Tom Fluri:熔盐为工质的线聚焦光热发电系统的防冻策略
发布者:CSPPLAZA | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 1917查看 | 2015-07-09 20:14:00    
  CSPPLAZA光热发电网报道:中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2015于6月25~26日在京盛大召开,德国Fraunhofer ISE光热项目组总监Tom Fluri出席本届大会并发表演讲,就熔盐为工质的线聚焦光热发电系统的防冻策略分享了他们的研究成果。

下面刊出的是Tom Fluri演讲的主要内容:(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅。)
    
  非常高兴来到中国,来参加这次会议,跟大家介绍的主题是熔盐作为传热流体的线聚焦光热发电系统的防冻策略。

  首先给大家提供一些信息,关于我们公司的情况以及我们的太阳能光热项目组,我们公司是最大的欧洲的应用研究机构,我们与行业间进行紧密的合作,在很多的机构间进行合作,总共有66个机构和研究单位。我们是非常大的研究组织的一个组成部分,我们的机构位于世界各地,我们的机构是行业中最大的机构,我们有1200名员工,我们一直在太阳能研究领域中工作,不仅仅是我,还有我的同事已经有35年的时间了。

图:Tom Fluri 在发表演讲

  我们公司在1981年成立,我们一共在12个领域中开展工作,我们有几个业务领域是与PV行业相关的,我们也有一些研究是关于CSP的,这也是为什么今天来参加这次大会的原因。

  我们还涉及高效的电力电子、零排放汽车、能源系统分析和氢燃料电池,我们不仅在太阳能领域有业务开展,我们四分之三的工作人员是从事与太阳能相关领域的工作。

  光伏领域中同事所取得的成绩,目前持有太阳能电池的世界纪录46%,这是非常了不起的数字,非常高兴能够看到在这个光伏领域中做了大量的研究,我们与行业的伙伴一起开展这些研究,使得这些技术成为商业现实。

  太阳能热技术方面也有研究,我想跟大家指出,这张幻灯片上并没有太多的与CSP相关的内容,我们也做低温系统,还有一个小组是专门做太阳能工业供热的研究,除此之外还有工作组是集热器和太阳能使用寿命的,最后两个工作组与CSP有着紧密的联系。

  在CSP领域中我们会开发相应的材料用于吸热器和定日镜镜片,除此之外也与沙尔特这样的公司合作开发相应的涂层材料,我们也开发集热器,对于集热器进行优化的研究,也开发高温存储。我们也做实验性的认证工作,像是昨天的一位同行介绍的内容差不多,我们会做老化的测试,做热效的测试,如果你不信任DLR,您也可以找我们来做测试。除此之外我们也在制定针对这些测试的标准制定工作,今后也会进一步促进在标准化领域所开展的工作,从而能够使得这个技术的标准得到进一步的统一,得到更为广泛的应用。

  除此之外我们也做系统模拟,用户的使用界面,我们提供的工具,系统模拟工具可以模拟任何的技术,世界上任何地区都可以利用这些工具进行模拟。

  下面我来说一下亮点,第一个亮点是现在已经掌握了非常详细的大型槽式电站的运行数据,大家认为在行业中有这样的数据是比较常见的事情,但是真想获得这么详尽的数据也并不是那么容易的。非常高兴目前确认我们掌握了大型槽式电站的运行数据,我们也有模拟软件,模拟软件的可靠性通过掌握的数据可以得到保障。

  最后一点也让我们很兴奋,因为这意味着我们将会搬到更大的实验室,这个实验室专门研究熔盐和相关的组件,我们相信熔盐将会实现CSP非常重要的构成部分,现在也可以开展研究,研究在实验室层面上熔盐的相关组件,可以在550度以上的实验室环境中开展研究,我们对此感到非常的兴奋。

  对于防冻的保护,这是我今天来这里主要跟大家介绍的主题,为什么我们想要使用熔盐作为HTF呢,传热流体有什么样的优势和劣势呢?然后介绍一下几种不同的防冻措施。可以使用的防冻措施有什么呢?在这个行业中已经有怎样的防冻做法呢?之后介绍一下其他熔盐的结构,比如说有更低熔点的熔盐的结构,之后采用模拟给大家做一个简单的比较。

  在我介绍熔盐之前,我们要问,为什么不直接产生蒸汽呢?因为终端已经产生蒸汽了,为什么实地不利用蒸汽呢。存储整合方面存在着问题,水蒸气与热交换机间进行融合是比较困难的事情,融合换热器的概念能够使处在凝固状态的材料进行可转移,对我们来说,我们必须要关注的是对于热交换器在这个材料内部做热交换器的时候,必须要确保存储是连贯的,在这个过程中有很多的金属会成为杂质,在PCM中,我们可以有两个方式来应对,第一可以使用PCM,但是在热交换器冷冻的时候要保证可流动性,可以使用落换的换热器,如图,在实验室里已经做了验证,为什么盐会冷冻,在它冷冻了之后会停留在螺旋换热器的外部,这样就可以去除对一些小的盐块可以打碎之后再进一步运输到容器中去,这是我们所采用的方法。

  目前内部运行了蒸汽,但是还有另一步的发展所产生的问题,这是正在开发之中的项目还没有商业化,现在还面临压力水平方面的问题,如果想要比较高的压力,比如说塔式应用情景中就有可能不适合了,这是我们所面临的问题,我们也在进一步研究这个问题。

  第二种选项更适用于塔式,主要是用于短期的存储,最多也就是4个小时的存储。我们有显热存储的概念,这样就不涉及到相变材料,可以使用热能在过热器中热的蒸汽,可以将蒸汽进行去过热对其进行冷凝,最终加入到显热存储罐中去,这另外的一个选择。如果想要进行长期的储热的话,熔盐应该是非常好的方法,它有以下几点的优势。有更高的运行温度,以及应用情景相比,它也有着更高循环效率,因为有更高的温差,可以导致更高的存储容量,可以直接的储热集成,我们不需要油盐的换热器,也没有传热流体,储热无能量损失,也能够获得电站容易运行和高度可调的优势,除此之外取决于盐具体的成份,它是无毒的,但是有非常高的运行温度。我们看一下直接储热和间接储热,用模拟工具做的小的视频,上面有间接储热,有油在回路中,在下端有直接熔盐储热系统。

  在这个位置输出功率会下降,在间接储热的一端主要是因为不得不应对存储之外更低的温度,我们有着持续的运行,在同样的功率水平之上,因为可以一直去进行存储。

  想要使用熔盐,而且线聚焦的系统中,如何能够保护这样的系统不会冷冻呢?因为有大量的管道,在太阳能光场中也有着大量的设备,所以需要进一步的增加防冻措施,因为在熔盐使用过程中必须要有防凝的保护措施,导热油在50度以下无法高效地运转,所以防凝防冻的措施更加的重要,尤其是在内蒙这样的地区,在内蒙大气温度有时候降得非常低。我们可以去进一步的使用低熔点的盐混合物,也可以使用单位集热面积产能量更高的集热器,也就是说我们要有高聚光和高效能的集热器的使用。也可以选用可选热源加热的熔盐,比如说天然气熔盐加热器、电加热或者是储热的热量,这些都可以为我们所用,作为保护措施的一种。除此之外也可以使用来自于储热中的热量,也可以对于高热损失组件安装排空的功能,当然这个操作会比较的复杂,它会要求大量的额外投资,有可能并不是可行的,尤其是对于小的测试回路来说,或者是对于非常小的项目来说,这样的投资还是可以接受的,但是对于非常大的光热电站来说投资就过于巨大了,不会非常的现实。


  我们再来说一下低熔点盐,这里存在着很多的可选产品,今天想跟大家列举两个,分别是:Hitec和HitecXL,它们都是二元盐,可以利用这种盐的结构,可以利用它们很好的组成成份,比较低的热稳定性,以及低温下更高的黏度,能够获得更低的固化温度。除此之外上端最高运行温度也会有所降低,这是其中的一个问题
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