日前出毁，有外媒報(bào)道矫恳，除了太陽能和風(fēng)能车酣，清潔能源公司還在考慮使用熔鹽發(fā)電，美國(guó)太陽能儲(chǔ)備公司等在推動(dòng)熔鹽能像太陽能和風(fēng)能一樣有效發(fā)電淤刃，且24小時(shí)不間斷帘衣。

熔(Rong)巖(Yan)發(fā)電?乍聽上去會(huì)不會(huì)有撞見火山噴發(fā)的凌亂感?其實(shí)参唆，這次發(fā)電的主角是熔鹽绪樊，沒錯(cuò)傲轮，很像你家鹽罐里的那廝舆鸿。

“這也是一種對(duì)太陽能的利用藐篡，只是方式方法不同，被稱為‘光熱’發(fā)電翰发。”江蘇豐海新能源工程技術(shù)有限公司技術(shù)研發(fā)部負(fù)責(zé)人王福家2月6日接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)辑剿，糾正了將它與太陽能發(fā)電割裂開來的說法，“大家對(duì)光伏發(fā)電非常熟悉吮骑，它是直接把光能通過光伏組件轉(zhuǎn)換為電能坚浩，而光熱發(fā)電需要一個(gè)‘媒介’，將光能轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)存起來循头，再進(jìn)行發(fā)電绵估。”

傳熱儲(chǔ)熱的“好幫手”

“光伏發(fā)電雖易施工、易維護(hù)卡骂，但占地面積大国裳、受天氣條件影響大，陰天發(fā)電量很低全跨，夜晚不發(fā)電缝左。”王福家介紹，采用成熟儲(chǔ)熱技術(shù)的光熱發(fā)電可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)穩(wěn)定持續(xù)供電浓若，相對(duì)于風(fēng)電和光伏不穩(wěn)定不可調(diào)的缺陷渺杉，光熱發(fā)電對(duì)電網(wǎng)更友好，可以說是人類利用太陽能的“好幫手”。

“好幫手”有個(gè)學(xué)名叫“熔融鹽”是越，在熔融鹽光熱發(fā)電的過程中耳舅，傳熱儲(chǔ)熱的“中介”就是“鹽”。熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體倚评，形成熔融態(tài)的無機(jī)鹽挽放，其固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體呈篱。

有論文表示质脐，太陽能熱發(fā)電被認(rèn)為是可再生能源發(fā)電中最有前途的發(fā)電方式，而傳熱儲(chǔ)熱技術(shù)是太陽能高溫?zé)岚l(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)臣塑。

“基本原理是把太陽的熱量收集起來嗜谎，把能量轉(zhuǎn)入鹽中使其融化，鹽的溫度能達(dá)到幾百攝氏度特干，再通過它傳熱早知。”王福家說。在整個(gè)發(fā)電裝置中涨剧，會(huì)涉及到3個(gè)主要部分南砰，一是太陽能的匯集，二是熔融鹽的存儲(chǔ)樊淑，三是能量交換和轉(zhuǎn)換涨拣。

“鹽在集熱管中，不對(duì)外接觸铜缠，并且在管中不斷流動(dòng)它褪。”王福家解釋，“太陽能匯集的原理就和小學(xué)自然課本上那個(gè)聚光的‘鏡面大鍋’有些相似翘悉，比如槽式太陽能熱發(fā)電就是利用拋物線形的聚光鏡茫打，將太陽光的熱能聚合到集熱管，使得集熱管中的鹽升溫妖混，直至熔化成液態(tài)老赤。”

高溫的液態(tài)鹽循環(huán)流動(dòng)，通過熱量交換的循環(huán)將水變成水蒸氣制市，再用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)抬旺，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。王福家解釋息堂，整個(gè)過程中嚷狞，熔融鹽和水互不相見，都是可以循環(huán)利用的荣堰。

配比是難點(diǎn)床未，選鹽需謹(jǐn)慎

這個(gè)叫“鹽”的媒介并不一定是食鹽(氯化鈉)，而是各種無機(jī)鹽，例如氯化鉀薇搁、硝酸鉀等祠劣。可以是同一類熔融鹽按照一定比例混合挺皆，也可以是不同種類的熔融鹽按照一定的配方混合耗萝，形成多種新型混合共晶熔融鹽。

我國(guó)2016年8月20日并網(wǎng)發(fā)電的中控德令哈10MW熔融鹽塔式電站以二元硝酸鹽作為吸熱否因、儲(chǔ)熱介質(zhì)舆佩，它是我國(guó)首個(gè)投入運(yùn)行的以熔融鹽為傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)的塔式項(xiàng)目，也是繼西班牙Gemasolar榔晃、美國(guó)Crescent Dunes之后全球第三座商業(yè)化運(yùn)行的熔融鹽塔式電站泌榕。

“熔融鹽類的配比是個(gè)難點(diǎn)，要通過不同組分的不同比例找到一個(gè)合適的熔點(diǎn)招殊，尋找性能優(yōu)越的混合熔融鹽已成為熔融鹽傳熱蓄熱研究的主要方向之一气岁。”王福家說。這些混合熔融鹽可以根據(jù)成分配比的不同秆候，得到各種熔點(diǎn)和使用溫區(qū)浦堪，能夠避免硝酸鹽使用溫度低(如硝酸鈉在308℃熔化)，氯化鹽(氯化鈉在801℃熔化)熔點(diǎn)溫度高等缺點(diǎn)刺洒，同時(shí)保留熔融鹽熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)鳖宾。

據(jù)一篇發(fā)表在《太陽能學(xué)報(bào)》的學(xué)術(shù)論文顯示，相關(guān)研究通過不同配比作媚、不同配制方法得到系列二元混合硝酸鹽樣品攘滩，并得到不同混合熔鹽的差式掃描量熱曲線帅刊，通過對(duì)配制的熔鹽進(jìn)行反復(fù)多次熔化和加熱纸泡，研究其穩(wěn)定性。從而確定二元混合硝酸鹽中不同成分如何配比更適合實(shí)際應(yīng)用赖瞒。

大規(guī)模推廣女揭，還要邁過多個(gè)坎

雖然熔融鹽發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在不多的發(fā)電站中持續(xù)供電，但這一技術(shù)仍待不斷完善栏饮。吸熱器預(yù)熱時(shí)光斑不均勻吧兔，熔化不均會(huì)使得進(jìn)鹽過程中堵管……此前接受采訪時(shí)，相關(guān)電站負(fù)責(zé)人坦言維護(hù)的艱難袍嬉，訴說出的“痛點(diǎn)”主要集中于熔融鹽的流動(dòng)性等物理化學(xué)性質(zhì)上境蔼。

此外，儲(chǔ)能罐的材質(zhì)如何實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)能也是降低發(fā)電成本的關(guān)鍵伺通。“尋找到能夠提高熱量利用率箍土，并能增加儲(chǔ)熱能力的設(shè)備也是光熱設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。”王福家說，能源利用率的提高逸讹，無論對(duì)再生能源還是對(duì)化石能源代投，都是產(chǎn)業(yè)化中的一個(gè)永恒話題。

浙江中控太陽能技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)金建祥在此前接受采訪時(shí)表示禾计，中控德令哈10MW熔融鹽塔式電站在運(yùn)行過程中灾您，遇到了兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是吸熱器預(yù)熱時(shí)光斑不均勻，熔化不均會(huì)使得進(jìn)鹽過程中堵塞管道宇夭。二是低溫大風(fēng)天氣造成吸熱器在進(jìn)鹽過程中的堵管現(xiàn)象烛辜。這表明，熔融鹽的流動(dòng)性等物理化學(xué)性質(zhì)楔撩，仍是該技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵障礙衡达。

可見，從理論到產(chǎn)業(yè)如何走得順暢亩当，仍然是需要科學(xué)探索的問題郎抖。此前科學(xué)家們已經(jīng)解決了儲(chǔ)能和經(jīng)濟(jì)型難題，例如蜓耻，在塔式的熔融鹽發(fā)電場(chǎng)上茫舶，利用大規(guī)模定日鏡場(chǎng)收集太陽能，將熔融鹽加熱并進(jìn)行儲(chǔ)存刹淌，再根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令饶氏，由于帶有儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)有勾、穩(wěn)定疹启、可調(diào)度的電力輸出。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈也基本不會(huì)出現(xiàn)光伏電池板生產(chǎn)過程中的高耗能蔼卡、高污染等問題喊崖，而且它的發(fā)展對(duì)我國(guó)目前產(chǎn)能過剩的玻璃和鋼鐵產(chǎn)業(yè)有極強(qiáng)的帶動(dòng)作用，王福家認(rèn)為雇逞，光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)值將高于光伏荤懂。

“除了熔融鹽之外，人們還通過導(dǎo)熱油作為介質(zhì)利用太陽能塘砸，”王福家介紹节仿，利用光熱是江蘇豐海新能源工程技術(shù)有限公司進(jìn)行海水淡化的方式之一。“也是通過拋物線形的聚光鏡將太陽能聚到集熱管中肺沃，管中流動(dòng)的是導(dǎo)熱油罩泰，而不是熔融鹽，通過熱油將海水蒸發(fā)冷凝后實(shí)現(xiàn)淡化樱猬。”

無論采取哪種介質(zhì)孝生，它們都要有“海綿”的特性煌摊，能將太陽能吸收到“體內(nèi)”，并在需要的時(shí)候釋放出來檐鹤，通過自己的“吸吐”资杆，實(shí)現(xiàn)太陽能的“時(shí)空旅行”。