塔式熔盐光热电站,利用太阳能,即使在晚上,也可以发电
最近两年在国内兴起了一种新型的发电方式,称为光热发电。其和光伏发电一样,使用太阳能作为能量来源,但光热发电有一个最大的优势,就是即使云朵遮住了太阳,或者在晚上的时候,它也能稳定的输出电量。
光热发电的基本原理
为了解释光热发电能在没有太阳的时候发电的能力,我们需要了解光热发电的基本原理。通常一个光热电站分为集热镜场,储热系统,常规岛三个部分。集热镜场的原理与太阳灶类似,无数面定日镜将收集到的阳光反射到集热塔上,集热塔上有一个吸热器,储热系统低温罐中的熔盐(通常是290℃)被泵到吸热器中吸收能量,温度升高(通常是565℃),流入到高温罐之中,并储存起来。在需要的时候,高温罐熔盐可以泵出,与水换热,产生蒸汽,推动汽轮机发电,这一部分原理与常规火电类似,被称为常规岛,这就是塔式熔盐光热电站的基本流程。
光热发电可以在晚上发电的原因
那么光热发电为什么可以在晚上发电呢,这是因为它具有一个储热系统。我们知道熔盐在集热镜场收集到热量温度升高后,是储存在储热系统的高温罐中的,能量并不需要实时的用掉,电站完全可以在它想要发电的任何时间,从储热系统的高温罐中抽出熔盐,与水换热,产生蒸汽发电。
举个例子,假设装熔盐的高温罐有14m高,在白天电站运行的时候,从吸热器出来的熔盐不断流进高温罐中,液位不断升高。在液位8m的时候,突然来了一团云朵,遮住了太阳,此时进入高温罐的熔盐流量变少了,但是因为储罐中还有8m高的熔盐,完全不影响后端抽出熔盐来发电,所以发电是平稳的。通常到傍晚太阳下降到一定高度后,高温罐中熔盐的液位到达14m,此时开始高温罐中不再有熔盐进入,后端不断抽取高温罐中熔盐,完全可以使整个光热电站在晚上持续不断的发电。这要归功于储热系统将集热镜场与常规岛解耦了。
光热电站的优缺点
光热发电和光伏发电同样是利用太阳能来发电,而且它们的效率也差不多,因此这两种技术路线面临着竞争关系。光伏发电已经经过很长时间的发展了,它在有些地方的上网电价已经下降到0.4-0.5元/kWh左右,但光热发电目前国家对示范项目的上网电价是1.15元/kWh。即使有这么优厚的上网电价,还是有很多示范项目担心收不回成本而放弃建设,可见目前在财务方面光热电站完全无法和光伏电站竞争。但为什么还是有很多人对光热电站充满期待呢,就是因为光热电站具有储热系统,使它发的电非常稳定,同时可以在需要的时间发电,可以让光热电站参与调峰,作为一个地区的基础负荷。
目前一个事实是光伏电站加锂电池的成本远大于光热电站(含储热系统),或许当直接储电的技术成本降到某个临界值后,光热电站会失去它存在的意义,但光热发电也不是干等着,光热发电也在快速国产化,降投资成本,鹿死谁手,犹未可知。