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CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：以陶瓷粒子為傳儲(chǔ)熱介質(zhì)是光熱發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新的一大熱點(diǎn)，長期以來，以德國宇航中心（DLR）、法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）為代表的科研機(jī)構(gòu)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)研發(fā)。

來自中國的北京羲和圣光新能源科技有限公司（簡稱“北京羲和”）近年來也將目光聚焦在此領(lǐng)域，該公司早在2013年便首次提出采用以直徑0.4~0.6毫米、三氧化二鋁與二氧化硅為主要成分的陶瓷微球作儲(chǔ)熱劑的新一代太陽能熱發(fā)電技術(shù)，并自籌資金進(jìn)行了集熱器的研發(fā)，中國和美國分別在2016年1月和2018年7月批準(zhǔn)上述技術(shù)的發(fā)明專利授權(quán)。

此外，北京羲和經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，除了光熱發(fā)電領(lǐng)域，利用陶瓷微球儲(chǔ)熱也是電網(wǎng)削峰填谷、平穩(wěn)高效運(yùn)行的一個(gè)低成本、高效率的思路，有著非常大的市場運(yùn)用空間。

2018年，在公司進(jìn)行陶瓷微球作儲(chǔ)熱劑的新一代太陽能熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈延伸開發(fā)時(shí)，認(rèn)為陶瓷微球作為儲(chǔ)熱劑可用于儲(chǔ)熱鍋爐采暖，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電改善發(fā)電質(zhì)量和大幅減少棄風(fēng)棄光的資源浪費(fèi)，擴(kuò)大新能源發(fā)電的消納。

經(jīng)過進(jìn)一步研究探索，目前北京羲和已成功開發(fā)出一項(xiàng)固體儲(chǔ)熱新技術(shù)——移動(dòng)床陶瓷微球儲(chǔ)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直徑0.4~0.6毫米的陶瓷微球進(jìn)行儲(chǔ)熱，具備靈活性大、效率高、設(shè)備維護(hù)簡便的優(yōu)勢，同時(shí)單個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)熱能力巨大，可達(dá)到上百兆瓦。同時(shí)，儲(chǔ)熱用陶瓷微球有著卓越的性能表現(xiàn)，在高溫環(huán)境下能夠維持良好的強(qiáng)度、耐磨性和抗熱震性能等。

表、儲(chǔ)熱陶瓷微球性能要求

據(jù)悉，該系統(tǒng)由高位陶瓷微球罐、陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥、陶瓷微球電加熱器、高溫陶瓷微球儲(chǔ)罐、高溫陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥組、陶瓷微球-水換熱器、低溫陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥組、循環(huán)水泵、低溫陶瓷微球儲(chǔ)存罐、低溫陶瓷微球切斷閥、陶瓷微球篩分器以及斗式提升機(jī)各部分組成。

圖：電加熱陶瓷微球儲(chǔ)熱系統(tǒng)

在高位陶瓷微球罐內(nèi)的陶瓷微球經(jīng)陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入陶瓷微球電加熱器加熱，經(jīng)過2-3秒加熱至800℃的陶瓷微球進(jìn)入高溫陶瓷微球儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。通過高溫陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥組，陶瓷微球進(jìn)入陶瓷微球-水換熱器，從而將來自循環(huán)水泵的水加熱到需要的溫度送給用戶。

與水換熱后溫度降低至約100℃的陶瓷微球通過低溫陶瓷微球流量調(diào)節(jié)閥組進(jìn)入低溫陶瓷微球儲(chǔ)罐。低溫陶瓷微球通過低溫陶瓷微球切斷閥，經(jīng)過陶瓷微球篩分器去除極少量因磨損破碎的陶瓷微球粉末后進(jìn)入斗式提升機(jī)，再將低溫陶瓷微球提升至高位陶瓷微球罐。陶瓷微球粉末裝桶回收。

據(jù)北京羲和方面介紹，該系統(tǒng)具備以下幾點(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢：

1）陶瓷微球作為支撐劑已廣泛的由于石油開采的壓裂技術(shù)，國內(nèi)年產(chǎn)能力達(dá)百萬噸以上，處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)，其中的高密度陶瓷微球可供應(yīng)0.3-1.0毫米不同直徑的產(chǎn)品，價(jià)格低、貨源廣。

2）陶瓷微球在1200℃時(shí)能保持良好的流動(dòng)性，具有良好的強(qiáng)度、耐磨和抗熱震性能，使用壽命長。

3）陶瓷微球的熱容與溫度有關(guān)，在600℃以上是為1.2千焦/千克·度，在600℃以下為1.15千焦/千克·度，按我方技術(shù)其儲(chǔ)熱溫度差為800℃-100℃=700℃，陶瓷微球的堆積比重為2，單位體積的儲(chǔ)熱能力是水的7-8倍。

4）陶瓷微球?qū)崿F(xiàn)了移動(dòng)床儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱和放熱是在不同的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，與固定床儲(chǔ)熱相比其靈活性大、效率高、設(shè)備維護(hù)簡便，陶瓷微球儲(chǔ)熱量能夠容易達(dá)到采暖的全天需求。

5）陶瓷微球易于儲(chǔ)存，對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備的形狀和大小沒有特殊要求，儲(chǔ)熱設(shè)備的造價(jià)下降30-50%，單個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)熱能力巨大，可達(dá)到上百兆瓦，而且儲(chǔ)熱能力越大效率越高、造價(jià)越低。

為使系統(tǒng)達(dá)到理想的工作性能，北京羲和很早就開始了加熱器小型熱試與關(guān)鍵零部件的試制。

圖：電加熱器的小型冷試和熱試裝置

2013年初至2015年8月，公司自籌資金進(jìn)行了陶瓷微球作儲(chǔ)熱劑電加熱器的小型冷試和熱試，獲得較理想的結(jié)果，取得在1秒的極短時(shí)間內(nèi)將直徑0.4毫米的陶瓷微球加熱到700℃的測試結(jié)果。

2016年初至2018年底，北京羲和研制加熱器的關(guān)鍵部件陶瓷螺旋套的成型模具和制造工藝并完成內(nèi)徑220毫米高400毫米的陶瓷螺旋套的試制，為制造內(nèi)徑為800-1000毫米的商用螺旋套創(chuàng)造了有利的條件，解決了制造工藝和模具設(shè)計(jì)與制造的難題。

圖：試制成功的內(nèi)徑220毫米高400毫米的陶瓷螺旋套

2019年9月公司采用新制成的螺旋套重建陶瓷微球電加熱器小型熱試裝置，將陶瓷微球在電加熱器內(nèi)停留時(shí)間由1秒延長到3秒，將陶瓷微球的加熱后溫度由700℃提高到850-900℃，進(jìn)一步提高了儲(chǔ)熱能力。

目前，該公司正計(jì)劃對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行中試，也歡迎對(duì)該技術(shù)感興趣的業(yè)界企業(yè)洽談合作。