熔鹽儲熱傳熱漸成CSP主流應用 瓶頸待解
發布者：本網記者Robin | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 3評論 | 67119查看 | 2013-02-05 20:38:00
CSPPLAZA光熱發電網報道：在光熱電站開發中，熔鹽作為一種性能較好的傳熱、儲熱工作介質，已成為當前光熱電站實現長時間穩定發電的重要保障。但其同時也面臨著易凍堵、價格波動較大等應用障礙。
熔鹽儲熱漸成主流
已經在多個實際電站項目中有應用的傳統的熔鹽一般由60%的硝酸鈉和40%的硝酸鉀混合而成，美國和西班牙的多個CSP電站都采用了這種熔鹽。實踐證明，配置儲熱系統可以使光熱發電與不穩定的光伏和風電相抗衡。這樣的配置也使CSP電站能夠實現24小時持續供電和輸出功率高度可調節的特性，也使其有能力與傳統的煤電、燃氣發電、核電的電力生產方式相媲美，具備了作為基礎支撐電源與傳統火電廠競爭的潛力。
一直以來，更多的可應用于光熱發電的儲熱介質也在被持續研究和開發，但截至目前，還沒有一種可以與熔鹽相媲美。
歷史已經證明了熔鹽在光熱電站中的應用價值。2009年3月，西班牙Andasol槽式光熱發電成為全球首個成功運行的，配置熔鹽儲熱系統的商業化CSP電站。2010年，意大利阿基米德4.9MW槽式CSP電站運行，成為世界上首個使用熔融鹽做傳熱介質，并做儲熱介質的光熱電站。2011年7月，Torresol能源公司19.9MW的塔式光熱電站Gemasolar全球范圍內首次成功實現24小時持續發電，這同樣歸功于熔鹽儲熱技術的應用。
伴隨熔鹽儲熱技術的日漸成熟，越來越多的CSP電站開始使用熔鹽技術。見下表：
表1:待完成的配置熔鹽儲熱系統的CSP電站列表
除了上表所示，在中國甘肅和青海的兩個50MW的槽式光熱電站項目（中廣核德令哈50MW，華電甘肅金塔50MW)也確定將采用熔鹽技術。BrightSource也將在其規劃建設的Siberia電站和Sonoran West電站項目中采用熔鹽技術，熔鹽儲熱技術的應用已漸成常態化。
熔鹽傳熱日漸興起
熔鹽同時作為一種性能較好的傳熱介質，工作溫度可達560攝氏度是傳統的碳氫化合物和導熱油等傳熱介質所無法相比的?？偟膩碚f，熔融鹽是一種成本低、壽命長、換熱性能好的高溫（大于500℃）、高熱通量（大于105W/m2）和低壓（<2bar）傳熱介質。見下表：
表2：多種傳熱介質優缺點對比
熔融鹽作為傳熱介質與導熱油作為傳熱介質的槽式光熱電站原理圖：
圖1：熔鹽和導熱油分別作為傳熱介質的CSP電站原理圖
從圖中可以看出，使用熔鹽作為傳熱和儲熱介質，可省去一道熱交換工序。高溫熔鹽直接進入熔鹽罐后輸出加熱水產生過熱蒸汽發電。而使用導熱油作傳熱介質，熔鹽作儲熱介質，則需要導熱油與熔鹽進行一次換熱，增加了工序的復雜度。這將節約約30%的儲熱系統建設成本，同時提高了整體換熱性能。
與傳統的傳熱介質導熱油相比，熔鹽的工作溫度更高，而且不易燃，無污染，對環境較友好。
伴隨熔鹽作為傳熱介質的研發應用，多個CSP電站也將采用熔鹽作為傳熱工質。下表列出了使用熔鹽作傳熱介質的CSP電站項目：
表3：待完成的使用熔鹽作傳熱介質的CSP電站項目列表
熔鹽的缺點在表2中也已列出，其最大的屬性缺陷在于較高的凝固點，這使其較易造成集熱管管路堵塞。西班牙能源環境技術中心的Jesus Fernández-Reche表示，在儲熱罐中，熔鹽的凝固不會引起太大問題，在西班牙已運行電站的熔鹽儲熱系統中，熔鹽罐的溫度每天僅下降約1攝氏度。但在傳熱系統中，熔鹽的凍結將會造成較大風險，嚴重的可導致槽式電站集熱管的斷裂等。
為克服上述缺點，全球多家單位都在進行低熔點熔鹽的研制。挪威Yara國際公司、中國的北京工業大學等機構都宣稱已開發出低熔點熔鹽，但都尚待實際電站的運行檢驗。
不穩定的熔鹽價格
經濟方面，熔鹽的成本一直以來并不太穩定，這主要是由于熔鹽的主要組成與化肥的成分相似，其價格較易受到農業生產的影響而波動。
另外，化肥等其他一些產業需要的鹽的純度與CSP的熔鹽需要并不相符，這意味著需要特殊的生產工序來滿足CSP的應用需求。
“這些因素的相互作用使得熔鹽的價格波動很大，范圍從約1美元到10美元1公斤不等。也正因為如此，熔鹽儲熱系統的成本較難預測。”Fernández表示。
世界上較大的硝酸鹽供應商，智利的SQM公司的太陽能業務銷售總監Giuseppe Casubolo認為，全球范圍內的化肥需求量的穩定將可能使熔鹽的價格趨于穩定。
此外，Casubolo還表示，作為光熱發電用熔鹽的供應商，一般都會著眼于這個潛力較大的新興市場，在價格上會給予客戶一定程度的優惠來獲得更大的市場份額?！拔覀円呀洖檫M入并占據CSP市場做出了一些努力，包括提供優惠價”。
對于單個的CSP項目，我們也會與客戶就熔鹽的供應簽訂固定價合同，以便客戶可以更清晰地掌控電站的建設運營風險。
供應商如果對中長期的全球CSP熔鹽需求市場有更具遠見的統一的認識，他們可以做的更好。比如可以通過定期在CSP行業內發布熔鹽價格數據和趨勢，以便CSP行業更加準確地掌握熔鹽市場信息，而非單個項目地逐個去談交易價格?！斑@樣可能并不能使熔鹽價格快速趨于穩定，但至少會有較大的幫助。”Casubolo說道。
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最新評論
3人參與
百吉瑞-熔鹽
我們公司研制的熔鹽儲熱，凝固溫度低，儲熱溫度高，其他性能都經過驗證，已經實驗十多年了。
2014-06-29 11:03:45
0
wznyzn
我有一個槽式二次聚光的新技術，好幾年了，可在一次聚光的基礎上使聚光比再提高2.6～3倍（軟件模擬的），溫度可從目前的400度提高到900度左右，但只要滿足超臨界汽輪機的630就夠了。有意使用者請聯系我Tel:15117770994 郵箱：wznyzn@163.com QQ815046798 注；10ＭＷ級以下的熱電廠勿擾
2013-05-07 00:22:50
0
hongguo99
隨著熔鹽技術的不斷應用和進步，我相信槽式大集熱器的粗管對于熔融技術的發展，一定是一個不可抹滅的方向。
2012-10-08 08:28:13
0
馬上參與
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