從單一走向多元，似乎是事物發(fā)展的必經(jīng)過程，光熱發(fā)電行業(yè)亦是如此，經(jīng)過三十余年的發(fā)展演變，其技術(shù)路線呈多樣化發(fā)展。法國CNIM集團(tuán)旗下公司SUNCNIM日前開工建設(shè)了一個9MW的水工質(zhì)菲涅爾項目，配4小時儲能，不同的是，其并未選用最為常見的熔鹽工質(zhì)作儲熱介質(zhì)，而是選擇了水蒸氣儲熱。

9MW商業(yè)化項目已開工

SUNCNIM太陽能公司是由CNIM集團(tuán)與法國國家投資銀行(Bpifrance)于2015年合資成立的“工業(yè)項目公司”，其宣布建設(shè)的上述9MW項目在今年10月份獲得6000萬歐元的融資后即開工建設(shè)。

在熔鹽工質(zhì)大行其道的今天，SUNCNIM為何依然堅持選用水工質(zhì)，甚至將其作為儲熱工質(zhì)。SUNCNIM總經(jīng)理Sylvain LEGRAND在接受CSPPLAZA記者采訪時表示，“事實上，截至目前，世界上還沒有一座商業(yè)化規(guī)模的菲涅爾熔鹽直接傳儲熱光熱發(fā)電站建成，所以這一解決方案并未經(jīng)過實際驗證。我們認(rèn)為，在現(xiàn)階段，就菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)路線而言，熔鹽更適合用作儲熱介質(zhì)，由于系統(tǒng)的管路繁復(fù)，將熔鹽作為傳熱介質(zhì)還需要解決凝固堵塞等問題。”

“當(dāng)然，我們承認(rèn)熔鹽的傳熱性能比水更佳，而且能夠達(dá)到更高的工作溫度，從這個角度出發(fā)，其或許會成為光熱發(fā)電行業(yè)的未來也未可知。但對比熔鹽直接傳儲熱技術(shù)，我們的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在成本低、靈活度高及風(fēng)險小。由于系統(tǒng)的設(shè)計理念更為簡單，建設(shè)和后期運維成本都大大降低”。SUNCNIM工程總監(jiān)Christophe LEHAUT進(jìn)一步補(bǔ)充說。

另一個原因是，“我們選擇水工質(zhì)，還在于CNIM集團(tuán)曾是蒸汽鍋爐的設(shè)計者和供應(yīng)商，換言之，光熱發(fā)電市場不是我們涉足的唯一領(lǐng)域，我們還面向工礦、煉油等企業(yè)直接供應(yīng)蒸汽。”Christophe LEHAUT對CSPPLAZA記者說道。

“坦白說，如何高效經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)并供應(yīng)蒸汽，才是我們的出發(fā)點。這也是我們開發(fā)太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)電站(ISCC)的主要原因之一。”SUNCNIM市場及業(yè)務(wù)部總監(jiān)Paulo MORGADO說。

圖：SUNCNIM在法國比利牛斯山LIo地區(qū)正在建設(shè)的9MW項目

目前，這個9MW的商業(yè)化水工質(zhì)菲涅爾光熱發(fā)電項目位于法國比利牛斯山LIo地區(qū)，由歐洲銀行出資75%，私人募股資金占25%，CNIM集團(tuán)是股東之一。早在多年前，CNIM與政府簽署了針對這個項目的電力購買協(xié)議，承諾為公共電網(wǎng)提供長達(dá)20年的電力。

Sylvain LEGRAND介紹說，為了支持太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，法國政府給予了他們很大的支持，因此這個項目的電價達(dá)300歐元/MWh，大約是中國的示范項目上網(wǎng)電價的2倍。在過去四年的時間里，他們陸續(xù)取得了當(dāng)?shù)卣慕ㄔO(shè)許可證，完成了項目的設(shè)計及融資工作，預(yù)計該項目在2017年年底實現(xiàn)投運。

而在此之前，SUNCNIM曾在為期不到一年的時間里建設(shè)了一個裝機(jī)規(guī)模達(dá)1MW的菲涅爾示范項目。“我們從2009年開始著手進(jìn)行此項目的設(shè)計工作，于2010年收到CNIM集團(tuán)的正式?jīng)Q定開始項目建設(shè)。由于集團(tuán)原本具備機(jī)械及熱力工程方面的技術(shù)人員，因此我們能很快建成這個項目，”Christophe說。

菲涅爾技術(shù)的另外兩個流派

雖然當(dāng)前全球已建成的菲涅爾商業(yè)化電站均為水工質(zhì)電站，但其并未配備儲熱系統(tǒng)，如果要配置儲熱系統(tǒng)，采用水蒸氣儲熱是最好的選擇嗎?事實上，SUNCNIM目前也正在研究熔鹽傳儲熱技術(shù)，該公司認(rèn)為當(dāng)光熱發(fā)電達(dá)到一定的規(guī)模后，熔鹽應(yīng)該是更合適的傳儲熱介質(zhì)。但比起推銷先進(jìn)的理念，他們更愿意堅持更成熟安全的技術(shù)方案。這也是SUNCNIM為何現(xiàn)階段尚未采用熔鹽儲熱的一大原因。

而這也從側(cè)面印證了水蒸氣儲熱并非一個好的選擇。現(xiàn)階段，更多菲涅爾的擁躉們在嘗試采用熔鹽直接菲涅爾熔鹽直接傳儲熱(DMS)技術(shù)開發(fā)項目，另外也有以北京兆陽光熱技術(shù)有限公司(以下簡稱“兆陽光熱”)為代表的公司另辟蹊徑，采用水工質(zhì)傳熱，固態(tài)混凝土儲熱。在儲能越來越成為必須的當(dāng)下，這成為了儲能型菲涅爾技術(shù)的另外兩個流派。

在海外，德國Frenell公司是DMS這一技術(shù)流派的絕對支持者，其宣稱這一技術(shù)可實現(xiàn)長達(dá)15小時的儲熱時長，進(jìn)而幫助光熱電站有效降低在進(jìn)行基荷發(fā)電時的發(fā)電成本，使每千瓦時的成本降低至5~7美分。

而Frenell的前身Novatec太陽能公司曾和熔鹽廠商BASF合作建設(shè)了一個裝機(jī)1.4MWe的熔鹽菲涅爾光熱發(fā)電示范系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實際運行表現(xiàn)似乎也成為了Frenell力推熔鹽菲涅爾技術(shù)的信心所在。

Frenell項目工程師AntonHoffmann介紹說，“我們選用熔鹽作為傳熱介質(zhì)，系統(tǒng)的整體工作溫度會提升至550攝氏度左右，這樣一來，就能搭配運用先進(jìn)的再熱朗肯循環(huán)蒸汽渦輪機(jī)，使電站的發(fā)電效率得到顯著提升。”

而在我國首批示范項目中，蘭州大成科技股份有限公司(以下簡稱“蘭州大成”)在敦煌的50MW熔鹽菲涅爾光熱發(fā)電示范項目也采用了DMS技術(shù)，儲熱時長13小時。

蘭州大成市場經(jīng)理范玉磊表示，“線性菲涅爾技術(shù)與塔式技術(shù)的發(fā)展思路相同，其電站應(yīng)用從一開始的水工質(zhì)演變到現(xiàn)在的熔鹽工質(zhì)，目的都是為了達(dá)到更高的集熱溫度，從而達(dá)到更高的集熱效率;對比塔式水工質(zhì)和熔鹽工質(zhì)可以發(fā)現(xiàn)，水工質(zhì)最大的問題在于儲熱難。熔鹽工質(zhì)的儲熱溫度更高，儲熱方案也更成熟，另外熔鹽本身作為儲熱材料也比較穩(wěn)定，更容易控制，所以我們還是選擇熔鹽集熱、傳熱、儲熱的方案。”

“但有一點可以肯定，我們認(rèn)為無論是選用水工質(zhì)還是熔鹽工質(zhì)，采用統(tǒng)一的工質(zhì)集熱和儲熱相對更好，這樣避免了中間的換熱環(huán)節(jié)，進(jìn)而能夠節(jié)省成本，降低技術(shù)要求。”范玉磊說。

作為張家口的兩個50MW水工質(zhì)菲涅爾光熱示范項目的技術(shù)供應(yīng)方，兆陽光熱雖然依舊采用水作為傳熱工質(zhì)，但其并未向SUNCNIM那樣采用水蒸氣儲熱，兆陽光熱采用了創(chuàng)新型的固態(tài)配方混凝土儲熱技術(shù)，兩個項目的儲熱時長均高達(dá)14小時，在光熱發(fā)電的歷史上，這是混凝土儲熱技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的第一次，也是菲涅爾DSG+儲能技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的第一次。