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碟式光热发电：斯特林机之外的解决方案CSPPLAZA光热发电网报道：碟式斯特林太阳能热发电技术面临的一大难点即为斯特林机的研发与生产及其成本，即便全球已有多个公司拥有较为成熟的斯特林机生产技术，但其制造成本依然居高不下。那么，是否有可以替代斯特林机的新的解决方案呢？斯特林机要求的工作温度在600摄氏度以上，其运行需要建立完美的闭式循环，工质气体不能泄漏、并需要尽最大可能地降低机械部件的磨损以避免因此而造成的气体外泄。而机械部件之间的磨损在机械制造业又是很难避免的，这将会带来高昂的维护和更换成本，使其可靠性和运行寿命受到挑战。而这些难点使得斯特林碟式光热发电技术的竞争力大为削减。事实上，所有的太阳能热发电技术其宏观上的理论大体一致，碟式光热发电技术也并非必须采用斯特林机。碟式聚光镜系统仅仅就是一个集热系统，而对热量的利用我们可以拥有多种途径。用斯特林机进行直接发电仅是其一。布雷顿循环位于美国新罕布什尔Hampton的BraytonEnergy公司提出了一种解决方案。该公司总裁JimKesseli表示：“我对斯特林机和布雷顿循环发动机都进行了深入研究，斯特林机是有其独特的优势，但其成本很难降下来。”图：BraytonEnergy研发的碟式光热发电系统BraytonEnergy公司研发的SolarCAT™碟式光热发电系统就是将布雷顿循环发动机与碟镜进行集合的一种新型碟式光热发电系统。其于1984年建成了世界上第一个碟式布雷顿循环光热发电系统。目前该公司最大的单个太阳能燃气混合热发电系统装机容量已达200KWe。Kesseli声称：“在较小的装机容量下，布雷顿循环发动机的制造成本和斯特林机相近，但布雷顿循环发动机在装机容量增大至MW级规模时，其相对成本可以大幅降低。比如一个1MW的布雷顿循环发动机，其单位KW的成本就有显著下降。同时，布雷顿循环发动机的可靠性更强。”但是，如果你想把一个布雷顿循环发动机与碟镜配套组成太阳能热发电系统，也会面临一些问题，为降低成本，你需要造成面积达数百平方米的大型碟镜以配套大规模的布雷顿循环发动机。产品的规模化效应是呈抛物线形态的，更大的碟镜也可能意味着更高的制造成本。同时，布雷顿循环的余热利用尚没有较成熟的解决方案。蒸汽发生解决方案以色列的HelioFocus公司则提出了另一种解决方案。其采用的是利用加压后的高压空气作为传热介质加热水产生蒸汽来发电。HelioFocus不过度地追求电能的直接生产，其主要市场定位是为联合循环或燃煤等化石燃料的传统电厂提供蒸汽增容，以实现太阳能和传统电厂的混合发电。HelioFocus的核心产品HelioBooster由多个聚光温度可达到1000摄氏度的大面积碟式抛物面聚光镜组成，单碟的面积约为500平方米。把太阳能反射到一个能产生高温空气的腔式接收器上，随后将高温空气传至一个中央热交换器中以产生蒸汽，蒸汽被送入指定的蒸汽管道驱动发电机发电。HelioFocus首席技术官YanirBlumenthal说：“我们不直接生产电力，我们只生产热量，而斯特林机则直接产出电力，这是我们与其最大的区别。而对热量的使用则可以有多种应用方向。”中国的三花集团此前与HelioFocus达成战略合作，持有该公司30.71%的股权。三花目前正斥资320亿元在内蒙古建设三花绿色太阳城。另外，澳大利亚WizardPower公司的技术方案也与HelioFocus类似，也是利用碟镜聚光产生高温空气加热水产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电，其设计的碟盘面积也为500平方米，聚光比高达2000倍，其宣称可获得1700摄氏度的高温。整体上看，除了集热系统不一样之外，其余的部分与传统的槽式电站类似。其同时开发了利用高温过热蒸汽加热熔盐以实现储热的技术。其声称这同样可以达到很好的储热效果。其它的一些值得碟式太阳能热发电业界探索研究的技术还包括超临界二氧化碳布雷顿循环发动机技术的应用，Kesseli认为这种技术的应用可以为碟式光热发电技术带来新的希望。美国国家可再生能源实验室NREL此前已经获得800万美元SunShot计划的资助是用来示范一个采用超临界二氧化碳作为工作介质的多元的兆瓦级太阳能热发电循环。不管采用何种碟式发电技术，业内一致认同的技术难点是碟式技术的储热问题，尽管有公司声称可以为碟式技术配置熔盐储热，但其实际效果尚待证明。Kesseli认为：“不管采用哪种发电方式，碟式技术的发电成本需要降至2美元~2.5美元/W时，才可以与光伏发电相竞争。这是我们共同面临的挑战。”而目前，即便是采用最领先的斯特林机或布雷顿循环发动机技术都不能达到这一目标。而如果为碟式技术配置储热实现全天候发电，则可以使其发电成本在现有技术基础上获得较大下降空间。彭博新能源财经太阳能行业分析师JennyChase也认为：“如果碟式技术不能解决储热的问题，将其拿出来与光伏发电相竞争是不明智的。”