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2023 11/15

胖头陀

来源:环境科学述

光热储能发电技术(浅谈)

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一、光电储能发电

是一种使用太阳能发电的技术,其利用光电效应将太阳光转化为电能。光电储能发电具有许多优点,如清洁、可再生、无噪音、无污染等。同时,它也具有调峰电源和储能双重功能,对于电网的稳定运行具有重要意义。光电储能发电系统通常包括太阳能电池板、储能电池、逆变器等组成部分。其中,太阳能电池板是用来接收太阳光并将其转化为电能的主要设备,储能电池则将太阳能电池板产生的电能储存起来,逆变器则将直流电转换为交流电,以满足不同设备的用电需求。在家庭用电领域,光电储能发电系统可以满足日常用电需求,并可以在断电或电力供应不足时提供应急电力。在分布式能源系统和微电网领域,光电储能发电系统可以与其他能源系统相结合,提供可靠的电力供应,并可以减少对传统能源的依赖。具有广阔的应用前景和重要的战略意义。

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二、我国在光电储能发电领域技术优势:

首先,我国的光伏产业在近年来得到了快速发展,光伏电池和组件的制造技术不断提高,生产成本不断降低,为光电储能发电的应用提供了良好的基础。

其次,我国在光伏储能技术方面也取得了一些重要进展。例如,光伏储能系统在电力系统的发、输、配、用各个环节都可以发挥作用,被社会上部分企业、专家渲染为电力系统安全、优质运行的刚性需求和标配。此外,光伏储能系统还可以辅助电网安全运行,比如辅助动态运行、调频、调压、调峰、备用容量、无功支持、可再生能源平滑输出/削峰填谷、爬坡率控制、电能质量、紧急备用等等,能够提升电压质量和电网运行安全水平。

最后,我国在光电储能发电的应用方面也具有一些优势。例如,光电储能发电可以解决无电地区的人口用电问题,改善贫困地区的能源结构和生活条件。此外,随着分布式电源、微网的发展,以及电力市场和峰谷价差背景下,用户出于节省支出和套利考虑,也有了发展储能的动力。这些应用场景的扩大为光电储能发电的发展提供了广阔的空间。

综上所述,我国在光电储能发电领域拥有一定的技术优势和应用场景优势,这些优势为光电储能发电的发展提供了良好的条件。

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三,光热储能发电

是一种利用太阳光的热量来发电的技术,通过大规模阵列式的平面反光镜和抛物面反射镜将太阳热能反射到既定的小区域,从而收集太阳热能,再通过热交换装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺从而达到发电的目的。这种发电方式具有储能功能,通常采用熔盐储热,可以白天收集太阳的日照热量储存起来,储存起来的热量除了白天发电,剩余的热量晚上没有太阳后可以继续发电,所以光热发电是发电+储能一体化,比光伏发电要稳定很多,基本能达到火电(煤电)的稳定电力输出质量,发展前景大。

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四、我国光热发电应用的技术工艺:

槽式导热油传热熔盐储热:该技术使用抛物面槽型聚光器和集热管,采用合成导热油、熔盐等作为工作介质的双回路系统技术,目前被认为是最成熟的光热发电技术路线之一,商业化验证程度较高。

线性菲涅尔:该技术采用线性菲涅尔反射镜聚光,将太阳

光聚焦到传热介质(如水、导热油或熔盐)中,加热介质产生蒸汽推动汽轮机发电。

塔式熔盐传热:该技术以高塔为中心,定日镜围绕高塔呈圆形排布,将太阳光发射到高塔吸热器加温塔顶端的熔盐介质,通过高温熔盐的循环加热水产生蒸汽推动汽轮机进行发电。

碟式:该技术采用抛物面反射镜聚光,将太阳光聚焦到位于中心的吸热器上,加热介质产生蒸汽推动发电机发电。
这些技术工艺在光热发电领域都有各自的特点和优势,具体应用哪种技术工艺需要根据实际情况进行选择。

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五、光热储能和光电储能的区别:

能量转换方式:光热储能是利用太阳光的热能进行能量转换,而光电储能则是将太阳光直接转换成电能。

技术原理:光热储能的技术原理是将太阳光能通过太阳热集热器进行热能转换,利用太阳能获取“热量”输送到用户使用。而光电储能的技术原理是通过太阳能收集板采集太阳光,使太阳光能临时转化为电能,以供家庭及商业用户使用。

能量形式:光热储能所转换的能量形式为热能,而光电储能所转换的能量形式为电能。

使用方式:光热储能通常用于供热等领域,而光电储能则可以用于离网型和上网型电力系统的能量存储和释放。

综上所述,光热储能和光电储能在能量转换方式、技术原理、能量形式和使用方式等方面存在明显的区别。

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六、光热储能的主要包括以下步骤:

太阳能收集:通过太阳能集热器(如抛物面反射镜)将太阳光聚焦到一点,这个点通常放置在集热器的中心位置,称为“焦点”。集热器将太阳光转化为热能。

热能储存:热能被储存在储热系统中,通常采用熔盐或混凝土等材料作为热储存介质。这些介质可以长时间储存热能,并可以在需要时释放出来。

热能转换:储存在储热系统中的热能可以通过换热器被转换成电能。这个过程通常使用汽轮机或斯特林发动机等设备来实现。

电能储存和释放:转换得到的电能可以通过电池或其他储存设备进行储存,以便在需要时释放出来。

光热储能技术的核心在于通过集热器和储热系统来收集、储存和转换太阳能,将其转化为可储存和释放的电能。与光电储能技术相比,光热储能技术具有更高的能量密度和更长的储存时间,同时也需要更大的初始投资成本。

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七、总发电量的算法:

计算10万千瓦光热(储能)+90万千瓦光伏的总发电量:

首先,我们需要了解光热和光伏的发电量各自是多少,然后将它们相加得到总发电量。

光热发电量(GWh_CSP)和光伏发电量(GWh_PV)分别可以用以下的数学公式表示:

GWh_CSP = 10万 × 光热转换效率
GWh_PV = 90万 × 光伏转换效率
总发电量 = GWh_CSP + GWh_PV

这里,我们假设光热转换效率和光伏转换效率都是0.3(这是一个常见的假设值,实际值可能有所不同)。
将上述公式中的数值代入,即可求出答案。

计算结果为:10万千瓦光热(储能)的年发电量是 3 GWh,90万千瓦光伏的年发电量是 27 GWh。

所以,10万千瓦光热(储能)+90万千瓦光伏的总发电量是 30 GWh。

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八、光热(储能)项目需要蒸发结晶的物质

通常来自于太阳能集热器或储热系统。

在光热储能系统中,太阳能集热器将太阳光能转化为热能,并加热集热器中的工质(如水、油或盐)。

这些工质吸收热能并被加热到高温状态,然后输送到储热系统中进行储存。储存的热能可以在需要时通过换热器等设备释放出来,用于发电或供热等应用。

在蒸发结晶系统中,储存的热能被用来加热和蒸发结晶介质(如盐类),使其中的水分和杂质被去除,留下浓缩的晶体。这些浓缩的晶体可以进一步处理和分离,以得到高品质的储能介质。

因此,蒸发结晶的物质主要来自于太阳能集热器和储热系统中的工质和结晶介质。这些物质在光热储能系统中被用来储存和释放热能,并通过蒸发结晶过程得到高品质的储能介质,以提高系统的效率和可靠性。

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九、光热(储能)需要蒸发结晶系统的原因

在于其具体应用环节中的作用和优势。

首先,蒸发结晶系统在光热储能项目中是用于热能储存和释放的重要环节之一。光热储能系统通过吸收太阳光能并将其转化为热能储存起来,在需要时将储存的热能释放出来进行发电。蒸发结晶系统可以将这些储存的热能以结晶盐等形式储存,并在需要时通过蒸发结晶过程将其释放出来,用于发电。

其次,蒸发结晶系统的应用可以提供可靠的储能介质。光热储能系统中的储能介质需要具备高效、安全、可靠等特性。蒸发结晶系统中的结晶盐等物质可以作为可靠的储能介质,在储存和释放热能的过程中,能够保持稳定的性能和高效的能量转换效率。

此外,蒸发结晶系统还可以提高光热储能项目的效率和可靠性。蒸发结晶过程中,通过对结晶盐的处理和分离,可以去除杂质和水分,提高储能介质的纯度和质量。这有助于提高光热储能系统的能量转换效率和可靠性,降低运行维护成本。

综上所述,蒸发结晶系统在光热(储能)项目中是用于热能储存和释放的重要环节之一,提高项目的效率和可靠性。

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十、光热储能项目的市场价值

首先,光热储能项目的投资通常包括太阳能集热器、储热系统、蒸发结晶系统等设备的购置和建设成本。这些设备的购置和建设成本较高,因此项目投资也相对较大。但是,光热储能项目可以通过电力销售、政府补贴等方式获得回报。在电力销售方面,光热储能项目可以在电力市场上销售电力,获得经济回报。同时,政府也通常会提供一定的补贴,以鼓励可再生能源的发展和应用。

其次,光热储能项目的市场前景受到多个因素的影响。一方面,随着全球对可再生能源的需求不断增加,光热储能项目的市场潜力也在逐渐增大。另一方面,光热储能技术在不断提高和优化,其效率和可靠性也在逐渐提升,使得项目的投资回报率和竞争力得到提高。此外,政府对可再生能源的支持和鼓励政策也是推动光热储能项目市场发展的重要因素之一。

在光热储能方面,光热储能项目的投资价值主要体现在以下几个方面:

电力调峰:光热储能项目可以作为电力调峰电源,在电力需求高峰期释放储存的热能发电,平衡电网负荷,提高电力系统的稳定性。

能源供应:光热储能项目可以作为能源供应的补充手段,在电力供应紧张或中断的情况下,通过释放储存的热能来满足能源需求。

新能源并网:光热储能项目可以作为新能源并网的支撑手段,在风能、太阳能等新能源发电量波动较大时,通过释放储存的热能来平衡电网负荷,提高新能源的并网率和利用率。

总体来说,光热储能项目具有潜在的商业价值和市场前景,但具体的投资和回报以及市场前景还需根据地区和具体项目进行分析和评估。以及市场前景因地区和具体项目而异,光热储能项目具有潜在的商业价值和市场前景。

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十一、光热储能的需要人工的操作环节

在光热储能项目中,人工操作通常包括设备的维护和检修、热能储存和释放的操作、电力转换和输配等环节。这些操作需要专业技术人员和管理人员的参与,以确保项目的正常运行和安全性。此外,人工操作还需要对项目进行监控和管理,及时处理可能出现的问题和故障,并采取相应的措施来保证项目的稳定性和可靠性。

虽然现代光热储能项目通常采用自动化和智能化技术来提高效率和可靠性,但人工操作仍然是必不可少的。技术人员和管理人员需要根据项目的实际情况进行监督和管理,确保项目的安全性和稳定性。同时,人工操作也可以根据实际需求进行灵活调整和优化,以满足项目的不同需求。

综上所述,光热储能项目需要人工操作,但具体操作内容和频率需要根据项目的实际情况进行评估和管理。

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十二、完成光热储能需要的设备

聚光器:将太阳光聚集到集热器上,提高太阳光的能量密度。

集热器:吸收太阳光并将其转化为热能,加热内部的传热介质(如导热油或熔融盐)。

吸热器:将集热器中加热后的传热介质进一步加热,使其达到更高的温度,以进行后续的热能储存和发电。

熔盐罐:储存熔融盐,作为传热介质和热能储存介质。

定日镜:将太阳光反射到聚光器上,帮助提高太阳光的能量密度。

这些设备在光热储能系统中起着不同的作用,共同完成光热储能的过程。需要注意的是,不同类型的光热储能项目可能需要不同的设备,具体配置和规格需根据项目实际情况进行选择。


十三、光热(储能)开发的制约因素

资金问题:光热储能项目需要大量的资金投入,包括设备购置、建设、调试和试运行等。由于资金问题,一些项目可能会面临停滞或进展缓慢的情况。

技术难度:光热储能技术相对复杂,需要先进的技术和设备支持。目前,光热储能的技术水平还不够成熟,存在一些技术瓶颈和难题,需要进一步研究和开发。

地理和气候条件:光热储能项目的开发和建设受到地理和气候条件的制约。一些地区的光照资源有限,或者气候条件恶劣,不利于光热储能项目的建设和运行。
政策和市场环境:政策和市场环境也是制约光热储能开发的重要因素。一些国家和地区缺乏明确的光热储能政策和规划,或者市场接受程度不高,也会影响光热储能项目的开发和建设。

产业链和配套设施:光热储能项目的开发和建设需要完整的产业链和配套设施支持,包括设备制造、安装、调试、运行和维护等。一些地区的光热储能产业链还不够完善,也会制约项目的开发和建设。

综上所述,光热(储能)开发的制约因素包括资金、技术、地理和气候条件、政策和市场环境以及产业链和配套设施等多个方面。为了促进光热储能的开发和应用,需要克服这些制约因素,加强技术研发和市场推广,完善政策和产业链,提高项目的效益和竞争力。


十四、千瓦级光热(储能)项目需要的环节

完成建设和投产的具体时间取决于项目的规模、技术方案、资金和人力资源的投入、政策支持等因素。一般来说,从项目启动到建成投产需要经过以下几个阶段:

项目规划和可行性研究:这个阶段需要对项目进行全面的规划和可行性研究,包括市场调研、技术方案设计、资金和人力资源的规划等。这个阶段可能需要几个月到一年不等的时间。

设计和招标:在项目规划和可行性研究的基础上,需要进行项目的设计和招标工作,选择合适的设备供应商和承包商。这个阶段可能需要几个月到一年不等的时间。

施工建设:在设计和招标完成后,开始进行项目的施工建设,包括设备的安装、调试和试验等。这个阶段可能需要几个月到一年不等的时间。

调试和试运行:在施工建设完成后,需要进行项目的调试和试运行,确保项目的正常运行和安全性。这个阶段可能需要几个月到一年不等的时间。

投产运营:在调试和试运行完成后,项目可以正式投入运营,开始产生收益。这个阶段可能需要几个月到一年不等的时间。

综上所述,千瓦级光热(储能)项目的建设和投产时间通常需要一年以上,具体时间取决于项目的实际情况和各种因素。

通常光热储能发电使用周期一般在30年左右。具体来说,带17.5小时储能的110MW塔式太阳能光热电站全生命周期(30年)每千瓦时净发电量的气候变化指标为9.8 gCO2 当量 /kWh。

请注意,使用周期可能会受到多种因素的影响,如设备质量、运行维护等,因此具体使用周期会因实际情况而异。


十五、我国从事光热储能和光电储能的公司:

首航高科:主要从事光热发电、光热储能+多能互补、氢能利用、电站空冷、余热发电、清洁供暖、海水淡化等领域的研发、设计、制造、设备供应、建设、运维,项目投资及项目总承包等服务的高新技术型企业。是光热电站、储能技术的全面解决方案及核心设备供应商,是清洁能源和新型电力系统核心设备的供应商。

三维化学:开发出综合性能处于国际领先水平的QDB系列耐硫变换催化剂(主要应用于煤化工领域),并拥有国内领先的“5万吨/年稀土橡胶生产工艺及催化剂配制技术”,公司可为用户提供催化剂、水解剂、脱硫剂和脱毒剂等30多种规格的系列产品。

上海电气:主导产业聚焦能源装备、工业装备、集成服务三大板块,形成了比较完整的工业自动化和工业装备系统,为众多高端设备提供全生命周期服务,引领多能互补、能源互联的发展方向,致力于为全球客户提供绿色、环保、智能、互联于一体的技术集成和系统解决方案。

爱康科技:研究,开发,生产,加工太阳能器材专用高档五金件,太阳能发电安装系统,太阳能发电板封装膜;太阳能发电系统的设计,施工;光伏光热电站的开发,建设,运营和维护;光伏光热电站的技术开发,项目咨询和技术服务;从事铝锭的批发及进出口业务。

特变电工:输变电业务主要包括变压器、电线电缆及其他输变电产品的研发、生产和销售,输变电国际成套系统集成业务等;新能源业务主要包括多晶硅、逆变器、SVG等产品的生产与销售,为光伏、风能电站提供设计、建设、调试及运维等全面的能源解决方案及风能、光伏电站的运营;能源业务主要包括煤炭的开采与销售、电力及热力的生产和销售等。

以上信息仅供参考,如有需要,建议您查阅相关网站。


十六、光热储能发电和光电储能电在世界:

光热储能发电技术利用太阳光的热量来发电,具有储能功能,通常采用熔盐储热。其优点是可以在白天收集太阳的日照热量储存起来,储存起来的热量除了白天发电,剩余的热量晚上没有太阳后可以继续发电,所以光热发电是发电+储能一体化,比光伏发电要稳定很多,基本能达到火电(煤电)的稳定电力输出质量,发展前景很大。

光电储能发电技术则是利用太阳能电池板将太阳能直接转化为电能,具有清洁、可再生、无噪音、无污染等特点。光电储能发电技术可以应用于分布式能源系统、微电网、家庭用电等领域,是未来可再生能源发展的重要方向之一。

目前,光热储能发电和光电储能发电技术都在全球范围内得到广泛应用。例如,美国加利福尼亚州建成了世界上最大的光热储能发电项目——太阳能公园,利用槽式集热器将太阳能转化为热能,再通过熔盐储存热量,在需要时释放热量发电。同时,光电储能发电技术也得到了广泛应用,例如在德国和荷兰等国家,光电储能发电已经成为可再生能源发展的重要方向之一。

以下是一些典型例子:

西班牙:西班牙拥有丰富的太阳能资源,光热储能发电在该国得到了广泛应用。在西班牙的卡塔赫纳地区,有一个名为“CACTUS”的光热储能项目,该项目利用熔盐作为传热和储热介质,通过集热器加热熔盐并储存热量,用于夜间或阴天发电。

美国:美国加利福尼亚州、内华达州和亚利桑那州等地区积极发展光热储能发电技术,以应对夏季电力需求高峰期和可再生能源发电不稳定的问题。例如,美国加利福尼亚州建成了世界上最大的光热储能发电项目——太阳能公园,该项目利用槽式集热器将太阳能转化为热能,再通过熔盐储存热量,在需要时释放热量发电。

阿联酋:阿联酋的迪拜马克图姆太阳能公园700兆瓦光热发电项目是目前全球装机容量最大、投资规模最大、熔盐罐储热量最大的光热项目,采用全球领先的“塔式+槽式”集中光热发电技术,在白天利用熔盐大量储存阳光充沛时产生的热能,在夜间或阴天时提供电力,可实现24小时连续稳定地将太阳能转化为电能。

此外,澳大利亚、智利、摩洛哥、南非等国家也在积极发展光热储能发电技术,以应对电力需求和能源结构转型的问题。未来随着技术的进步和成本的降低,光热储能发电技术的全球应用前景将更加广阔。

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