【中玻網(wǎng)】位于美國莫哈韋沙漠、裝機110MW的新月沙丘熔鹽塔式光熱電站可以說(shuō)是大部分國家范圍內將創(chuàng )新型光熱發(fā)電技術(shù)推向商業(yè)化的一個(gè)典型案例，該項目是世界上靠前家使用先進(jìn)的熔鹽塔式光熱發(fā)電技術(shù)的公用事業(yè)規模級光熱發(fā)電項目。

　　為了推進(jìn)熔鹽作為傳儲熱介質(zhì)的創(chuàng )新型光熱發(fā)電技術(shù)的研究和商業(yè)化，早在20世紀90年代，美國能源部（DOE）就開(kāi)始推動(dòng)開(kāi)發(fā)新月沙丘電站，而且在美國致力于推進(jìn)太陽(yáng)能技術(shù)創(chuàng )新而實(shí)施的Sun Shot計劃的支持下，該項目還獲得了美國能源部7.37億美元的貸款擔保。

　　近年來(lái)，除了熔鹽塔式光熱發(fā)電技術(shù)，Sun Shot計劃一直還在持續推動(dòng)光熱行業(yè)發(fā)展，目前獲其支持的下列五種創(chuàng )新型光熱發(fā)電技術(shù)未來(lái)有望顯著(zhù)提高光熱發(fā)電效率。

　　一、超臨界熱力循環(huán)

　　較新研究發(fā)現，采用超臨界二氧化碳布雷頓動(dòng)力循環(huán)技術(shù)可以有效提高光熱發(fā)電效率。使用密度更大的CO2來(lái)取代傳統蒸汽，可減少驅動(dòng)發(fā)電機發(fā)電所需的能量并顯著(zhù)提高熱-電能轉換速度，從而提高光熱電站的發(fā)電效率。

　　目前Sun Shot正在進(jìn)行幾個(gè)項目，以改良動(dòng)力循環(huán)，提高發(fā)電效率。美國西南研究院（SwRI）正在與通用電氣公司合作兩個(gè)項目，用以對新的渦輪機械設計進(jìn)行測試。兩個(gè)項目分別開(kāi)發(fā)了超臨界二氧化碳循環(huán)式膨脹機和適合超臨界二氧化碳技術(shù)的可將二氧化碳介質(zhì)加壓并增溫的壓縮機。此外，SwRI也在與韓華泰科（Han wha Techwin）合作，致力于降低制造成本并提高壓縮機-膨脹機設計的效率，使光熱發(fā)電技術(shù)更具商業(yè)可行性。

　　二、耐高溫混合熔鹽儲熱介質(zhì)

　　目前大部分國家很多光熱電站均選擇熔鹽作為吸熱儲熱介質(zhì)，而所選的熔鹽耐高溫性越強，可儲存的熱量越多，發(fā)電成本也會(huì )越低。然而，當熔鹽達到一定高溫時(shí)，就會(huì )具有腐蝕性并損壞光熱電站的設備。

　　亞利桑那大學(xué)的研究人員正在努力開(kāi)發(fā)一種混合熔鹽產(chǎn)品，可使其能在800°C以上的高溫工況下運行且對儲罐的腐蝕程度非常低。此外，薩凡納河國家實(shí)驗室也通過(guò)加入鎂和鋯成功摸索出了可靠的減緩腐蝕措施，從而可延長(cháng)光熱電站運行壽命。這些研究都將進(jìn)一步鞏固與擴大熔鹽作為傳儲熱介質(zhì)的應用。

　　三、新型儲熱介質(zhì)-特色粒子

　　來(lái)自美國桑迪亞國家實(shí)驗室的研究人員正在嘗試將一種被稱(chēng)為支撐劑的特色粒子放置在吸熱器內取代熔鹽來(lái)作為新的傳儲熱介質(zhì)。

　　該支撐劑是一種類(lèi)似于沙子的材料，由氧化鐵和二氧化硅制成，儲熱溫度或可高達1，200℃。目前為止，研究人員已經(jīng)成功將其加熱至840°C高溫，而隨著(zhù)研究的進(jìn)行，其儲熱溫度將有望繼續創(chuàng )新高。該發(fā)明曾獲得了2016年度的“R&D100”創(chuàng )新獎�！�"R&D100”獎項由美國有名科技雜志《R&D》于1963年創(chuàng )立，在科技界享有“創(chuàng )新奧斯卡獎”的美譽(yù)，同時(shí)也是全部科技研發(fā)領(lǐng)域較為推崇的科技研發(fā)獎項，該獎項是由單獨評審小組和R&D雜志的編輯共同甄選�！�

　　下面的視頻介紹了下落粒子接收器如何測試支撐劑，以及降低太陽(yáng)能成本的潛力。該粒子接收器目前正在測試中心（National Solar Thermal Test Facility）的太陽(yáng)能塔頂部進(jìn)行測試，定日鏡反射的光線(xiàn)會(huì )直接照射在粒子接收器上。

　　四、創(chuàng )新型表面涂層

　　接收器的太陽(yáng)光選擇性涂層可控制反射鏡吸收特定波長(cháng)的太陽(yáng)光。而相關(guān)研究正在開(kāi)發(fā)新的涂料以降低太陽(yáng)光吸收裝置的“發(fā)射率”，從而大大提升系統發(fā)電效率。另外一些創(chuàng )新型耐高溫涂層則可以使吸熱器在高溫下穩定運行以產(chǎn)生更多電力，從而顯著(zhù)提高發(fā)電效率。

　　達特茅斯學(xué)院現正在開(kāi)發(fā)具有長(cháng)期舒緩反應保護功能的陶瓷涂層，該涂層可減少對吸熱器的損壞威脅，并實(shí)現高于90％的熱轉換效率。阿貢國家實(shí)驗室也在開(kāi)發(fā)能承受800°C工作溫度的涂層，該涂層可同時(shí)保持對可見(jiàn)光的高吸收率和紅外光的低發(fā)射率。為避免部分涂層功效隨著(zhù)時(shí)間推移而減弱，該實(shí)驗室正在嘗試不同的涂層以確保其更好的功效。

　　五、創(chuàng )新型反射鏡清洗技術(shù)

　　美國開(kāi)發(fā)的光熱電站多分布于在太陽(yáng)光充足的西南部沙漠地區，但這些地區布滿(mǎn)灰塵，因此光熱電站的反射鏡需要經(jīng)常清洗。為減少清洗次數并節約用水，一些新技術(shù)應運而生。

　　目前波士頓大學(xué)正在研究一種通過(guò)電壓脈沖激活的透明電動(dòng)屏幕技術(shù)將灰塵顆粒固定的反射鏡表面，然后通過(guò)運動(dòng)電波去除它們。而橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室則開(kāi)發(fā)了一種特殊的反射鏡噴涂涂層以及自動(dòng)化噴霧過(guò)程，可以減少反射鏡表面一半左右的灰塵積累，從而有效減少反射鏡清洗次數。