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CSPPLAZA光熱發電網訊：按照計劃，由歐盟“Horizon 2020”研究及創新計劃支持的“Next-CSP”（下一代太陽能熱發電）項目即將于2020年9月31日結題。該項目共為期48個月，旨在開發出基于高溫顆粒作為傳熱流體和儲熱介質的新技術，從而提高聚光太陽能熱發電系統的性能和可靠性。

來自法國國家科學研究中心(xin)（CNRS）的項目(mu)協調員(yuan)Gilles Flamant表(biao)示，我們目(mu)前已經成(cheng)功證明固體顆(ke)粒(li)可(ke)以(yi)替代液體介(jie)質用于光熱(re)發電系統來進行太陽熱(re)能的收集和儲存，并且具有更好(hao)的成(cheng)本效(xiao)益。相關條(tiao)件具備之后，我們預(yu)計采用固體流(liu)態化顆(ke)粒(li)作為(wei)傳儲熱(re)介(jie)質的光熱(re)發電系統的理論(lun)發電效(xiao)率將比目(mu)前最先進的熔鹽塔式光熱(re)電站高出約(yue)20%，同時該設(she)計還(huan)可(ke)以(yi)將發電成(cheng)本降低約(yue)25%，并顯著降低存儲介(jie)質的成(cheng)本。

目(mu)前(qian)(qian)最先進的(de)(de)集中太陽能熱發電(dian)站一般使用(yong)中央接收器(qi)，在傳熱和存儲介(jie)質(zhi)方(fang)面有多種選(xuan)擇(ze)，但(dan)每一種介(jie)質(zhi)都有特定的(de)(de)限制(zhi)條(tiao)件和應用(yong)特點。拿目(mu)前(qian)(qian)常被(bei)用(yong)于傳儲熱介(jie)質(zhi)的(de)(de)熔鹽來說，它(ta)的(de)(de)化學穩定性使其工作上限溫度一般在565℃左右，進而(er)也將系(xi)統(tong)的(de)(de)熱電(dian)轉(zhuan)換效率限制(zhi)在42%左右。

而(er)NEXT-CSP項目的核心就(jiu)是要采用(yong)創新型(xing)的流態(tai)化的耐火顆粒來作為傳儲(chu)熱介質，以將系(xi)統工作溫度提升到750℃甚至(zhi)更高(gao)，進(jin)而(er)顯著(zhu)提升光(guang)熱發(fa)電系(xi)統的效率。

據了解，NEXT-CSP項目(mu)最終選(xuan)擇用(yong)橄(gan)欖石——一(yi)種天然的(de)鎂硅酸(suan)鹽（地球上(shang)最常見的(de)礦物之(zhi)一(yi)）來制(zhi)造(zao)傳(chuan)熱固(gu)體顆粒。雖然原(yuan)料(liao)(liao)獲取并不難，但要(yao)充分利用(yong)好這種顆粒需(xu)要(yao)在技(ji)術(shu)(shu)(shu)方面(mian)進行一(yi)些重(zhong)大(da)創(chuang)新，比如要(yao)開發出匹配的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)吸熱器(qi)技(ji)術(shu)(shu)(shu)以(yi)及(ji)由多達(da)1300多根鋼管組(zu)成的(de)新型高溫換(huan)熱器(qi)（壓縮空氣(qi)將(jiang)在管子內流動以(yi)實(shi)(shi)現換(huan)熱），此外還(huan)要(yao)實(shi)(shi)現更加先進的(de)聯合循環。在此基礎(chu)上(shang)，NEXT-CSP技(ji)術(shu)(shu)(shu)再將(jiang)太(tai)陽(yang)能(neng)吸熱器(qi)、蓄(xu)熱罐、熱交(jiao)換(huan)器(qi)、燃氣(qi)輪機和冷料(liao)(liao)罐集成在塔式聚光發電(dian)系統中。

圖：試驗系統

據(ju)Gilles Flamant介紹，冷料罐中(zhong)的低(di)溫(wen)固體(ti)顆粒(li)在(zai)(zai)吸(xi)熱(re)塔(ta)頂的多(duo)管吸(xi)熱(re)器(qi)中(zhong)被反射的太陽光加(jia)熱(re)之后進(jin)入蓄熱(re)罐并將熱(re)量(liang)(liang)儲存起來，等(deng)(deng)需要熱(re)量(liang)(liang)的時候，在(zai)(zai)高溫(wen)換熱(re)器(qi)中(zhong)固體(ti)顆粒(li)可以將熱(re)量(liang)(liang)傳遞給(gei)壓縮空氣，高溫(wen)壓縮空氣進(jin)而(er)可以為渦輪機提供動(dong)力。為了(le)克(ke)服塔(ta)頂空間有限和(he)重量(liang)(liang)限制等(deng)(deng)相關(guan)挑(tiao)戰，所有組件均在(zai)(zai)法(fa)國Thémis 5MW塔(ta)式試驗(yan)平臺(tai)上進(jin)行了(le)安裝(zhuang)和(he)驗(yan)證。

圖：法國Thémis塔式試驗平(ping)臺(tai)

對于未來裝機規模或可達到150MW的商業化規模的項目，科學家們則提(ti)(ti)出了多塔的概(gai)念，旨(zhi)在(zai)將光熱發電(dian)系統的整(zheng)體循(xun)環效率從42%提(ti)(ti)升至48.8%。系統可以作為一個太陽能(neng)調峰電(dian)廠來運行(xing)，將白(bai)天收(shou)集(ji)的熱量儲存起來，再在(zai)用電(dian)成本最(zui)高的高峰時段(duan)輸出電(dian)能(neng)。

整體(ti)(ti)研究結果表明，采用(yong)固體(ti)(ti)流態(tai)化(hua)顆粒(li)取代現階(jie)段常用(yong)的熔鹽(yan)作為(wei)(wei)光熱發電系(xi)統的傳儲熱介質(zhi)具備較好的市場應(ying)用(yong)潛力。目前NEXT-CSP創新技(ji)術(shu)(shu)已(yi)獲(huo)得(de)全球(qiu)專(zhuan)利，商業(ye)化(hua)應(ying)用(yong)有(you)望在十(shi)年內開始(shi)，屆(jie)時將(jiang)可為(wei)(wei)消費者(zhe)提(ti)供清潔安全的太陽能和比蓄電池更加綠色的儲熱技(ji)術(shu)(shu)，并有(you)效提(ti)升光熱發電行業(ye)的競爭優勢。