近日，隨著最后一罐混凝土澆筑入倉，三峽集團(tuán)所屬三峽能源青海格爾木10萬千瓦光熱項(xiàng)目順利封頂。在海拔2900多米的西北戈壁，吸熱塔與定日鏡場勾勒出光熱電站的雛形。
距格爾木700多公里的甘肅省瓜州縣，全球首個(gè)“雙塔一機(jī)”風(fēng)光熱儲(chǔ)一體化項(xiàng)目——三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲(chǔ)能+”項(xiàng)目正加速推進(jìn)。建成后，項(xiàng)目年發(fā)電量將超18億千瓦時(shí)。
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2024年一季度末，全國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3530萬千瓦，新型儲(chǔ)能電站逐步呈現(xiàn)集中式、大型化趨勢。作為一種新型儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)熱技術(shù)適應(yīng)場景廣泛，受到行業(yè)青睞。在政府鼓勵(lì)下，我國儲(chǔ)熱行業(yè)市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，儲(chǔ)熱技術(shù)迎來發(fā)展黃金期。
熔鹽廣泛用于我國光熱發(fā)電項(xiàng)目
從青海省德令哈市出發(fā)向西行駛10公里，即可到達(dá)德令哈市光伏(光熱)產(chǎn)業(yè)園。全長24公里的光伏大道兩側(cè)，定日鏡場在陽光照射下熠熠生輝。
青海中控50兆瓦塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站是產(chǎn)業(yè)園核心項(xiàng)目。它采用塔式技術(shù)，以熔鹽作為傳熱流體，配置了7小時(shí)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.46億千瓦時(shí)。
當(dāng)太陽升起，一個(gè)個(gè)定日鏡如向日葵般跟隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，將太陽光反射匯聚到吸熱塔頂部的吸熱器上。液態(tài)低溫熔鹽通過冷鹽泵驅(qū)動(dòng)，流經(jīng)塔頂吸熱器吸收熱量，溫度可升至290—565攝氏度。被加熱的熔鹽流入高溫?zé)猁}罐中儲(chǔ)存。在需要發(fā)電時(shí)，高溫熔鹽與水換熱后產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
作為一種優(yōu)良的儲(chǔ)熱介質(zhì)，熔鹽在我國光熱發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院副院長唐博進(jìn)告訴科技日報(bào)記者，三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲(chǔ)能+”項(xiàng)目的100兆瓦光熱發(fā)電機(jī)組配置了6小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)。這使發(fā)電機(jī)組不受光照強(qiáng)度變化影響，保持穩(wěn)定的電力輸出，實(shí)現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)發(fā)電。此外，位于甘肅省的蘭州大成敦煌50兆瓦熔鹽線性菲涅爾式光熱電站已投產(chǎn)應(yīng)用近3年。它采用蘭州大成科技股份有限公司自主知識產(chǎn)權(quán)的線性菲涅爾聚光集熱技術(shù)，儲(chǔ)熱時(shí)長15小時(shí)，具備24小時(shí)持續(xù)發(fā)電能力。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)已投運(yùn)和在建的熔鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目多達(dá)數(shù)十項(xiàng)。其中，今年3月正式開工的中廣核新能源青海德令哈光儲(chǔ)熱一體化200萬千瓦項(xiàng)目，更是創(chuàng)下塔式光熱發(fā)電全球最大單機(jī)容量。
除了熔鹽，空氣、水、沙石等都是可供利用的儲(chǔ)熱介質(zhì)。如芬蘭初創(chuàng)公司Polar Night Energy計(jì)劃建設(shè)一個(gè)工業(yè)規(guī)模的沙基熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)，將多余的風(fēng)能和太陽能以熱能的形式儲(chǔ)存在沙子中。
在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中大有可為
唐博進(jìn)認(rèn)為，儲(chǔ)熱技術(shù)在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中將發(fā)揮重要作用。
“加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，意味著清潔能源將代替煤炭、石油、天然氣等不可再生能源成為主力電源。”唐博進(jìn)表示，太陽能、風(fēng)能隨機(jī)性高、可控性差，若將其直接作為主力電源，電力與負(fù)荷的不匹配將進(jìn)一步增加。儲(chǔ)熱技術(shù)可將太陽能、風(fēng)能等清潔能源轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存，再根據(jù)供電需求將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
在新型電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)熱技術(shù)是支撐發(fā)電側(cè)高比例可再生能源接入和消納的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。在唐博進(jìn)看來，在電源側(cè)配置儲(chǔ)熱發(fā)電，既為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行增添保障，又讓其具備了發(fā)電容量和頻率的調(diào)節(jié)能力。
“不論對于集中式可再生能源電站還是分布式風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目，儲(chǔ)熱技術(shù)都具備一定應(yīng)用空間，有望成為能源系統(tǒng)管理中的重要一環(huán)。”唐博進(jìn)解釋，比如河北黃帝城太陽能儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目將低聚光比塔式太陽能集熱和跨季節(jié)水體儲(chǔ)熱兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合，通過太陽能集熱場收集夏季豐富的太陽能，并將收集到的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，儲(chǔ)存在水體中。這些熱能可通過循環(huán)系統(tǒng)在冬季為建筑供暖。
此外，抽氣蓄熱等儲(chǔ)熱技術(shù)可將電站熱源與熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行熱力解耦。這能改善傳統(tǒng)火電站、燃?xì)怆娬?、核電站出力特性，保障新型電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)熱動(dòng)力電站對電網(wǎng)的慣量支撐能力。
具備大規(guī)模發(fā)展?jié)摿?/strong>
即便儲(chǔ)熱系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但它同樣面臨著熱電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率偏低等問題。三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院高級工程師藺新星表示，建設(shè)大規(guī)模、高效率的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，在安全性、穩(wěn)定性等方面存在技術(shù)挑戰(zhàn)。相變材料儲(chǔ)熱、化學(xué)儲(chǔ)熱等新型儲(chǔ)熱技術(shù)成熟度還不夠高，在實(shí)際應(yīng)用中還存在不少問題，且項(xiàng)目案例較少。此外，儲(chǔ)熱項(xiàng)目的建設(shè)和推廣還面臨成本與效率的博弈、應(yīng)用場景復(fù)雜、大眾認(rèn)知度低等因素制約。
雖有困難，但在藺新星看來，儲(chǔ)熱在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過程中具有獨(dú)特優(yōu)勢，具備大規(guī)模發(fā)展?jié)摿?，相同容量下投資較低。
談及儲(chǔ)熱技術(shù)未來發(fā)展方向，藺新星建議，一方面，要大力發(fā)展新型高效的熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)，另一方面，要將儲(chǔ)熱技術(shù)的熱電(或一次能源)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)與熱應(yīng)用場景高效結(jié)合。
來源：科技日報(bào) 記者 何 亮 實(shí)習(xí)生 胡軼慧
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