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无数个储热球次序排列在集装箱式的储热箱体中,就形成了一种独特的集装箱式相变储热系统。目前,储热球的排列方式有内置式和相变瀑流式两种,可根据项目场地的大小选择不同的排列方式,两种储热箱在制作费用方面会有所差异。(见图2)
图2:模块化相变蓄热球储热系统的两种排列结构
采用陶瓷外壳和金属外壳的两种储热球使用的熔盐成份和配制比例都不相同,这使得它们可以应用于不同的领域。金属外壳相变储热球可以应用于中温领域,运行温度为0℃~400℃;高温(400~1000℃)应用领域则必须采用陶瓷外壳,陶瓷外壳的烧结也是一个技术难点,陶瓷通常有毛孔,必须在远远超过相变材质熔点1200~1600℃的温度烧结,佛罗里达大学通过与日本京瓷的合作克服了陶瓷外壳的生产技术问题。
根据佛罗里达大学的试验数据和与常规储热系统对比证明,这种相变型储热系统具有以下几方面优势。第一,陶瓷外壳的相变储热球储热系统运行温度范围在400~1000℃之间,远高于目前常用的熔盐储热系统最高550℃的工作温度,可以有效提高光热电站的发电效率;第二,该储热系统采用单罐设计,大幅降低储热储罐的投资。另外也可以采用集装箱式组装结构,安装灵活,适合分布式与地面面积有限的项目。第三,该储热系统采用模块化设计,可根据用户需要满足不同领域的储热应用,既可应用于分布式储热领域,也可以用于大规模光热电站;第四,相对目前市场上的储热系统在经济性方面有了很大提高,有较强的市场竞争力。
目前这种金属外壳的相变储热球在300~400℃的温度范围已完成2200次充放热循环老化测试(折合系统实际运行7年),传储热各项参数表现稳定。佟光华告诉CSPPLAZA记者,陶瓷外壳相变储热球在400~1000℃温度范围的老化测试目前正在进行中。根据整体测试结果评估,这种新型相变储热球储热系统的运行寿命可以达到25年以上。
佟光华重点强调了这种新型相变材料储热系统的经济性,他估测该储热系统售价可达到200元/千瓦时热以下,相比目前市场上熔盐储热约300元~400元/千瓦时热的市场价格大大降低,而且由于其模块化、安装灵活的特性,在光热发电和各种工业热利用领域都会有极强的适用性。
目前,Verdicorp公司计划在澳大利亚昆士兰利用丰富的太阳热资源,推出34个分布式光热发电站,采用新的相变技术作为电站24小时发电的储能系统,取代目前昂贵的柴油发电站。在国内,已经开始与西北客户规划使用这套蓄热系统作为分布式光热发电与供暖装置的储能系统。
佟光华同时表示,Verdicorp公司已经取得美国佛罗里达大学专利技术授权,同时也在申请相关制造技术的专利。目前Verdicorp正在中国市场寻找合作伙伴开拓相变熔盐蓄热市场,有意向的光热行业企业或投资体可与其联系洽谈多方面合作,共同推进这种新型相变储热系统的商业化应用。
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