助力燃煤电站绿色转型!澳科学家研发出MGA新型模块化蓄热材料
发布者:lzx | 来源:​CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 654查看 | 2020-10-16 18:22:30    

CSPPLAZA光热发电网讯:以煤电为代表的化石燃料发电厂正在走向衰亡,大量工人面临失业,采用储热技术与传统电厂结合,是否能为其延续寿命?


CSPPLAZA此前发布的一篇题为《燃煤电厂或可借储热型光热发电技术“延年益寿”》的报道,介绍了全球领先的光热发电技术供应商西班牙Abengoa公司和德国工程咨询公司SolEngCo等相关光热企业正在密切关注和探索储热型光热发电技术在落后燃煤电厂改造中的应用潜力和市场机遇。


无独有偶,来自澳大利亚纽卡斯尔大学的科学家们也在积极尝试用储热技术来拯救面临淘汰危机的化石燃料电站,目前他们已成功研发出一种名为MGA的新型储热材料,有望为传统的化石燃料电站赋予新生命,使它们可以实现无排放“绿色运行”。


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图:研究人员Alex Post和Erich Kisi


去年,研发人员还专门成立了MGA Thermal公司,致力于推进该技术走向商业化并应用于实际项目。


储能技术的重要性正日益凸显


随着可再生能源的大规模部署,储能技术已越来越受到人类的重视。


因为太阳能和风能等主要的可再生能源均为间歇性能源,能量的生产与输送并不连续稳定,因此若要实现100%使用可再生能源就必须借助储能技术,使多余的能量及时储存并在需要时释放。


目前锂电池蓄电技术价格相对昂贵,且只能用于短期能量储存。抽水蓄能可以实现更长时间的能量储存,但却有较大的厂址局限性,只能在特定条件的地区建设。


因此,我们需要一种既经济又普遍适用的储能方案,能够大规模推广且可以在晚上用电高峰提供6-8个小时的可调度电力。


MGA蓄热单元可以储存1整天甚至长达1周的能量,这便可以填补蓄电池和抽蓄电站之间中等储能时长的“技术空白”,并可以在需要时调度间歇性的可再生能源。


可像积木一样堆叠和组合,安全可回收


MGA是一种混色间隙合金,这种新型材料可被制成砖块等固定形状形成蓄热单元,而太阳能和风能等可再生能源在高峰时产生的多余能量可以被转化成热量并储存在上述蓄热单元中,待需要时这些热量可以作为煤炭等化石燃料的替代品,与水换热生产水蒸气进而推动汽轮机发电,并实现零排放。


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这些蓄热单元可以像积木一样堆叠和组合,可以灵活增加或减少,以满足发电量或热量的需求变化。


了解MGA蓄热模块加工全过程可观看如下视频:



此外,研究人员表示,与某些其它燃料不同的是,MGA模块安全且无毒,没有爆炸或泄露的风险。


同时,MGA模块的使用寿命预计为25-30年,之后还可以进行回收。被回收的模块可以被很容易的分成单独的材料然后重新再被加工成MGA模块,也可以作为其他用途的原材料进行使用。


MGA技术改造燃煤电站可实现“双赢”


按照研发团队设想,利用MGA模块改造已退役或即将退役的燃煤电厂,可以助力人类社会平滑过渡到可再生能源时代。


欲详细了解可观看如下视频:



在未来的二十年中,包括澳大利亚在内的全球很多国家的燃煤电厂都将退役或被停用,MGA Thermal公司希望通过MGA蓄热新技术来对这些燃煤电站进行改造并延续它们的运行寿命,从而使这些电站得以保存并继续保留雇员的工作岗位。


据研发人员介绍,目前开发出的MGA储热模块尺寸为20cm x 20cm x 16cm,由金属混合物组成,在被加热时有一些成分会熔化发生相变,有一些则不会。就像一块放在微波炉里加热的碎松饼一样,由蛋糕和巧克力屑制成的松饼在加热时巧克力屑会熔化,但蛋糕却不会熔化且可以保持原有形状。


运行时,这些像积木一样的MGA模块一方面能够储存能量,另一方面可以将水加热来生产蒸汽。燃煤电站需要完成的改造工作其实很简单,将原有的锅炉拆除利用MGA储热模块替代即可。MGA与水换热所生产的蒸汽可以驱动涡轮和发电机发电,既可以替代燃煤提供热量又没有任何污染和排放。


谈到如何与水换热来生产蒸汽?研发人员介绍,设计时可以将MGA模块内部预留管道,通过管道将水泵入其中来实现换热。另外,也可以采用MGA模块与专用热交换器直接接触换热。


MGA Thermal的联合创始人Erich Kisi教授表示:“燃煤电厂的排放是导致全球变暖的单一最大温室气体来源,燃煤电厂转型是一种双赢的方式,既能提供清洁的基荷电力,又能避免电厂关闭造成的就业岗位流失。”


试点生产工厂将于明年下半年投运


今年7月份,MGA Thermal公司获得了澳大利亚联邦工业创新和科学部495000澳元的资助,该笔资金将用于在新南威尔士州纽卡斯尔建设一座试点生产工厂,该项目将于明年下半年投入运行,旨在大规模生产出具备价格竞争力的、可应用于大型商业化项目的MGA模块。


此外,MGA Thermal公司还与瑞士公司E2S Power AG达成合作,将在欧洲燃煤发电行业测试该技术。从明年开始,他们将一起利用MGA技术来对部分燃煤电厂进行改造,并进一步验证该技术在实际应用中的经济性。


据研发人员介绍,从实验室测试结果来看,与锂电池储能技术相比,MGA的储能成本要低很多。


目前锂离子电池的储能成本约为200澳元/kWh,如果考虑入网成本则会进一步增加。而MGA Thermal公司试点工厂的建设目标是:包含所有附属基础设施的条件下整个系统可以实现50澳元/kWh的储能成本。


不过,MGA Thermal公司也清醒地认识到MGA蓄热材料的短板:响应时间要比蓄电池慢得多。蓄电池的响应时间可以以毫秒来计算,在扮演短时调峰或承担高峰电力供应方面具有较大优势。反观MGA技术的响应时间则要超过15分钟,但是它的存储容量会更大一些。


研究人员认为,在具备条件的情况下,将蓄电池、MGA模块和抽蓄这三种方式有机组合起来就可以既满足大规模储能的需要,又可以针对可再生能源的波动性进行快速响应。


与任何新技术一样,MGA模块储能技术必须经过财务方面的证明,才能被行业接受并广泛应用于商业化项目。随着试点生产工厂的建设和实际应用测试的稳步推进,该技术的首次全面展示即将到来。一旦成功,该技术将使燃煤电厂实现清洁化运营,并为这些电厂工人的未来带来希望。

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