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近日，德國光熱公司FRENELL推出一種新型菲涅爾光熱電站設(shè)計方案，主要利用高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)來保證隔夜儲能，希望憑此大幅降低儲能成本，同時提高暫居塔式和槽式之后的菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)的市場份額。
據(jù)了解，截至目前，全球菲涅爾光熱電站的裝機(jī)量總計約177MW，而槽式、塔式光熱電站的裝機(jī)總量分別為4.2GW和629MW。
雖然菲涅爾系統(tǒng)的自身特性決定了其無法達(dá)到足夠高的溫度來帶動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)并儲存充足的熱能。但是菲涅爾光熱電站設(shè)計在生產(chǎn)和安裝環(huán)節(jié)具備很大的成本優(yōu)勢。
眾所周知，儲能系統(tǒng)一直被視為光熱技術(shù)的主要競爭力以及行業(yè)得以發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。而Frenell近日宣布的首個商業(yè)化線性菲涅爾聚焦技術(shù)——采用熔鹽作為傳熱介質(zhì)（HTF）和儲熱（TES）介質(zhì)——這對增強光熱發(fā)電技術(shù)的競爭力而言，無疑是錦上添花。
Frenell的直接熔鹽傳儲熱技術(shù)（Direct Molten Salt，簡稱DMS）是將熔鹽同時作為傳熱和儲熱介質(zhì)，有利于雙罐熔鹽儲熱系統(tǒng)的整合。
“相對于大多采用合成導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)的槽式系統(tǒng)，F(xiàn)renell的這一新型菲涅爾系統(tǒng)將不再需要油-鹽換熱器，而且熔鹽的儲熱溫度也不再受到導(dǎo)熱油傳熱介質(zhì)的最高溫度的限制，”Frenell的項目工程師Anton Hoffmann介紹說，“熔鹽作為傳熱介質(zhì)，其系統(tǒng)工作溫度會提升至550攝氏度左右，這樣一來，我們就能夠運用先進(jìn)的再熱朗肯循環(huán)蒸汽渦輪機(jī)，不言而喻，電站的發(fā)電效率會得到顯著提升。”
Frenell方面表示，他們的新方案帶有超過15小時的儲熱系統(tǒng)，不但能夠保證基荷發(fā)電，還能使平準(zhǔn)化發(fā)電成本（LCOE）降低到$50/MWh~$70/MWh。
根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）最近發(fā)布的公告顯示，到2025年之前，預(yù)計槽式光熱電站的發(fā)電成本將下降37％至$90/MWh，塔式光熱電站的發(fā)電成本將下降43％至$80/MWh。
如果Frenell所言能夠?qū)崿F(xiàn)，那么菲涅爾技術(shù)的發(fā)電成本將遠(yuǎn)低于塔式和槽式技術(shù)路線，如此一來，菲涅爾技術(shù)反超目前風(fēng)頭正盛的槽式、塔式的目標(biāo)或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實。
投資更加低廉
“菲涅爾系統(tǒng)無論在生產(chǎn)、還是現(xiàn)場安裝方面，其優(yōu)勢都遠(yuǎn)大于槽式技術(shù)路線，”Hoffmann表示，“我們的光場中的鏡子是由平面浮法玻璃加工而成，相對于槽式反射鏡的曲面鏡子而言，成本要低很多。”
菲涅爾光熱電站光場中的鏡面比較靠近地面，對風(fēng)力負(fù)載的敏感性較低，因此只需要相對較薄的支撐結(jié)構(gòu)，這種支架的原料是成本較低的卷鋼和標(biāo)準(zhǔn)鋼材。
此外，由于菲涅爾聚光系統(tǒng)中的集熱管位置固定，因此并不需要安裝槽式集熱器中使用的旋轉(zhuǎn)接頭或者柔性軟管，這不但進(jìn)一步降低了成本，“還無需像槽式熔鹽系統(tǒng)那樣，需考慮熔鹽對這些組件的腐蝕性。”Hoffmann表示。
而大部分現(xiàn)已落成的菲涅爾項目都獲得了商業(yè)銀行貸款，這側(cè)面說明了該技術(shù)具有較高的可融資性。
目前，全球最大的菲涅爾光熱發(fā)電站是印度裝機(jī)125MW的Reliance Areva CSP1項目，該項目75%的建設(shè)資金是通過海外融資獲得，5%是地方債務(wù)，余下的25%則采用股權(quán)融資方式籌集。
而西班牙裝機(jī)30MW的Puerto Errado2電站便采用了Frenell提供的集熱器，已于2012年5月投運，該電站的融資渠道是位于歐洲的三家商業(yè)銀行。
工業(yè)領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景
“更易實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用預(yù)示著菲涅爾技術(shù)具有極大的潛在市場”，太陽能開發(fā)商Enerray的首席執(zhí)行官米歇爾Scandellari表示。
Enerray是由意大利綜合企業(yè)Maccaferri集團(tuán)在2007創(chuàng)立的，曾經(jīng)主要的業(yè)務(wù)重心是光伏市場。2014年，該公司成功中標(biāo)裝機(jī)1MW的光熱-有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）示范項目，為工業(yè)生產(chǎn)提供所需的電力和熱能。
該項目包括一個線性菲涅爾集熱器，旁邊是一套小型的槽式系統(tǒng)，預(yù)計該電站將于今年九月份投運。
據(jù)悉，該電站的投資成本總計650萬歐元（約合740萬美元），目前，世界上最大的磷酸鹽生產(chǎn)供應(yīng)商——位于摩洛哥的OCP集團(tuán)正在為該項目提供資金支持，并幫助評估其產(chǎn)量在未來的應(yīng)用前景。
“從供熱和供電的角度來講，菲涅爾技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在采礦業(yè)將會有不錯的發(fā)展，”Scandellari說，“因為最佳的采礦場大多位于摩洛哥，南非，智利，巴西和西澳等部分地區(qū)，而這些地方的太陽輻照資源恰好十分豐富，得天獨厚的自然條件為菲涅爾光熱技術(shù)的發(fā)展助了一臂之力。一些新興市場如伊朗也為菲涅爾技術(shù)提供了良好的發(fā)展機(jī)會。”
“Frenell采用的直接熔鹽傳儲熱技術(shù)，讓菲涅爾技術(shù)上了一個臺階，而在不久的將來，隨著菲涅爾光熱技術(shù)部署的日益廣泛，將會帶來成本的進(jìn)一步下降，現(xiàn)在的線性菲涅爾只是降低成本的一個開端。”Hoffman說。
據(jù)了解，截至目前，全球菲涅爾光熱電站的裝機(jī)量總計約177MW，而槽式、塔式光熱電站的裝機(jī)總量分別為4.2GW和629MW。
雖然菲涅爾系統(tǒng)的自身特性決定了其無法達(dá)到足夠高的溫度來帶動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)并儲存充足的熱能。但是菲涅爾光熱電站設(shè)計在生產(chǎn)和安裝環(huán)節(jié)具備很大的成本優(yōu)勢。
眾所周知，儲能系統(tǒng)一直被視為光熱技術(shù)的主要競爭力以及行業(yè)得以發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。而Frenell近日宣布的首個商業(yè)化線性菲涅爾聚焦技術(shù)——采用熔鹽作為傳熱介質(zhì)（HTF）和儲熱（TES）介質(zhì)——這對增強光熱發(fā)電技術(shù)的競爭力而言，無疑是錦上添花。
Frenell的直接熔鹽傳儲熱技術(shù)（Direct Molten Salt，簡稱DMS）是將熔鹽同時作為傳熱和儲熱介質(zhì)，有利于雙罐熔鹽儲熱系統(tǒng)的整合。
“相對于大多采用合成導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)的槽式系統(tǒng)，F(xiàn)renell的這一新型菲涅爾系統(tǒng)將不再需要油-鹽換熱器，而且熔鹽的儲熱溫度也不再受到導(dǎo)熱油傳熱介質(zhì)的最高溫度的限制，”Frenell的項目工程師Anton Hoffmann介紹說，“熔鹽作為傳熱介質(zhì)，其系統(tǒng)工作溫度會提升至550攝氏度左右，這樣一來，我們就能夠運用先進(jìn)的再熱朗肯循環(huán)蒸汽渦輪機(jī)，不言而喻，電站的發(fā)電效率會得到顯著提升。”
Frenell方面表示，他們的新方案帶有超過15小時的儲熱系統(tǒng)，不但能夠保證基荷發(fā)電，還能使平準(zhǔn)化發(fā)電成本（LCOE）降低到$50/MWh~$70/MWh。
根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）最近發(fā)布的公告顯示，到2025年之前，預(yù)計槽式光熱電站的發(fā)電成本將下降37％至$90/MWh，塔式光熱電站的發(fā)電成本將下降43％至$80/MWh。
如果Frenell所言能夠?qū)崿F(xiàn)，那么菲涅爾技術(shù)的發(fā)電成本將遠(yuǎn)低于塔式和槽式技術(shù)路線，如此一來，菲涅爾技術(shù)反超目前風(fēng)頭正盛的槽式、塔式的目標(biāo)或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實。
投資更加低廉
“菲涅爾系統(tǒng)無論在生產(chǎn)、還是現(xiàn)場安裝方面，其優(yōu)勢都遠(yuǎn)大于槽式技術(shù)路線，”Hoffmann表示，“我們的光場中的鏡子是由平面浮法玻璃加工而成，相對于槽式反射鏡的曲面鏡子而言，成本要低很多。”
菲涅爾光熱電站光場中的鏡面比較靠近地面，對風(fēng)力負(fù)載的敏感性較低，因此只需要相對較薄的支撐結(jié)構(gòu)，這種支架的原料是成本較低的卷鋼和標(biāo)準(zhǔn)鋼材。
此外，由于菲涅爾聚光系統(tǒng)中的集熱管位置固定，因此并不需要安裝槽式集熱器中使用的旋轉(zhuǎn)接頭或者柔性軟管，這不但進(jìn)一步降低了成本，“還無需像槽式熔鹽系統(tǒng)那樣，需考慮熔鹽對這些組件的腐蝕性。”Hoffmann表示。
而大部分現(xiàn)已落成的菲涅爾項目都獲得了商業(yè)銀行貸款，這側(cè)面說明了該技術(shù)具有較高的可融資性。
目前，全球最大的菲涅爾光熱發(fā)電站是印度裝機(jī)125MW的Reliance Areva CSP1項目，該項目75%的建設(shè)資金是通過海外融資獲得，5%是地方債務(wù)，余下的25%則采用股權(quán)融資方式籌集。
而西班牙裝機(jī)30MW的Puerto Errado2電站便采用了Frenell提供的集熱器，已于2012年5月投運，該電站的融資渠道是位于歐洲的三家商業(yè)銀行。
表：目前中外在建的菲涅爾光熱電站名單（數(shù)據(jù)來自CSP Today，CSPPLAZA修正）
工業(yè)領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景
“更易實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用預(yù)示著菲涅爾技術(shù)具有極大的潛在市場”，太陽能開發(fā)商Enerray的首席執(zhí)行官米歇爾Scandellari表示。
Enerray是由意大利綜合企業(yè)Maccaferri集團(tuán)在2007創(chuàng)立的，曾經(jīng)主要的業(yè)務(wù)重心是光伏市場。2014年，該公司成功中標(biāo)裝機(jī)1MW的光熱-有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）示范項目，為工業(yè)生產(chǎn)提供所需的電力和熱能。
該項目包括一個線性菲涅爾集熱器，旁邊是一套小型的槽式系統(tǒng)，預(yù)計該電站將于今年九月份投運。
據(jù)悉，該電站的投資成本總計650萬歐元（約合740萬美元），目前，世界上最大的磷酸鹽生產(chǎn)供應(yīng)商——位于摩洛哥的OCP集團(tuán)正在為該項目提供資金支持，并幫助評估其產(chǎn)量在未來的應(yīng)用前景。
“從供熱和供電的角度來講，菲涅爾技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在采礦業(yè)將會有不錯的發(fā)展，”Scandellari說，“因為最佳的采礦場大多位于摩洛哥，南非，智利，巴西和西澳等部分地區(qū)，而這些地方的太陽輻照資源恰好十分豐富，得天獨厚的自然條件為菲涅爾光熱技術(shù)的發(fā)展助了一臂之力。一些新興市場如伊朗也為菲涅爾技術(shù)提供了良好的發(fā)展機(jī)會。”
“Frenell采用的直接熔鹽傳儲熱技術(shù)，讓菲涅爾技術(shù)上了一個臺階，而在不久的將來，隨著菲涅爾光熱技術(shù)部署的日益廣泛，將會帶來成本的進(jìn)一步下降，現(xiàn)在的線性菲涅爾只是降低成本的一個開端。”Hoffman說。
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