明源能源公司(Brightsource Energy)已成為最新潮的太陽能熱發(fā)電公司,它開發(fā)出一套系統(tǒng),可以沒有陽光照射時發(fā)電。該公司表示,這項技術可以降低太陽能發(fā)電成本,使它更加可靠,有助于與常規(guī)發(fā)電方式競爭。
存儲陽光:圖片顯示明源公司的新型儲熱設計。兩個大容器儲存熔鹽,可用于產(chǎn)生蒸汽,驅動渦輪機。 來源:麻省理工科技創(chuàng)業(yè) |
這家公司總部設在加利福尼亞州(California)奧克蘭市(Oakland),正在建設世界上最大的太陽能熱電站之一。然而,在加利福尼亞州艾文帕(Ivanpah),那座392兆瓦的太陽能發(fā)電廠,將不包括這種存儲技術。相反,明源公司正在與公用事業(yè)機構合作,以確定未來的項目中,哪些最能受益于存儲。
太陽能光熱系統(tǒng)使用反射鏡聚焦太陽光,形成足夠高的溫度,產(chǎn)生蒸汽驅動渦輪機。對比把陽光直接轉換成電能的傳統(tǒng)光伏,太陽能熱利用技術的優(yōu)勢之一,就是熱量可以便宜地儲存,在需要時用來發(fā)電。在所有太陽能熱電廠,一些熱量都被存儲在流體中,這些流體在系統(tǒng)中循環(huán)。這就可均衡日照的任何短期波動,讓電廠在太陽落山后的一段時間,還可以發(fā)電。但是,增加存儲系統(tǒng),就可以讓電廠在云層覆蓋下運行更長一段時間,發(fā)電可以持續(xù)到深夜,甚至整個夜間。如果太陽能要提供總供電的很大份額,可能就會需要這種長期儲存。
明源公司正在使用的是一種存儲方式的變體,這種存儲方式已經(jīng)存在十年了:加熱熔融鹽,通常也就是鈉和氮化鉀混合物,然后把它存儲在一個容器中。發(fā)電時,熔鹽被泵抽,通過一個熱交換器,產(chǎn)生蒸汽。明源公司首席執(zhí)行官約翰•伍拉德(John Woolard)說,使這項技術在經(jīng)濟上有吸引力的一大因素,是使用電源塔,在其中,眾多鏡子把太陽光集中于中央塔,產(chǎn)生的溫度比其他太陽能熱設計高。在更高的溫度,就可以使用少量熔鹽,存儲更多的能量。“這是一種更有效的系統(tǒng),而且整體上更具成本效益,”他說。
存儲使熱電廠在白天可運行更長時間,這樣,他們就能更快地收回昂貴的汽輪機和發(fā)電機成本。伍拉德說,沒有存儲的太陽能熱電廠,一年可以發(fā)電約2700小時,明源公司的存儲系統(tǒng)使這一時間增加到4300小時。產(chǎn)量增加遠遠抵消了增加的存儲成本??屏_拉多州(Colorado)戈爾登(Golden)國家可再生能源實驗室(NREL:National Renewable Energy Laboratory)的一項研究估計,電力塔系統(tǒng)中的存儲,可以使每千瓦時的成本降低25%至30%。
至少有另外兩家公司配合使用發(fā)電塔技術與熔鹽儲存。拖來索爾能源公司(Torresol Energy)已經(jīng)建成這樣一個系統(tǒng),就在一座19.9兆瓦的太陽能熱電廠,是在西班牙塞維利亞(Seville)附近,公司也證明,可以使用儲存的熱量,整夜運行發(fā)電廠。在美國,太陽能儲備公司(Solar Reserve)計劃在加利福尼亞州的河濱縣(Riverside County)建立一座電力塔,也采用熔鹽儲存。
除了降低成本之外,這種存儲系統(tǒng)還改進了太陽能熱發(fā)電的經(jīng)濟性,提高了公用事業(yè)機構愿意支付的電價。存儲系統(tǒng)使公用事業(yè)機構不再過多地需要投資備用電源,以消除供電波動。公用事業(yè)機構也會支付更高的電價,他們可以依靠這些電力,在任何特定時刻,滿足需求的增加。而這一存儲系統(tǒng)讓電廠可以在傍晚銷售電力,這時,電價在一些地方較高。
如果太陽能熱利用技術要與光伏太陽能電池板競爭,那么存儲技術可能是至關重要的,這種電池板已降價,馬克•梅浩斯(Mark Mehos)說,他是國家再生能源實驗室的研究員。“明源電廠中不具備能量儲存的,發(fā)電價格可能和采用光伏的工廠相同,”他說。“所以,所有事情都是平等的,他們也會以更高的價格提供那種電力。”