时近2025年元旦,首批国家光热示范电站自2015年开始启动至今已经十个年头。
通过首批示范项目的建设,一批光热电站陆续建成投产,推动导热油槽式、熔盐塔式、熔盐菲涅尔技术在我国成功实现商业化,验证了光热发电技术的适用性,并在装备国产化与运维检修等领域都取得了长足发展。
近年来,在风光一体化项目的第二次浪潮推动下,多塔一机等创新性技术亦开始进行示范应用。但槽式技术的升级版——熔盐槽式技术却至今未能实现商业化。
首个熔盐槽式项目
我国第一个熔盐槽式商业化项目在2013年由深圳市金钒能源科技有限公司推动建设,彼时,我国还没有建成一座商业化光热电站,国际上最成熟的导热油槽式技术亦没有在中国实现国产化和商业化。金钒能源选择了从国外引进熔盐槽式技术和装备的路子,于2016年在当地建成了一个配置800米熔盐槽式集热回路的200KW实验电站。
但由于多种原因,阿克塞50MW熔盐槽式项目因资金困难而多次停工,在业主方的努力下,2023年,其与水发兴业能源(甘肃)新能源有限公司达成合作协议,将之纳入阿克塞四十里戈壁“风光热储”一体化多能互补项目,电站终得以全面复工建设。但直至今天仍未能建成。
为何要上熔盐槽?
常规的导热油槽式技术多了一套导热油系统,熔盐用量成倍增加,在同等规模电站的初始投资上更高。全面采用熔盐作为传储热一体化介质,将大幅简化储换热系统,降低熔盐用量,同时大幅提高主蒸汽参数,使槽式技术的效率优势进一步加强。
熔盐槽商业化万事俱备?
当前,国内的光热发电装备与技术水平已经有了长足进步,导热油槽式已经十分成熟,目前国内运行情况最好的塔式熔盐电站和导热油槽式电站的情况如下表所示,导热油槽式技术相较于传统熔盐塔式具有利用小时数更高、年光电效率更高、整体占地更小、调试周期更短、风沙影响更小等优势,但由于增加了导热油系统和熔盐用量,造价也相应更高。
当然,一个电站实际运行表现的优劣取决于多种客观和主观因素,从装备角度看,乌拉特中旗导热油槽式电站的表现证明了其采用的装备的可靠性和卓越性能。这让熔盐槽式的商业化有了更强有力的供应链保障,毕竟有前车之鉴:阿克塞50MW熔盐槽项目的开发不力,供应链建设就是一个主要原因。
从集热系统的角度,熔盐槽式电站要获得高达550℃的集热温度,需要更大开口的槽式集热器和与之配套的熔盐集热管。
在迪拜已建成的950 MW光伏+光热Noor Energy 1项目中,包含3座200MW槽式电站,采用了8.2米开口的大槽集热器,总镜场规模达到了810万平米。这是目前已经大规模商业化应用的最大开口槽式集热器。
图:龙腾RT86大槽集热器
在国内,常州龙腾光热科技股份有限公司等多家单位统一瞄准了8.6米开口的大槽集热器。龙腾光热历时4年研发新一代高效低成本的龙腾RT86大槽集热器,开口宽度8.6m,采用国际最先进的空间框架结构,拥有完全自主的专利技术,实现了国产化槽式集热装备的更新迭代。
目前,龙腾光热位于内蒙古巴彦淖尔龙腾光热储能科技创新园的新一代高效低成本槽式聚光集热示范项目正在建设中,其将对高温熔盐集热管、新型反射镜技术、国产化柔性连接解决方案、二元与三元熔盐等各种技术进行工程化示范和验证。
中电工程西北院于2018年5月启动大开口槽式集热器开发项目,通过聚光光学设计、热力学工艺设计、轻钢结构设计、液压驱动及控制设计等集成设计,开发出开口宽度为8.6米的槽式集热器。2020年10月,其大开口槽式集热器示范回路在海西州多能互补示范工程基地内建成并完成调试,性能达到设计目标。
2024年1月,中广核大开口熔盐介质槽式集热器系统完成试制,于4月15日在槽式集热器太阳法向辐射跟踪平台完成组装,并开展联合调试。其集热器开口为8.62米,集热温度550℃,是目前国内最大的使用熔盐介质的槽式集热器。目前,中广核新能源大开口熔盐槽式集热器研发熔盐槽式试验回路正在建设中。
在熔盐集热管方面,2024年11月,龙腾光热与德国宇航中心(DLR)签约,为其与葡萄牙埃武拉大学合作的Évora先进槽式熔盐示范项目提供熔盐集热管,这是对国产熔盐集热管制造能力与技术性能的高度肯定。另外,兰州大成、天瑞星等厂商的熔盐集热管也已在熔盐菲涅尔项目中得到大量应用。
此外,中广核新能源科创中心、中电建中南院、龙腾光热等企业在熔盐用柔性连接解决方案上获得了突破,近期在相关实验平台或工程化集热器回路上已经得到了良好的验证结果。
在国产化核心装备制造技术和能力逐步得到验证的今天,熔盐槽式技术的商业化面临的技术壁垒正被逐个攻破。
目前,已经有多个项目拟采用熔盐槽式技术,在这些项目的推动下,在更大开口槽式集热器、国产熔盐集热管、更成熟的技术能力和运维经验等的加持下,熔盐槽式技术的商业化将有望真正实现。