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太阳能聚热发电(CSP)的新纪元
newmaker    来源:Renewable Energy Focus
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太阳能发电展厅
太阳能发电机, 光伏发电设备, 风光互补发电系统, 多晶硅生产设备, ...
Yara公司最新推出的一种熔融盐产品,有望能够降低太阳能热能发电的成本,并提高发电厂的生产效率。Gail Rajgor女士与该公司的Emilio Iglesias先生进行了会谈,了解更多的相关信息。

经过两年的研究和积极的实验室测试,化学公司Yara公司推出了一种新级别的钾硝酸钙,他们将其定义为“能够改变全球太阳能市场热能储存形式的新技术”,该公司称。

“这种新产品降低了太阳能发电的成本,提高了公用事业规模太阳能聚热发电厂投资者和经营者的利润率,”根据Yara公司,一家化学品和化肥生产公司的业务主管Yves Bonte先生介绍。Yara公司新推出的三元熔融盐(相对于传统使用的二元盐)能够降低太阳能聚热发电(CSP)发电厂的资本和运营成本,并使发电厂的性能得到提升,该公司称,“该产品可以使可再生能源产业产生新的飞跃。”

太阳能聚热发电CSP(或称为太阳能热能发电)是一种使用反射镜或透镜将大面积的太阳光集中到一个小的区域里。这种集中的光热可以加热水、加热油或熔融盐以驱动连接到发电机的蒸汽涡轮机。

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在熔融盐方面,有专门注入发电系统的管道、存储罐和液压系统。Yara公司新的方法是在传统的混合硝酸钠和硝酸钾的熔融盐中加入三分之一的钾硝酸钙制成(三元)盐。这种新的太阳能解决方案是一种无氨含高纯度硝酸钾的氯化物。

太阳能光热发电利用熔融盐作为热传递液体(HTF)并使用与太阳能光伏发电(PV)类似的存储技术,太阳能光伏发电(PV)是一种使用太阳能电池板将太阳光转换成直流电的技术。

由于CSP技术可以将收集太阳能和电力生产分开进行,电力可以根据需要进行存储和生产,这就意味着它可以在夜间或在恶劣的天气情况下进行生产,Yara公司解释说。

这是太阳能热能相比于其他可再生能源资源的主要优势,这一优势使得公用事业规模的CSP发电厂能够基地化生产:能够及时为电网提供充足的清洁能源。太阳能发电部是Yara公司的一个新的部门,但却能够很好地适应他们的空气和水处理环境解决方案,Yves Bonte先生补充说。“Yara公司的这一创新为可再生能源部门提供了经济可行性,为一个新的战略部门创造了影响力。”

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更便宜的太阳能

根据Yara公司位于Porsgrunn的技术中心进行的研究,新的钾硝酸钙或PCN,成为了新一代用于太阳能光热发电的熔融盐。该公司表示,在使用HTF作为太阳能光热发电的存储和传输介质时,三元熔融盐能够通过其更低的生命周期成本和增加安全性等特点来降低太阳能发电的成本。

“试验证明了这种具有成本效益的混合物能够生产更便宜的太阳能电力,”Yara公司新的CSP部门主任Emilio Iglesias先生解释说,加入了这种新的分子扩大了熔融盐的有效的温度范围,熔融盐的熔点从220摄氏度降低到了131摄氏度,并使其能够更加灵活应用。”

降低了熔点意味着熔融盐可以在更大的温度范围内吸收热量。“目前所使用的二元盐可以在250摄氏度到560摄氏度的温度范围内吸收热量。我们的产品能够在131摄氏度到550摄氏度的温度范围内吸收能量,因此在这里你就得到了一个很大的优势,因为在储存罐中你只需要使用少量的熔融盐,这样就能够增加系统的效率。

此外,PCN也更加便宜,他说。

使用PCN,公司可以节省10%至15%购买熔融盐的成本,他说,当然这也取决于所添加的钾和钠硝酸钙的成本。该产品具有较小的腐蚀性,这意味着直接接触熔融盐的部件将能够具有更长的使用寿命,他继续说。所以“我们同时为资本支出和运营开支带来了好处。”

因此,使用Yara公司生产的熔融盐产品进行太阳能光热发电关键的优势是,该公司表示,包括:

● 更便宜的熔融盐混合物价格意味着更便宜的太阳能发电成本;

● 更低的熔点温度降低了太阳能发电的成本;

● 更大的温度范围(相比delta Ta)意味着你只需要使用少量的熔融盐就能生产大量的太阳能热电,并且新的熔融盐相比二元盐,能够在更高的温度下表现出更好的性能。

还有安全性和生命周期成本的优势:

● 使用低腐蚀性的太阳能CSP熔融盐,能够延长太阳能发电厂的使用寿命;

● 降低熔融盐凝固所造成的风险,这一直是一个使用以前的熔融盐产品及技术可能导致发电厂发生故障、停止生产,并产生维修费用的技术挑战。

当温度下降时,系统中的熔融盐可能会凝固或阻塞,这是一个“巨大的威胁”。如果发生阻塞系统会崩溃。“一旦熔融盐凝固成了固体,就会产生一个很大的问题,你不得不关闭发电机,并找出凝固熔融盐所处的位置将其取出,然后再重新开始,那将是一个很混乱的场面,”Iglesias先生解释说。

这不是一个常见的问题,但是发电厂的运营者必须意识到这一点。二元盐在温度低于250摄氏度时会出现凝固的现象。“这样就产生了一个很大的问题,因为熔融盐必须在发电厂中保持液体状态长达30年或40年,因此,任何温度较低的状况都会是一个很大的问题,”Iglesias先生解释说。

这种熔融盐必须保持熔融的状态并保持适当的温度,在有需要时,比如室外的温度降低时,这也可以通过其他的发电装置(如燃气发电)来实现。随着Yara公司的熔融盐产品相比二元盐在较低温度下能够表现出更好的性能,那么就不需要使用其他的发电形式来保持一定的温度。随之而来的是整体发电厂效能的提升和运营成本的下降,Iglesias先生强调说。

关键的CSP应用

Iglesias先生指出,该产品对于使用抛物槽太阳能技术及液态热油传输和额外熔融盐热存储的CSP发电厂来说将是最有价值的。“在这种情况下将是最完美的。”

市场中一个新的趋势是,他补充说,在可能的情况下,尽量不使用液态热油,而使用熔融盐作为传热液体和储热介质,在这种情况下Yara公司的产品能够表现得“比预期的更好”。

由于盘式CSP技术目前还没有使用熔融盐,而其他该领域中主要的太阳能热利用技术则是塔式CSP系统。目前使用的塔式CSP系统有两个种类。有一种采用了熔融盐作为HTF和热储存介质。正如你所预期的Yara公司的PCN-熔融盐产品对于这些系统是行之有效的。

另一方面,使用蒸汽和热能储存的组合。在这种情况下,Yara公司的产品也会表现“出色”,Iglesias先生说,“但是在这里二元熔融盐在高温范围内的表现略好一点[一个基于蒸汽的系统],因此在这种情况下,我们创新的熔融盐技术吸引力并不大。”

他承认,Yara公司产品的主要限制是温度上限。“我们的产品不能达到二元盐的相同温度,它可以达到约600摄氏度。我们的熔融盐只能达到560摄氏度,这是一个主要的缺点。”而发电塔制造商和发电厂运营商们希望能够扩大温度的范围—因为达到更高的温度涡轮发电机的发电量将会提高—Yara公司的产品开发“是受欢迎的,但还没有得到广泛的关注,”Iglesias先生承认。

与此同时,CSP发电厂设计能够使用30到40年左右,因此,所有新的部件都必须经过多种情况下的多次测试。“这就是我们今天所面对的情况,”Iglesias先生说。

“想要测试熔融盐能不能有效地工作30到40年完全没有问题。”

这是Yara公司的熔融盐产品在进入市场前所需要解决的最后一个主要问题,他指出。“这是一个新的挑战,并且需要经过严格的测试。”这个“障碍”只存在于使用塔式CSP技术的应用中。对于抛物槽太阳能发电厂,Yara公司的PCN熔融盐已经应用在了所有的系统中。

遍及全球

更重要的是,PCN盐产品已经准备推向市场,Yara公司依靠其现有的全球生产设施,目前正在努力保证产品供应。Iglesias先生指出,该公司目前是全球范围内最大的硝酸钙制造商。

CSP并不是硝酸盐唯一的用途,Yara公司已经开始将该产品销售用于其他用途。“我们有120万的产能,因此没有任何的问题,”他说。“Yara公司的全球生产平台以及物流网络,能够很快地使这一重要创新应用到全球的市场当中去。”

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Iglesias先生说,Yara公司熔融盐产品的第一个主要市场是西班牙和美国,因为这些市场比其他市场的发展得更好。他预计,根据目前的项目计划,美国市场将在两到三年内占主导的位置。“其他市场也都在跟进,”他说。“包括中国、澳大利亚、南非等,但两个主要的市场还是西班牙和美国。”

Yara公司已经在讨论是否要作为项目的供应商,他说,但这需要和公司签署保密协议。然而,他说:“第一家使用我们产品的发电厂有望在2014年建成。”同样,他不可以透露哪里或哪家公司在与Yara公司合作。他只是简单地说:“我们正在与一些这个市场中主要的参与者一起共同进行研究。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (10/15/2013)
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