新兴储热技术为CSP增强核心竞争力
发布者：本网记者Robin | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 8996查看 | 2013-07-27 08:53:00
CSPPLAZA光热发电网报道：毋庸置疑，低成本高性能的储热技术的应用是当前光热发电可以与光伏发电相竞争的最大优势。自光热发电开始实现规模化开发以来，储热就开始在其中扮演重要角色。数十年来，储热技术也在经历着演变，但至今，熔盐储热依旧是最具性价比和最成熟的储热技术。但我们还需看到的是，新兴的储热技术也在逐步获得发展。
在如沙特和智利、南非等光热发电的新兴市场，储热的重要性更加凸显，其并非是可有可无的，甚至是当地市场的必然要求。但目前，在选择储热的技术路线时，可选择的却十分有限。
较为古老的如Ruths储热技术，也称之为蒸汽储热，对高压过热水蒸汽进行存储。这种技术已经在PS10和PS20两座塔式光热电站中进行了应用，实践证明其成本高昂，推广价值较低。
熔盐储热是唯一实现商业化大规模应用的储热技术。但熔盐储热也拥有自身的缺点和局限性，如不能实现超过550摄氏度以上的运行温度，高于此温度将气化；熔点较高，约在250摄氏度左右，容易出现冻堵事故等。
新的储热技术的研发和应用成为必然。
目前来看，比较有潜力的新兴储热技术当推石墨储热，澳大利亚的Graphite能源公司和西班牙Sener公司都在对这项技术进行研发。Graphite能源公司和澳大利亚的Solastor公司合作利用石墨作为塔式光热电站的吸热和储热介质，并已经建成了一个3MW的Lake Cargelligo示范性项目。其将吸热系统与储热系统集成在了一起，在集热塔上，热量接收器的内部即为石墨材料，其承担着吸收部分热能后与水换热产生蒸汽，另一部分热能同时进行储热的双向任务。整个热量接收和储热系统内部充入氩气以防止氧化。Graphite能源公司总经理Nick Bain表示，“我们的首要目标是设法增加储热温度”。
SENER正在研究高效经济的固态石墨储热解决方案。据Sunshot网站对该项目的介绍信息：这种储热技术理论上可在超过800摄氏度、甚至高达1650摄氏度的温度下稳定应用，无寄生性能源消耗，预期寿命可达30年。
中国山西大同的新成新材料股份有限公司是国内较大的一家特种石墨材料供应商，该公司董事长张培林此前曾对CSPPLAZA记者表示，其未来将重点开拓光热发电市场，将石墨储热技术推向商业化应用。
相变储热材料的研究也被看好。在西班牙阿尔梅里亚建有一个相变储热的示范项目，但其要实现商业化应用还需时日。其中一大挑战是储热材料的热绝缘性能。
美国Terrafore公司通过将储热材料制成微小的玻璃粉状物后再进行封装来增加储热材料的表面积，并将热交换器进行保温处理，以防止储热材料冻结。
还有其它一些固体储热的技术路线，如石块、炉渣或沙子为储热材料的储热技术在研发中。其优势是材料十分常见，价格十分低廉，在项目本地即可收集，减少运输和采购成本。
瑞士Airlight能源公司利用空气作为传热介质，利用硅石进行储热。其宣称可实现的储热温度约达650摄氏度。该公司的研发总监Gianluca Ambrosetti表示，“最大的优势是这项技术相对简单并可以实现较高的温度。”
在德国的Jülich，一个类似的储热系统已经在Kraftenlagen München塔式电站上进行示范，该系统利用空气作为传热介质，利用陶瓷作为储热材料。
石墨、碳纳米管和陶瓷纳米颗粒等储热材料，氯化盐替代硝酸盐作为储热材料应用于光热发电。这些都是较有潜力的研发方向。
Triangle太阳能燃料研究所正在研发一种专利系统，称之为高温传热和储热系统(HOTTS)。该研究所的Jim Trainham博士称，这种显热存储系统已经证明了其材料稳定性，目前证实其可以在高达1100摄氏度的温度下运行。他认为还有提升空间。Triangle没有透露这具体是一种什么材料，仅表示是地球上储量很丰富的一种材料，其制造与陶瓷化合物类同。如其它的新兴储热技术研究一样，HOTTS具有较高的风险。
上述新兴的储热技术都仍处于较早期的阶段，并开始获得政府方面的支持。美国能源部2013年4月份为热化学储能发起了一项为期4年的，总扶持金额2000万美元的创新型储热技术研发研发计划。美国能源部欲求资助可以实现运行温度在650摄氏度以上，成本低于15美元/kWth的创新型储热技术的研发，推动太阳能热发电的成本下跌。
另外值得注意的还有，一些人建议利用光热发电技术生产氢气和氨水，然后再利用这些产品产出电能，或作为汽车燃料替代汽油或柴油消耗。但其经济性尚不可知。
储热作为光热发电的核心优势，其发展将影响光热发电产业的未来。如有优于熔盐的更先进的更具性价比的储热技术实现商业化应用，将为光热发电技术增添更强大的竞争力。
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