在美國桑迪亞（Sandia）國家實驗室位于美國新墨西哥州Albuquerque的國家太陽能熱利用測試中心（NSTTF）的南側，矗立著一個菲涅爾光熱發(fā)電熔鹽儲熱技術實驗示范項目，該項目正在對線性菲涅爾光熱發(fā)電技術和熔鹽儲熱技術進行整合試驗，以開發(fā)出可以進行產業(yè)化商業(yè)化應用的熔鹽型菲涅爾光熱發(fā)電技術。

常見的菲涅爾光熱發(fā)電技術采用水或導熱油作為工質，這限制了菲涅爾的工作溫度，使其難以實現(xiàn)更高的系統(tǒng)循環(huán)效率。Sandia實驗室的研究人員和Areva太陽能的研究者們?yōu)榇朔e極推進更高運行溫度的熔鹽型菲涅爾光熱發(fā)電技術的研發(fā)。如下圖所示，為此建設的示范項目的集熱管支架采用了A字形架構的創(chuàng)新設計，吸熱管所處的高度達到了100英尺（約合30.48米），菲涅爾反射鏡場的集熱規(guī)模相對增加不少，以達到更高的集熱溫度。實驗項目采用了采光面積達5000平方米的菲涅爾反射鏡，熔鹽工質采用的是常見的60%硝酸鈉+40%硝酸鉀的混合物。

“我們的目標是驗證采用熔鹽作工質的菲涅爾光熱發(fā)電技術的可行性和實際運行性能，采用熔鹽工質將可以獲得高達585攝氏度的運行溫度，同時還能夠獲得一個具備成本競爭力的儲熱系統(tǒng)。”Areva太陽能北美區(qū)總經(jīng)理Robert Gamble如是表示。

Areva太陽能之所以與Sandia合作是因為Sandia在熔鹽系統(tǒng)方面的專業(yè)能力，Sandia早在2012年底就在NSTTF投資建設了一個熔鹽實驗回路（MSTL），這個熔鹽實驗回路投入1000萬美元，是美國唯一一個可以提供真實的光熱發(fā)電實際運行環(huán)境條件的熔鹽回路測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以幫助一些公司進行技術實驗以收集整理數(shù)據(jù)，以作出商業(yè)化的開發(fā)選擇。Sandia的研究者們已經(jīng)開始為外來客戶測試相關組件性能，并提供專業(yè)的知識來幫助設計和改進實驗。

“客戶來到這里僅僅需要一個想法，我們有知識和能力去幫助客戶完善他的這一想法，并將之付諸于實際的測試中去。”Sandia工程師Bill Kolb表示，“在熔鹽的世界里，這個系統(tǒng)是你獲得專業(yè)知識的很好平臺。”

線性菲涅爾集熱系統(tǒng)結構簡單，成本較為低廉，占地面積相對較少。通過整齊排列的反射鏡反射陽光至高處的不銹鋼吸熱管，加熱其中流動的熔鹽工質，熔鹽吸熱后與水換熱產生蒸汽來驅動汽輪機發(fā)電。吸熱管是反射鏡陣列的聚集焦點，但其并不直接吸收陽光，經(jīng)過反射的陽光匯集后通過二次反射鏡將光能聚集至吸熱管上。

“這實際上是基于行業(yè)對儲熱的需求，我們在此示范的這一系統(tǒng)的目標就是證明這一概念，并將之推向產業(yè)化應用。通過該示范系統(tǒng)我們學習并掌握熔鹽菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng)的設計，并將之優(yōu)化以適應電力產業(yè)的實際要求。”Areva太陽能項目工程師Antoine Bera如是表示。

在光熱發(fā)電的早期階段，產業(yè)更多地聚集于如何產生蒸汽并驅動汽輪機發(fā)電，對儲熱的關注度并不是特別高。但今天，伴隨技術的進步和市場的需求，越來越多的公司希望將儲熱技術納入其光熱發(fā)電的整體解決方案中去。熔鹽可以在較長時間內大量存儲熱能，是目前被廣泛應用的一種儲熱介質，儲熱系統(tǒng)的附加可以提供更適合電網(wǎng)需求的電力供應。

Sandia的光熱發(fā)電技術部門經(jīng)理Subhash L. Shinde表示，“儲熱技術是實現(xiàn)SunShot目標的現(xiàn)實路徑，熔鹽儲熱不僅僅可以幫助提供穩(wěn)定可調電力，還能削減光熱發(fā)電的LCOE。這是采用熔鹽儲熱的一大優(yōu)勢。”DOE的SunShot計劃目標是到2020年實現(xiàn)光熱發(fā)電度電成本6美分的目標，目前我們的平均成本大概在13美分左右，距離目標我們還有很長的一段路要走。

Gamble則表示，“Sandia擁有領先的熔鹽技術和豐富的實踐經(jīng)驗，從Sandia的熔鹽技術研發(fā)經(jīng)驗中，Areva可以學習到很多，與Sandia的合作帶給了我們很大的實實在在的價值。”

這個菲涅爾熔鹽儲熱示范系統(tǒng)于今年的5月份正式宣布建成，到目前為止已經(jīng)完成了初期的實驗測試，未來，更多有關熔鹽的深入的實驗和測試將陸續(xù)展開。