熔融鹽儲能技術(shù)是目前國際上最為主流的高溫蓄熱技術(shù)之一,具有成本低、熱容高、安全性好等優(yōu)點,已在西班牙等國的太陽能光熱發(fā)電中得到了實際應(yīng)用。
一、技術(shù)特性
熔融鹽儲能技術(shù)是利用硝酸鈉等原料作為傳熱介質(zhì),一般與太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合,使光熱發(fā)電系統(tǒng)具備儲能和夜間發(fā)電能力,可滿足電網(wǎng)調(diào)峰需要。按照熱能儲存方式不同,太陽能高溫儲能技術(shù)可分為顯熱儲能、潛熱儲能和混合儲能。
顯熱儲能主要是通過某種材料溫度的上升或下降而儲存熱能,是目前技術(shù)最成熟、材料來源最豐富、成本最低廉的一種蓄熱方式。顯熱儲能包括雙罐儲能(導(dǎo)熱油、熔融鹽)、水蒸氣儲能、固體儲能(混凝土、陶瓷)、單罐斜溫層儲能(導(dǎo)熱油、熔融鹽)等。
潛熱儲能主要是通過蓄熱材料發(fā)生相變時吸收或放出熱量來實現(xiàn)能量的儲存,具有蓄熱密度大,充、放熱過程波動溫度范圍小等優(yōu)點。潛熱儲能包括熔鹽相變儲能、熔鹽+無機材料復(fù)合相變儲能等。
混合儲能就是將顯熱儲能、潛熱儲能等方式結(jié)合起來,以取得最好的經(jīng)濟性。混合儲能包括相變儲能+斜溫層儲能、相變儲能+混凝土儲能等。
二、發(fā)展現(xiàn)狀
西班牙是全球太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先國家,截至2010年8月,西班牙已建成的太陽能光熱發(fā)電站裝機容量為48.24萬千瓦,正在建的為164.3萬千瓦,已宣布要建的為108.01萬千瓦。其中相當(dāng)一部分光熱發(fā)電站均采用熔融鹽進行儲能。
具體案例包括:2009年投運的西班牙安達索爾(ANDASO)槽式太陽能光熱發(fā)電站一期工程利用28500噸熔融鹽作為儲能介質(zhì),能夠維持電站滿負荷運行7.5個小時。目前正在建設(shè)的西班牙GEMOSOLAR塔式商業(yè)化運行電站也采用熔融鹽傳熱蓄熱介質(zhì),其他幾個計劃建設(shè)的塔式太陽能光熱發(fā)電站也準(zhǔn)備采用同樣的技術(shù)手段。
三、應(yīng)用前景
根據(jù)國外的研究表明,高溫熔融鹽的成本是決定熔融鹽能否作為太陽能儲能材料的先決條件,若材料成本比較高,用在太陽能光熱發(fā)電中就不現(xiàn)實。同時,溫度對系統(tǒng)操作成本也有很大影響,操作溫度高,高溫熔融鹽蓄熱率高,系統(tǒng)發(fā)電效率也高,長期來說,就可以降低操作成本。
而光熱電站通過配置技術(shù)上相對成熟的大容量儲能裝置,可以實現(xiàn)發(fā)電功率平穩(wěn)、可控輸出。隨著技術(shù)快速進步和規(guī)模不斷擴大,這些電站基礎(chǔ)設(shè)施的造價正在快速下降。國際經(jīng)驗表明光熱發(fā)電成本與規(guī)模的相關(guān)性遠比光伏強,大規(guī)模發(fā)展能夠顯著降低生產(chǎn)成本(國際上光熱發(fā)電成本低于光伏發(fā)電成本)。
四、對我國的啟示
2009年我國全社會用電量36430億千瓦時,需要調(diào)峰的比例是30%-40%。發(fā)展帶有儲能的調(diào)峰太陽能光熱發(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,成為新型儲能技術(shù)的一種利用方式。熔融鹽儲能技術(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。該項技術(shù)在太陽能光熱發(fā)電項目中已得到很好的應(yīng)用,對于提高系統(tǒng)發(fā)電效率、穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。因此,熔融鹽儲能與太陽能光熱發(fā)電相結(jié)合將是未來發(fā)展趨勢,熔融鹽儲能太陽能熱發(fā)電調(diào)峰電站應(yīng)是解決智能電網(wǎng)大規(guī)模儲能的一條技術(shù)途徑。此外,應(yīng)探索熔融鹽儲能技術(shù)的更多應(yīng)用途徑,為智能電網(wǎng)大規(guī)模儲能提供多樣化的解決方案。
來源:能源觀察網(wǎng)