三家公司齐发力，碟式光热发电技术能否从此“咸鱼翻身”？

 

基于这种新型技术，曾经被认为不适合商业化推广应用而一度发展缓慢的碟式光热发电技术有望实现“咸鱼翻身”。

 

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碟式直接蒸汽发生+熔盐储热

 

碟式技术提供商ZED Solar所研发的碟式热力系统是一种直接蒸汽发生系统，每个单碟都能产生蒸汽，然后蒸汽会通过管道输送到熔盐储罐与熔盐换热完成能量储存，所储存的热能则可根据需要释放，驱动汽轮机发电。

 

 

▲ ZED Solar推出的新型碟式系统

 

ZED Solar首席执行官Zaafir Waheed表示：“凭借可超过2000的超高聚光比，系统中的每个碟式单元都能产生符合参数要求的蒸汽，这些蒸汽温度可达700ºC，压力可达130bar。”

 

Waheed进一步表示：“我们的碟式热力系统可以实现高达88%的超高净太阳能→热转化效率，这意味着88％的总太阳光能将作为热能从太阳能园区中输出。”

 

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单机功率达400kWth的大型聚光碟

 

另一家碟式技术提供商Sunrise CSP则带来了一种被称作“Big Dish”的大型聚光碟产品，并号称由其设计的Big Dish是世界上最大的太阳能聚光碟。这种聚光碟采用双轴跟踪系统，光学精度高，可实现最高效率的光→热转化。

 

▲ Sunrise CSP设计的大型聚光碟

 

Sunrise CSP的碟式系统采用模块化设计，单机功率可达400kWth。其采用的碟式和吸热器技术可为工业应用（如发电和高温工艺加热）生产过热蒸汽。2017年，Sunrise CSP与澳大利亚国立大学（ANU）签订了新一代过热蒸汽吸热器的全球独家许可协议。

 

Sunrise CSP首席执行官Artur Zawadski表示：“我们可以将任何温度的蒸汽或空气等工质加热至1700℃以上。”

 

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Thalis的碟式斯特林光热发电技术

 

Thalis的碟式光热发电技术则配置的是3kW的斯特林发电机，目前该系统单机功率已升级至7kW，并可配置长达12小时的储热系统。

 

该公司表示，其自由活塞式斯特林发电机不同于传统的运动学斯特林发电机，摆脱了后者由于润滑机械系统和滑动密封所带来的寿命和可靠性限制。

 

目前，上述三种新型抛物面碟式技术多处于试验阶段。ZED Solar已在迪拜建立了一个用于验证碟式热力系统的试点项目，以证明该技术在发电以及各种工业用热应用中的适用性。

 

与此同时，Sunrise CSP目前正在中国、印度以及其它电力市场探索可小规模应用的热电冷三联产系统（通过单个或多个碟式单元生产出多用途的电和热），并希望最终寻找到100MW+商业化项目的并网发电解决方案。

 

Thalis则是希腊110MW光热项目和塞浦路斯50MW光热项目的技术提供商，这两个项目总预算额为4.85亿欧元，目前正在实施阶段，并获得了来自欧盟NER300基金（欧盟碳捕获和封存项目技术发展基金）的资助。

 

虽然碟式光热发电技术在电力行业具有一定的关注度，但一些业界专家对该技术在商业化规模上的推广持保留意见。

 

来自美国桑迪亚国家实验室的Chuck Andraka表示：“低温（几百度）的碟式系统没有任何意义。你花了很多钱把能量加热到一个很高的温度点，然后再利用这些高温的能量来加热工作流体（而不是将少量的材料加热到非常高的温度），应用温度最终降低。碟式聚光系统造价很高，但可带来较高的聚光比，这种高聚光比应该实现非常高的温度（超过700℃）才更有价值，反之用之实现较低的应用温度则并不合理。”

 

来自西班牙CIEMAT-PSA的技术协调员Eduardo Zarza Moya也对碟式蒸汽发生的应用思路提出了质疑，他表示：“高压蒸汽的输送具有一些重大的技术限制，包括与被要求允许热膨胀并和碟式聚光器联动移动的旋转接头的相关运维问题，以及用以将每个碟式单元连接到公共发电岛的管道中的压降和热损失问题等。这些公司所承诺的与以往公司类似，因此我需要看到一个在真实环境条件下运行至少五年的商业化系统，我认为只有这样才是这些技术可实现商业化的真实证明，也才更具说服力。”

 

尽管面对诸多质疑，ZED Solar仍然决心证明其技术，并声称其整个太阳能园区的管道热损失不会超过5％。

 

Waheed表示：“旋转接头也用于抛物线槽式光热发电系统，也需要允许膨胀和联动移动，压力是相同的。我们公司内拥有一支专门的工艺管道团队，他们在4年的时间内开发并测试了我们的管道系统。与此同时，我们还进行了多年的遮阳研究和土地优化研究，这使我们能够大幅缩小太阳岛的占地面积，从而大幅减少总管道长度和相关损失。我们碟式系统的腔式吸热器的光→热转化率约为97％。此前并没有任何公司采取过我们对太阳能园区的这种统筹兼顾的研究方法。”

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