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CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：在光熱發(fā)電四種主流技術(shù)路線中，槽式技術(shù)相對更加成熟，商業(yè)化驗(yàn)證程度也更高，其裝機(jī)量在目前已建成光熱發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)量中占比約80%。而塔式光熱技術(shù)正憑借其較高的工作運(yùn)行溫度和因此帶來的整體系統(tǒng)效率提升開始發(fā)力，在全球范圍內(nèi)開始得到大規(guī)模部署。

如何降低塔式光熱發(fā)電技術(shù)的成本已成為各光熱國家關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。近日，來自德國宇航中心DLR的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)研究主管Reiner Buck發(fā)表了一篇名為Solar Tower System Temperature Range Optimization for Reduced LCOE的論文。在該論文中，Buck闡述了塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)可通過采用運(yùn)行溫度范圍更大的新型傳儲熱介質(zhì)來降低平均化電力成本（LCOE）的觀點(diǎn)。

目前塔式光熱電站普遍采用熔鹽作為傳儲熱介質(zhì)，而熔鹽的高熔點(diǎn)、腐蝕性等特質(zhì)決定了其在光熱電站中的運(yùn)行溫度須保持在290℃~565℃的范圍內(nèi)。Buck在其研究中則使用了鋁土礦顆粒來代替熔鹽作為塔式光熱系統(tǒng)的新型傳儲熱介質(zhì)。

鋁土礦顆粒是一種易獲取且性質(zhì)較為穩(wěn)定的砂狀材料。在光熱電站中，鋁土礦顆粒的運(yùn)行溫度為400℃~1000℃，溫差高達(dá)600℃，而熔鹽運(yùn)行溫度為290℃~565℃，溫差還不到300℃。

由于鋁土礦顆粒重量較大，如何確保其在塔式電站中的順利“流通”成為一個不小的難題。Buck對此提出了新的想法。他表示，多個吸熱塔可“共享”同一個常規(guī)島模塊，顆粒則被置于隔熱容器內(nèi)，并通過自動卡車而實(shí)現(xiàn)吸熱塔與常規(guī)島之間的“往返運(yùn)行”。

按照Buck的設(shè)想，熱顆粒與冷顆粒將分別需要三個隔熱容器來“運(yùn)輸”。根據(jù)顆粒流速，卡車可以服務(wù)于一個或多個吸熱塔。

Buck表示，“使用帶有隔熱容器的卡車來運(yùn)輸這些顆粒可能是效率最高且成本最低的選擇，很顯然，這樣做可以避免熱量損耗且可節(jié)省保溫成本?！?/p>

而在每個吸熱塔的塔頂，將分別配置由Buck及他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)的旋轉(zhuǎn)離心式吸熱器。這種吸熱器被命名為“CentRec?”?！癈entRec?”中有一個像水泥攪拌機(jī)一樣的旋轉(zhuǎn)室，可施加離心力以保持顆粒沿著室壁運(yùn)動。

目前“CentRec?”的運(yùn)行功率不高于50MW，但Buck表示不排除未來其功率將有進(jìn)一步提升的可能。

另外，在Buck的試驗(yàn)中，他并未選擇為電站配置超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)，而是選用了常規(guī)620℃蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，Buck指出這將不會對他的試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

Buck的試驗(yàn)結(jié)果證明了介質(zhì)運(yùn)行溫度范圍擴(kuò)大對塔式電站LCOE的影響。下圖曲線顯示了擴(kuò)大溫度范圍的好處：溫度范圍越大，LCOE越低。

如圖顯示，若顆粒進(jìn)口溫度為400℃（綠線），那么若顆粒進(jìn)出口溫差為300℃，電站LCOE將為0.061歐元/kWh，若顆粒進(jìn)出口溫差達(dá)到600℃，電站LCOE將降為0.056歐元/kWh。

同理，若顆粒進(jìn)口溫度為500℃（藍(lán)線），那么若顆粒進(jìn)出口溫差為200℃，電站LCOE將為0.064-0.065歐元/kWh，若顆粒進(jìn)出口溫差達(dá)到500℃，電站LCOE將降為0.057歐元/kWh。

附英文原文鏈接：A Novel Way to Cut Cost in Tower CSP