EDF专家谈超临界二氧化碳循环光热发电技术
发布者：本网记者Joyce | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 8410查看 | 2015-07-09 17:31:00
CSPPLAZA光热发电网报道：中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2015于6月25~26日在京盛大召开，法国电力集团中国研发中心技术总监Yann Le Moullec出席本届大会，并在演讲中分析了超临界二氧化碳循环光热发电技术的应用、前景与挑战。
下面刊出的是Yann Le Moullec演讲的主要内容：（注：本文根据速记和录音资料整理，文章内容未经演讲者本人审阅。可能存在纰漏，仅供参考，敬请理解。）
大家下午好，我的发言中我想跟大家一起来看看超高临界二氧化碳今后的机遇和挑战。
我的发言有四个部分：第一部分简单介绍下EDF；第二部分介绍什么是超临界CO2二氧化碳；第三部分讲一下CSP中的超临界CO2循环；第四部分我们从装备开发、电站设计问题和开发线路图这几个方面谈一下这种CSP技术的未来。
图：Yann Le Moullec 在发表演讲
第一简单介绍一下EDF集团和EDF的研发工作，法国电力集团是全球的电力供应商和生产商，我们是电力行业世界领先者，我们有着广泛的业务范围，包括发电、传输、电网、销售和交易，我们是一个公共服务企业，我们在20多个国家都有自己的业务，主要是在欧洲，现在正在进一步拓展我们的国际业务。我们可以看到每年的销售额是750亿欧元。
法国电力集团是低碳发电的倡导者，我们也是全球最大的核电运营商，我们一直致力于可再生能源的发展，在欧洲和美国我们一直致力于风电的发展，我们在今年也开始关注中国市场的投资。
我们的研究总院是比较大的机构，有2100多位员工构成，主要包括200多个研究人员，150个PHD，我们的工作领域主要是开展全球的研发工作。
研发布局多数是在欧洲国家，法国、英国、德国和波兰，现在也在美国和中国有了自己的研发中心，是在2011年的时候开始的。法国电力集团中国研发中心涉及的核心领域，包括能源生产：清洁煤发电技术、可再生能源、发电系统的数值模拟；能源配送：可再生能源的并网和电动汽车；还有客户需求端管理：可持续低碳城市、能源高效利用、综合能源服务。我们有非常强大的专有技术，我们把这些技术慢慢的引入到中国，希望能有更多的合作。
能源的输送和配送方面，会参与到智能电网的建设和可再生能源的并网和电动汽车的建设等等，我们也会在客户需求端进行管理，比如说可持续的低碳城市能源高效利用和综合的能源服务。我们希望能够外包给一些感兴趣的中国企业，我们也期待大家的合作。
今天的话题非常有意思，我们中国研发中心和中科院一起合作建设了延庆项目，是1.4兆瓦的项目，去年也和中国创新协会有了一些合作，希望通过这样的示范项目能够进行更多的测试，同时也能够对新的技术进行测试。
接下来给大家讲一讲超临界二氧化碳的循环，我们对二氧化碳的物理特性有一些分析和了解，超临界的点上会有非常高的浓度，大概会每立方米超过600公斤，超临界的状态下会有非常好的延展特性，而且它是不可燃的，同时也很容易生产、也比较稳定，所以二氧化碳是非常有经济效益的原料。也可以根据具体情况考虑，这是很好的循环。
通过主要的压缩机，可以通过自己的任何形式的锅炉和热罐和风机，通过这样的循环，如果没有进一步的优化是这样的状态，如果有更进一步的优化还是很有前景的。
现在看到的是典型的再压循环状态，温度没有太大的变化、压力也不变，最大的温度是在600度，最后会有低温协调器，这样的循环过程中，整个的效率非常的高，循环也是可以进行全程监控的，会看到热量产生的变化、整个循环过程中温度的变化，经过合理的设计可以很有效的降低成本。
可以很有效的降低水温，温度方面也会有所不同，经过改进效率也会提高，把这些因素都考虑在内来进行更好、更准确的评估，如果温度高于550度的话效率会更高。
超高临界二氧化碳循环技术的开发过程以及最新的设备，我们的循环已经经过了行业全面的研究，现在全球已经有三到四个实验室规模的示范场已经开始运营了，它们的功率都是在兆瓦级的。
风机和压缩机，压缩机一般是在超临界点去运行，需要非常高的效率，效率至少是88%的样子，同时部件负荷方面需要很高的灵活度，这一点对整体的效率是至关重要的。
高温高压目前有比较先进的技术，这是对于目前市场上现有先进技术的简单介绍，如果要特别讲CSP项目的话，为什么要讲超临界循环呢？因为在发电行业，传统的想法是会有一个能源的消耗也会有生产，这是两个主要要考虑的因素，高效率意味着高的投资回报率，也意味着更低的能耗，这是在煤电和天然气发电方面具体数据的比较，煤电的价格每兆瓦时是7，天然气是19，对于太阳能的话可能会是20，鉴于初步研究的结果发现CSP的效率有待于提高，超高临界技术可以为我们带来10%效率的提高，也可以减少10%的定日镜的数量，也会把整个电源模块的成本也减少10%，电源模块量减少50%，相当于节省了60%的成本。
这个领域的技术并不是特别的完善，但是目前来说是有前景的，可以提高效率也可以降低成本，设计也会比较一目了然，如果要去用的话，我们给大家展示了一个简单明了也比较直观的图，可以用蒸汽循环的替代，还有一些额外顶端的流和原理图，现在想法很多有的看起来也不错，但是真正去使用的时候必须要考虑实用性，尤其是在第二部分的模块的时候，尤其是需要考虑的。
我们也不可能用超高临界二氧化碳代替所有的技术，还是取决于不同项目具体的要求。在具体执行的阶段，怎么去有效的使用熔盐呢？在SCO2，熔盐使用的时候区间是250到580度，这样的情况下会把整个熔盐的使用量增加一倍，通过循环效率的提高也可以减少物料的使用，这也是很有意思的步骤。执行着下游熔盐的存储，同样的太阳接收器的设计，也是同样的存储能力和成本。也可以部分的降低定日镜和储存的成本，大概降低20%左右，这也是非常的明显，当然也需要相应的设计，蒸汽循环和SCO2循环。目前整个状况来讲，超高临界循环有着非常广阔的应用空间。
这是对熔盐物理特性的分析，包括浓度、热效能和黏度和温度的要求，接收器管中，熔盐和超临界二氧化碳不同数据的比对，有时候在达到特定的温度和压力的时候使用熔盐的成本会很高，这是具体设计的参数，例如在HX区域增加30%，整个的重量会增加400%，目前还不能用超高临界二氧化碳作为接收器，但是还是会慢慢的解决这些问题，技术上的具体内容就不再多讲了，感兴趣可以会后交流。
未来的走向和未来的潜力，我刚刚已经讲过的，现在目前还是需要更好的设计方案，需要去改善效能，超临界二氧化碳的使用还需要有更成熟的技术上的改进，我们通过效能节省器还是可以有很多的改善，现在还有一些具体项目的问题，还有一些项目还需要进一步管理方面的改善，目前很多东西还没有达到产业化应用，还需要进一步改善设计，改善管理和整体的性能。
压缩器方面的效率，单一的再压缩，是在低温下工作的原理，功率循环的可操作性方面会有自己的控制和要求的设计，还有关于部件负荷的管理，还有温度存储的管理，也会在优化方面有更多的灵活性。尤其是项目中为了降低成本，灵活性的优化的确是非常的必要，还是要看具体项目具体现场情况，我们需要使用不同的技术、不同的材料，需要看一下未来发展的路线图，目前还是要在灵活性方面有更多优化，如果考虑到跟PV的对比其实灵活度已经相当高了，这个技术优势就是提高灵活度。
现在技术的路线图，在2015年要做更大的测试回路，1到5兆瓦，组件方式也要开展测试的工作，相信这方面的项目可能会持续三到四年的时间，之后也需要来做最好实践的设计，该需要进一步的优化组件的设计，这样可以获得最佳的效果，接下来的阶段是做试点项目，20到50兆瓦试点的项目，需要对设计
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