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熔融盐传热蓄热技术将推进光热发电商业化进程

作者:中国储能网新闻中心  来源:CSPPLAZA  发布时间:2013-11-7 14:59:28

中国储能网讯:让太阳能全天候不间断地为人类提供绿色电力,是人类长久以来的梦想。而今天,光热发电熔盐储热技术的应用让此成为现实。

熔盐储热系统作为可实现太阳能光热电站全天候持续发电的关键系统,正受到愈来愈多的关注。在这一技术逐渐在光热发电中开始广泛应用时,我国的一个科研团队走入了记者的视野。日前,在北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室里,CSPPLAZA光热发电网特约记者随同相关媒体专访了这个科研团队的带头人——马重芳。

图:北京工业大学教育部传热强化与过程节能重点实验室槽式聚光集热传热储热工程试验模块

“逐日者”的梦想———24小时持续发电

2011年7月初,总装机19.9兆瓦的西班牙Gemasolar太阳能光热电站顺利完成了为期1个月的试运行,成功实现24小时不间断发电,成为世界上首个能够全天持续供电的商业化太阳能发电厂。

这被看做是全球太阳能热发电领域的里程碑,引起了国际产业界和政府层面的极大兴趣。今年5月26日,全国人大常委会委员长吴邦国饶有兴趣地考察了这座光热电站。

实现太阳能24小时持续发电,是国内外所有“逐日者”的梦想。

10年前,北京工业大学教育部传热强化与过程节能重点实验室的马重芳教授敏锐地看到太阳能光热发电熔融盐传热、储热技术的未来前景,力排众议、毅然决然地率领他的团队投入到此项技术的研发中来。10年后,该团队对此项技术的核心技术和系统把握能力已经成熟,这将成为我国拥有自主知识产权的熔融盐传热、储热技术,将有望打破国际技术封锁,为我国光热发电产业的发展提供坚强支撑。

据该团队核心专家吴玉庭教授介绍,截至目前,使用大规模熔盐储热的商业化运行的太阳能光热发电站已有12个,总装机容量60万千瓦,总熔盐用量达32万吨。另外在建的和计划建的还有10座槽式、3座塔式光热发电项目总计104.9万千瓦的电站采用熔盐储热技术。采用熔融盐储热已经成为太阳能光热发电的大趋势。

正是基于全天索取太阳能电力的梦想,国内外产业界展开了对储热技术的研发。据马重芳介绍,目前全球真正掌握该项技术的机构并不多,北京工业大学率先掌握了此项技术的核心知识产权,不仅在国内领先,而且也获得了国际的关注和高度认可。

产业带动性极强———应力促光热发电产业化发展

在采访中,作为光热发电产业的积极推动者,马重芳多次强调光热发电的诸多优点,他表示,光热发电是一种高品质的清洁电力,采用储热技术可以实现24小时持续发电;对电网极其友好,不会对电网产生任何压力,相反还能像抽水蓄能电站一样具有一定的电网调节功能;同时,相对光伏产业来讲,光伏电池生产过程中的高耗能、高污染在光热发电中不会出现,光热发电的产业链从头到尾没有任何污染环节,是真正绿色的清洁能源。

马重芳今年已经72岁了,记者惊诧于其青年人般的自信和学者型的渊博。他甚至从国家经济层面对记者分析了光热发电产业的战略性重要地位。马重芳表示,光热发电极有可能成为可以替代房地产经济的产业。我国的经济发展长期以来依赖于房地产经济,房地产占我国GDP的近10%,与房地产业关联的钢铁、水泥、建材等产业无不受益于房地产行业。我国有6亿多吨的钢铁年产量,列世界第一;水泥产量16亿吨,居世界第一;平板玻璃产量占全球一半以上,同样是世界第一。而如果没有房地产业的需求拉动,这些产业将出现的问题可想而知。

但对房地产经济的过度依赖是不健康的。我们需要找到更多的战略性新兴产业经济增长点来推动我国经济的持续健康发展。而太阳能光热发电产业作为一种产业辐射面很广的产业,其产业带动性不容小觑,光热发电产业可以带动玻璃、钢材、水泥等诸多产业的发展。

当前我国正在紧缩房地产市场,房地产经济放缓将迫使玻璃、钢材、水泥等关联产业寻求新的市场,如果我国的光热发电产业得到发展,势必将对这些产业产生利好,使其摆脱长期依赖房地产经济的困局。

同时,针对我国的光热发电产业现状,马重芳向记者讲述了他的担忧:目前我国的光热发电产业还没有形成一个较为完整的产业链、核心技术还没有被完全掌握、产业政策支持还不明朗,这些诸多因素决定了我国的光热发电产业化进程还较为缓慢。在未来,我们应从全产业链的角度考虑,扶持科研应用、鼓励更多企业进入光热发电产业,从而推动这个产业的快速发展。

打破技术封锁———全力支持企业自主研发

马重芳表示,我国拥有强大的制造业,可以迅速实现光热发电设备的低成本制造,但我国目前还缺乏核心技术。而海外厂商又极度担忧我国的低成本制造能力给其带来的竞争,对相关核心技术实行严密封锁。

而据记者了解,事实也的确如此,就拿光热发电核心装备之一的高温真空集热管来说,德国Schott公司拥有核心技术和应用经验,但其早已对其玻璃配方进行保密,并设置了专利壁垒。

对此问题,马重芳建议我国政府应积极扶持国内科研机构和企业对核心技术进行攻关。他乐观地表示,光热发电各种核心装备,除了熔融盐传热、储热技术最具创新性、电站系统集成最需实践经验外,其他的各种技术都可以在传统的技术基础上改进而来。如果政府层能给予这个产业一些实打实的支持,相信我国很快就可以突破各种技术壁垒,实现光热发电核心技术和装备的完全国产化。而且最关键的是,我们的制造业优势显而易见,可以迅速地把成本拉低,从而有望在国际市场上拥有竞争力。

突破核心技术———实现科研成果产业化应用

熔融盐传热和储热系统是光热发电最核心的技术。马重芳对记者表示,做一个产业,最根本的就是对核心技术的把握。经过10年来的研发,我们已经完全掌握了拥有自主知识产权的熔盐传热、储热技术。

据记者了解,马重芳带领的科研团队通过10年来的研究,搭建了我国第一个熔盐管内对流传热试验平台,通过对120种多元混合熔盐的配比选型和测试,成功解决了一系列技术难题,已经实现了几千小时的成功运行试验和上百次的启动—运行—停止循环。

马重芳表示,熔融盐储热系统已经在国外不少电站中得到了实际应用,但熔融盐作为传热介质的实际商业化电站只有西班牙的Gemasolar电站。相对于当前常用的传热介质导热油,熔融盐传热介质具有价格低、安全可靠、传热性能好、系统压力小、无污染等诸多优点,是最理想的传热工质。基于马重芳团队的研究成果,我国在这方面的研究已经处于领先地位。

马重芳团队就熔盐传热储热方面的相关研究已发表了多篇学术论文,得到了国际科研机构的高度关注。在马重芳的办公室里,记者看到了几篇学术论文。据马重芳介绍,这些都是国际权威的学术论文对其研究成果的引用。美国爱达荷国家实验室发表的《液态熔盐的热物理与热化学性质数据库》和《熔融盐强迫对流换热试验回路的概念设计》两个科技报告中都大篇幅直接引用了马重芳团队的研究成果,在这两个报告中推荐了6个公式,6幅数据图均来自马重芳团队的研究成果。这代表了国际权威学术界对马重芳团队研究成果的认可。

马重芳团队还设计研发了12米长的槽式聚光系统,在北京工业大学建成了一个槽式聚光集热传热蓄热工程试验模块,并已用自主研制的低熔点熔盐代替导热油在该工程试验模块中进行了上千小时的循环运行工程试验,掌握了槽式聚光熔盐传热蓄热系统的设计和运行技术。

“我们正在与相关投资方接洽,计划做一个10兆瓦的光热电站,采用我们自有的熔盐传热储热技术,以实现该技术的产业化示范。”马重芳信心满满地表示,如果这个项目能够顺利完成,将对我国光热发电产业化产生深远影响。

马重芳团队对我国光热发电的前景十分乐观。对于国家能源局此前发布的规划目标,他们虽然认为2015年实现装机1吉瓦的目标存在难度,但对2020年3吉瓦的规划目标表示乐观。

这或多或少源于马重芳团队对自有技术产业化能力的信心。马重芳认为,科研成果最终要产业化,才能体现科研人员的价值。在光热发电的相关科研上,马重芳团队注重科研成果的实际应用,外聘了10来名有实际工作经验的工程师为其科研实践提供支持,并积极整合各方资源,推动其示范电站项目的进程。

马重芳这样形容科研的最终归宿,科研与产业化应该形成一个闭环循环。投入资金进行科研,科研完成后要具备产业化的能力,从而产出更多的资金,再拿这些“生”出来的资金投入更先进的技术研发。而不是拿了国家的钱来搞科研,搞到最后才发现根本就没有产业化的可能,导致科研仅仅停留在理论阶段。

或许正是在他这种以科研产业化为根本目标的思想指引下,马重芳率领团队突破了光热发电产业链最核心的传热、储热系统的技术研发。在未来,我们有希望看到,在我国的光热发电站上,马重芳团队主导设计的传热、储热系统将稳定运行。

关键字:熔融盐 传热技术

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