光熱電站如何獲得更高效益?熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵

發(fā)布時(shí)間:2016-10-12   來源:CSPPLAZA

  一些業(yè)界專家認(rèn)為,光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)商必須根據(jù)市場的實(shí)際需求,從更長時(shí)間的調(diào)度能力和獲得更高容量因子的角度考慮,來確定電站的儲(chǔ)能容量,以將光熱發(fā)電的成本優(yōu)勢最大化。

  事實(shí)上,儲(chǔ)能系統(tǒng)在當(dāng)今光熱電站中的應(yīng)用已十分普遍。作為光熱發(fā)電技術(shù)的主要優(yōu)勢,配置儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使光熱發(fā)電相比其他可再生能源發(fā)電技術(shù)為電網(wǎng)提供更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

  據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全球共有17個(gè)公用事業(yè)規(guī)模的光熱發(fā)電項(xiàng)目在建,其中15個(gè)項(xiàng)目都配備了儲(chǔ)熱系統(tǒng)。9月13日,國家能源局發(fā)布了首批光熱示范項(xiàng)目名單,共有20個(gè)項(xiàng)目入選,其中18個(gè)項(xiàng)目都采用了熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)。

  圖:南非kaxu solar one電站的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)

  瑞典皇家理工學(xué)院(KTH)的高級研究員RafaelGuedez表示:“光熱電站在整合了儲(chǔ)能系統(tǒng)(TES)后,的確能夠顯著降低電力平準(zhǔn)化成本(LCOE),當(dāng)然,要使成本效益達(dá)到最優(yōu)化,儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案必須綜合考量太陽島、發(fā)電島的實(shí)際規(guī)模以及具體的電力調(diào)度策略?!?/p>

  “滿負(fù)載儲(chǔ)熱時(shí)長每增加一小時(shí),就意味著投資成本需提高大約3%~4%,具體的增加數(shù)額將取決于不同的光熱發(fā)電技術(shù)路線、儲(chǔ)熱材質(zhì)和運(yùn)行策略等等,但隨著輸出電力的增加,額外的投資成本也相應(yīng)增多,”西班牙動(dòng)力工程和技術(shù)咨詢公司Araner的儲(chǔ)熱技術(shù)專家KatlynAvery介紹道,“通過提高儲(chǔ)熱容量,光熱電站就能持續(xù)運(yùn)行更長時(shí)間,發(fā)電成本自然會(huì)降低,這對項(xiàng)目開發(fā)商來說是很劃算的?!?/p>

  塔式熔鹽傳儲(chǔ)熱或?qū)⒊蔀橹髁?/p>

  據(jù)一些業(yè)內(nèi)專家介紹,應(yīng)用熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的塔式光熱電站能夠在更高溫度下運(yùn)行,該儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝和操作更簡便,換熱效率也更高,因此,業(yè)界對熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的認(rèn)可度頗高。

  從西班牙Torresol能源公司開發(fā)的裝機(jī)20MW的Gemasolar光熱電站到美國SolaReserve裝機(jī)110MW的新月沙丘電站,再到Abengoa在智利開發(fā)建設(shè)的裝機(jī)110MW的Atacama1電站(與新月沙丘電站配置相似),以及ACWA電力公司在摩洛哥建設(shè)的150MW級NoorIII電站,都無一例外地選擇了熔鹽儲(chǔ)熱型塔式光熱發(fā)電技術(shù)路線。

  據(jù)了解,使用導(dǎo)熱油作為傳熱流體(HTF)的塔式光熱電站的最高運(yùn)行溫度是565攝氏度,相比之下,槽式導(dǎo)熱油光熱電站的運(yùn)行溫度最高只限于385攝氏度。

  “更高的工作溫度帶來的將是成本相對更低同時(shí)效率更高的儲(chǔ)熱系統(tǒng),而這又會(huì)很快地轉(zhuǎn)化為收益?!盇very表示。

  Guedez則補(bǔ)充表示,如果將熔鹽同時(shí)作為塔式光熱電站的傳儲(chǔ)熱介質(zhì),相當(dāng)于將熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)和熔鹽塔無縫連接起來,不但簡化了整個(gè)電站的設(shè)備組成,還有利于電站后期的運(yùn)維控制。

  槽式傳熱介質(zhì):由導(dǎo)熱油到熔鹽的探索

  目前,全球眾多槽式光熱電站開發(fā)商正紛紛進(jìn)行試驗(yàn),探索將傳熱介質(zhì)由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽的可能性,希望通過進(jìn)一步提高技術(shù)水平,以提高系統(tǒng)的運(yùn)行溫度,從而縮短與塔式熔鹽儲(chǔ)熱光熱電站之間的差距。

  根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)的報(bào)告顯示,槽式光熱電站的傳熱介質(zhì)若由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽,整個(gè)槽式光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝成本將會(huì)減半。另外,到2025年,儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝成本預(yù)計(jì)會(huì)下降到16美元/kWth。

  近年來,很多中國光熱企業(yè)也在研究槽式熔鹽傳儲(chǔ)熱技術(shù),而在首批光熱示范項(xiàng)目名單中,7個(gè)槽式光熱項(xiàng)目中有2個(gè)將熔鹽作為傳熱介質(zhì),而且這兩個(gè)項(xiàng)目的儲(chǔ)熱時(shí)長均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它5個(gè)項(xiàng)目。

  圖:中國首批光熱示范項(xiàng)目中的7個(gè)槽式項(xiàng)目的基本信息

  影響儲(chǔ)熱規(guī)模的主要因素

  一般來說,在光熱電站公開競標(biāo)時(shí),項(xiàng)目開發(fā)商往往會(huì)更加青睞具有持續(xù)儲(chǔ)熱能力的項(xiàng)目,因?yàn)檫@些項(xiàng)目不僅有利于履行招標(biāo)要求,其電力購買價(jià)格也會(huì)更具競爭力。“儲(chǔ)熱系統(tǒng)的最佳規(guī)模取決于承購方或者市場給予的條件,比如電力購買計(jì)劃、激勵(lì)措施等?!盙uedez指出。

  瑞典皇家理工學(xué)院KTH在2014年曾做過一項(xiàng)研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)光熱電站采用調(diào)峰運(yùn)行策略時(shí),業(yè)主更傾向于選擇小規(guī)模的儲(chǔ)熱單元和光場;如果需要連續(xù)基荷發(fā)電,業(yè)主則往往會(huì)選擇較大規(guī)模的儲(chǔ)熱單元和光場。

  該研究結(jié)論表明,對于一個(gè)坐落于像西班牙南部塞維利亞等地的100MW級光熱電站而言,要獲得最高的收益率,則電站的儲(chǔ)熱時(shí)長最好為12個(gè)小時(shí),同時(shí)太陽倍數(shù)要按照2.75來計(jì)算。

  此外,Avery還指出,如果將以可用電力為準(zhǔn)的支付方案應(yīng)用于可再生能源項(xiàng)目,那么這在一定程度上,會(huì)不可避免的對光熱電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模產(chǎn)生影響。

  對于傳統(tǒng)發(fā)電方式來說,容量電價(jià)是根據(jù)電廠的發(fā)電量或是可用電量來制定的,其目的是為了鼓勵(lì)發(fā)電站有效發(fā)揮自身的電力調(diào)配作用?!拜旊娤到y(tǒng)理應(yīng)給配有更大儲(chǔ)能容量的光熱發(fā)電站一種更好地付費(fèi)方式,因?yàn)樗麄冊谡{(diào)度電力方面要可靠的多?!盇very表示。

      關(guān)鍵詞: 光熱發(fā)電

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