庭認(rèn)為，發(fā)展帶有蓄熱的調(diào)峰太陽能熱發(fā)電站，將聚集的高溫太陽能蓄積起來，在需要調(diào)峰時利用蓄積的太陽能發(fā)電，實現(xiàn)電站的調(diào)峰，這種形式與電化學(xué)儲能和機械儲能相比，具有成本低、壽命長、沒有二次充放電過程的能量損失等等優(yōu)勢，應(yīng)該大力發(fā)展。
