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5美分/kWh!美国能源部设定2030年12小时储能光热发电成本目标

北极星储能网  来源:太阳能光热产业技术创新战略联盟    2020/2/13 16:14:47  我要投稿  

北极星储能网讯:超临界二氧化碳太阳能热发电技术在美国能源部DOE新一轮研发资助中位居优先地位,目标实现550℃至630℃温度下的热能存储。DOE的目标是到2030年带有12个小时的(热)储能的太阳能热发电成本降低到50美元/兆瓦时。

(来源:微信公众号“太阳能光热产业技术创新战略联盟” ID:nafste)

太阳能热发电(CSP)是利用聚光反射装置将太阳辐射经热能转换为电能的能量转换方式。由于带有大容量、低成本的储能(热)系统,因而电力输出稳定,非常具有电网友好性,既可以作为基础负荷也可以作为调峰负荷。

目前太阳能热发电技术主要以导热油(槽式)和熔盐(塔式)为吸热介质。为了进一步降低发电成本,包括欧盟、澳大利亚和美国在内,全球范围内已有不少科研机构开展了以高温颗粒为吸热介质,超临界二氧化碳(sCO2)为发电工质的布雷顿动力循环系统的研发工作,一般称为超临界二氧化碳 (sCO2)太阳能热发电技术。

sCO2太阳能热发电技术是目前最前沿的光热发电技术之一,也是目前被认为是能够大幅降低光热发电成本的主要技术途径。以颗粒作为吸热介质,具有稳定性高、价格低廉等优势,吸热温度可到达800-1200℃;sCO2为发电介质,既能实现零污染、零排放的环保要求,也可以有效利用CO2,缓解温室效应;sCO2布雷顿动力循环效率高,能进一步提高高温发电能量转化效率且设备体积小,(在550°C以上应用领域的)理论效率可达52%。此外,sCO2系统还具有启停快,省水等特点,可以结合间接空冷技术,适合我国西北部地区的气候环境。

在2018年5月中国电机工程学会发布的《能源动力领域十项重大工程技术难题》中,sCO2太阳能热发电技术被列为其中之一。

2020年2月5日,美国能源部(DOE)表示,DOE将在最新的1.255亿美元太阳能技术研发资助中,为CSP相关的研发项目提供高达4,400万美元的资金。其中,总计3900万美元的资金将用于建设和示范sCO2布雷顿循环技术项目。该系统必须实现550℃至630℃温度下的热能存储。

去年,通用电气(GE)和西南研究院(SWRI)的工程师完成了对世界上最高温度的sCO2涡轮机的测试。10MW涡轮机产生的热效率几乎为50%,远远高于传统太阳能热发电系统所达到的35-40%。

美国能源部说:“该主题的目的是加速sCO2布雷顿循环的商业化,并为公用事业,运营商和聚光太阳能热发电开发人员提供可操作的经验。”

美国能源部新一轮的其他资金承诺中,约有500万美元将分配给15至20个用于CSP和PV技术的小型创新项目。这些项目将需要在第一年内取得重大成果。“这些项目比基于既有技术的研究想法要冒险,而且通常会比其他主题领域的项目获得更少的资金。”美国能源部表示。“如果成功,其研发结果将为继续研究开辟新的方向和途径。”

在上一轮(2019年11月)美国能源部宣布的研发资助中,美国能源部为13个CSP研究项目提供了3000万美元。这些项目将涵盖新材料,系统和制造解决方案以及自动化的集热场等领域,并将帮助美国实现降低CSP成本的目标。

DOE的目标是到2030年带有12个小时的(热)储能的CSP成本降低到50美元/兆瓦时。

2019年6月我国启动了科技部基础研究类项目——国家重点研发计划“超临界CO2太阳能热发电关键基础问题研究”并对实施方案进行了论证。项目由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟推荐上报,执行期限自2019年4月至2023年3月。中国科学院电工研究所研究员、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长王志峰博士担任项目负责人。18家单位将分工合作,对超临界CO2太阳能热发电的聚光/集热/储热/发电部分关键器件及系统集成理论和方法进行研究。拟解决的关键科学问题主要有:高温高效吸热器设计理论与方法,储热放热模式对系统性能的影响机理,超临界CO2与透平热功转换过程的相互作用机制。

此外,今年1月,首航高科也表示,其合作开发的10MW级超临界二氧化碳动力机组将应用于首航高科敦煌10MW太阳能光热电站中,项目正在有序推进中,发电后有望成为全球首个超临界二氧化碳发电商业项目。


原标题:5美分/kWh,美国能源部设定2030年12小时储能光热发电成本目标

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