集热器开口已达8.6m!熔盐槽式光热发电技术商业化只待临门一脚?
发布者:Catherine | 0评论 | 284查看 | 2025-01-12 11:47:33    

2013年9月12日,中国首个商业化的熔盐槽式光热电站在甘肃阿克塞举办开工仪式。


但直到十年之后的今天,该项目依然未能建成投运。


刨除诸多的客观环境原因,究其技术本身,在槽式集热器已做到8.6米大尺寸开口的今天,熔盐槽式技术的商业化是否能够获得成功?


为何要上熔盐槽?


十年之前,深圳市金钒能源科技有限公司投资开发的这个50MW槽式光热发电项目,头顶中国首个商业化高温熔盐槽式光热发电项目的光环,吸引了颇多关注。


但同时,也有不少质疑的论调:“导热油槽还没玩明白,上什么熔盐槽?”


彼时,我国还没有建成一座商业化光热电站,最成熟的导热油槽式技术亦没有商业化的成功实践。


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图:熔盐槽式光热发电系统原理


时任金钒能源董事长官景栋对CSPPLAZA解释称,熔盐是一种低成本、长寿命、传热性能好的高温、高热通量和低运行压力的传热介质,同时也是不易燃、无毒、环境友好的优良储热介质,导热油则存在一定的安全和环境隐患,虽然其存在保温难度较大等一些难点,但在工程上并非不能解决。


同时,全面采用熔盐传储热可使槽式电站的运行温度提高至550摄氏度,显著提升发电效率。传统的槽式技术以导热油为传热介质、熔盐为储热介质,导热油的油温上限限制了熔盐的储热温度,导致熔盐的储热性能难以充分发挥,对熔盐造成了极大浪费。同样的储热量,传统槽式电站的储热耗盐量是熔盐槽式电站耗盐量的大约三倍。另外,传统的槽式技术,导热油在吸热后还要与熔盐换热来储热,需要增加一系列的换热设备,同时带来了更多热损,增加了光热发电站的总体投资。


首个项目的10年


理论上来看,熔盐槽确实是槽式技术的发展方向。但在实践层面,阿克塞50MW熔盐槽式项目的建设,却远没有想象中那么顺利。


彼时的国内光热发电产业链基础还比较薄弱,金钒能源认为难以支撑阿克塞项目的建设,为完善供应链,打通成本降低甬道,金钒能源的母公司深圳市核电工程建设有限公司选择了引进消化国外技术实现国产化的路子。


2014年8月,深圳市核电工程建设有限公司与天津滨海高新区签订投资协议,圈地580亩,总规划投资高达45亿元,决定在天津建设具有国际领先水准的光热发电技术研发及产业化基地。天津滨海光热发电投资有限公司(简称滨海光热)于次月正式成立。


2017年5月,上述50MW项目的主体工程正式开工建设。


至2017年底,在资金紧缺的情况下,天津生产基地逐步形成了一定的生产能力。其从意大利Reflex引进的超薄反射镜生产技术在这里实现了本土化,从瑞士SREA引进技术的跟踪系统生产车间也投入运行。


在此期间,2016年10月12日,一条长800米的熔盐槽式集热回路,配套8小时的储热系统,完整的换热、蒸汽发生和发电系统一个装机200KW的高温熔盐槽式验证项目成功投运。这是上述50MW电站的首期验证项目,这一验证项目的建设,也让上述50MW电站成功入选了国家首批光热示范项目。


但天津生产基地的建设,让原本就资金紧张的阿克塞50MW电站更加捉襟见肘,滨海光热的盘子越铺越大,资金问题愈加凸显。滨海光热在此期间尝试通过运作产业基金、PPP项目等方式化解财务危机,但最终都无功而返。


2018年5月,甘肃阿克塞50MW熔盐槽式光热示范项目终因资金链断裂彻底停工。2020年9月30日,该项目又获得了甘肃省绿色生态产业发展政府引导基金近6亿元输血,起死回生,但受制于疫情和资金缺口,未能全面推进;2023年,项目业主又与水发兴业能源(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。


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来自阿克塞当地政府的最新消息称,预计明年6月底前该项目实现并网发电。


大开口槽式集热器的加持


阿克塞50MW熔盐槽式项目自2013年开工至今,历时10多年,未能建成投产。究其原因,资金问题、疫情、地震影响都是外在因素,技术和供应链问题是内在诱因。


今天,10多年过去了,我国光热发电的技术能力和供应链已经比较成熟,项目开发经验日渐丰富,这将可以支撑熔盐槽式技术真正进入商业化的新阶段。


从集热系统的角度考虑,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。


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图:各类槽式集热器的开发年份及尺寸


在迪拜已建成的950 MW光伏+光热电站中的Noor Energy一号200MW槽式电站,采用了8.2米开口的大槽集热器,这是目前已经商业化应用的最大开口槽式集热器。


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继续迭代。


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,其搭配了对应的熔盐系统。


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图:龙腾RT86大槽集热器


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。


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图:中电工程西北院大开口槽式集热器示范回路


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8.6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。


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图:中广核槽式集热器太阳法向辐射跟踪平台


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的高度肯定。


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在逐个消逝。


熔盐槽式项目的开发现状


据CSPPLAZA最新统计,截至目前,我国光热发电并网项目规模已达760MW,其中包含槽式光热发电项目150MW,均采用导热油槽式技术路线。


除了在建中的阿克塞50MW熔盐槽式电站,目前最新一批在建、推进中的光热项目中,已明确槽式项目5个,其中已经明确采用熔盐槽式技术路线的有2个。


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图:新一批槽式光热发电项目


青海海西州德令哈2000MW光储热一体化暨海西州调峰中心基地项目由中广核太阳能德令哈有限公司负责开发,规划面积约5.3万亩,总装机容量200万千瓦,其中光伏160万千瓦、光热40万千瓦,储能配比率25%、储能时长6小时。按照规划,一期新建800MW光伏+200MW熔盐塔式光热发电项目,二期新建800MW光伏+200MW熔盐槽式光热发电项目。目前一期项目尚在建设中。


2023年5月,中广核新能源(阿里)有限公司就其中广核新能源西藏阿里150MW雪域高原“零碳”光储热电示范项目(50MW光热部分)聚光集热系统设备(重新招标)发布公告。据公告,该项目集热岛采用二元熔盐槽式聚光发电技术路线,聚光器应优先采用UT槽,但不只限定于UT槽技术。本期先行建设投产108个集热回路,设计安装324个集热器组合,集热面积为557280平米。若投标方采用其他槽技术,由投标方根据产品的规格参数进行方案设计,但至少应满足本项目用地和聚光集热性能的基本要求。


在上述相关项目的推动下,熔盐槽式技术的商业化征程已重新出发,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,熔盐槽式光热项目的建成投产已经可以真实地预见。

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