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

9MW商業化項目已開工

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

在熔鹽工質大行其道的今天，SUNCNIM為何依然堅持選用水工質，甚至將其作為儲熱工質。SUNCNIM總經理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化規模的菲涅爾熔鹽直接傳儲熱光熱發電站建成，所以這一解決方案并未經過實際驗證。我們認為，在現階段，就菲涅爾光熱發電技術路線而言，熔鹽更適合用作儲熱介質，由于系統的管路繁復，將熔鹽作為傳熱介質還需要解決凝固堵塞等問題。”

“當然，我們承認熔鹽的傳熱性能比水更佳，而且能夠達到更高的工作溫度，從這個角度出發，其或許會成為光熱發電行業的未來也未可知。但對比熔鹽直接傳儲熱技術，我們的技術優勢主要體現在成本低、靈活度高及風險小。由于系統的設計理念更為簡單，建設和后期運維成本都大大降低”。SUNCNIM工程總監Christophe LEHAUT進一步補充說。

另一個原因是，“我們選擇水工質，還在于CNIM集團曾是蒸汽鍋爐的設計者和供應商，換言之，光熱發電市場不是我們涉足的唯一領域，我們還面向工礦、煉油等企業直接供應蒸汽。”Christophe LEHAUT對CSPPLAZA記者說道。

“坦白說，如何高效經濟地生產并供應蒸汽，才是我們的出發點。這也是我們開發太陽能-燃氣聯合循環電站(ISCC)的主要原因之一。”SUNCNIM市場及業務部總監Paulo MORGADO說。

圖：SUNCNIM在法國比利牛斯山LIo地區正在建設的9MW項目

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

Sylvain LEGRAND介紹說，為了支持太陽能光熱發電技術的發展，法國政府給予了他們很大的支持，因此這個項目的電價達300歐元/MWh，大約是中國的示范項目上網電價的2倍。在過去四年的時間里，他們陸續取得了當地政府的建設許可證，完成了項目的設計及融資工作，預計該項目在2017年年底實現投運。

而在此之前，SUNCNIM曾在為期不到一年的時間里建設了一個裝機規模達1MW的菲涅爾示范項目。“我們從2009年開始著手進行此項目的設計工作，于2010年收到CNIM集團的正式決定開始項目建設。由于集團原本具備機械及熱力工程方面的技術人員，因此我們能很快建成這個項目，”Christophe說。

菲涅爾技術的另外兩個流派

雖然當前全球已建成的菲涅爾商業化電站均為水工質電站，但其并未配備儲熱系統，如果要配置儲熱系統，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，該公司認為當光熱發電達到一定的規模后，熔鹽應該是更合適的傳儲熱介質。但比起推銷先進的理念，他們更愿意堅持更成熟安全的技術方案。這也是SUNCNIM為何現階段尚未采用熔鹽儲熱的一大原因。

而這也從側面印證了水蒸氣儲熱并非一個好的選擇。現階段，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)技術開發項目，另外也有以北京兆陽光熱技術有限公司(以下簡稱“兆陽光熱”)為代表的公司另辟蹊徑，采用水工質傳熱，固態混凝土儲熱。在儲能越來越成為必須的當下，這成為了儲能型菲涅爾技術的另外兩個流派。

在海外，德國Frenell公司是DMS這一技術流派的絕對支持者，其宣稱這一技術可實現長達15小時的儲熱時長，進而幫助光熱電站有效降低在進行基荷發電時的發電成本，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合作建設了一個裝機1.4MWe的熔鹽菲涅爾光熱發電示范系統。該系統的實際運行表現似乎也成為了Frenell力推熔鹽菲涅爾技術的信心所在。

Frenell項目工程師AntonHoffmann介紹說，“我們選用熔鹽作為傳熱介質，系統的整體工作溫度會提升至550攝氏度左右，這樣一來，就能搭配運用先進的再熱朗肯循環蒸汽渦輪機，使電站的發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熔鹽菲涅爾光熱發電示范項目也采用了DMS技術，儲熱時長13小時。

蘭州大成市場經理范玉磊表示，“線性菲涅爾技術與塔式技術的發展思路相同，其電站應用從一開始的水工質演變到現在的熔鹽工質，目的都是為了達到更高的集熱溫度，從而達到更高的集熱效率;對比塔式水工質和熔鹽工質可以發現，水工質最大的問題在于儲熱難。熔鹽工質的儲熱溫度更高，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，我們認為無論是選用水工質還是熔鹽工質，采用統一的工質集熱和儲熱相對更好，這樣避免了中間的換熱環節，進而能夠節省成本，降低技術要求。”范玉磊說。

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