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挪威EnergyNest混凝土PK熔盐 欲重新定义储能
日期:2016-09-28来源:CSPPLAZA光热发电网

  CSPPLAZA光热发电网报道:同为太阳能发电的“两生花”,光伏和光热发电技术时常被放在一起进行比较,从各自的发电成本到市场占有率等方面着眼,光伏发电看起来都要略胜一筹。光热发电技术虽仍处发展初期,但其低成本储能的优势一直被公认为其核心竞争力。我国首批入选的20个光热发电示范项目都配置有储能系统,储能时长从3.7小时到16小时不等,这也从侧面佐证了政府对光热储能优势的认可。

  光热的储能系统在很大程度克服了太阳辐射间歇性的缺点,就现阶段而言,其使用寿命和成本与光伏的蓄电池储能系统相比都要优越很多。但光伏蓄电成本下降的势头日益迅猛,对光热的储能优势形成了不小的挑战。如何巩固光热的储能优势?国内外很多企业、科研机构都在积极求索,以提高储热效率,降低投资成本。来自挪威的EnergyNest公司现已携新型固态混凝土储能技术——(HEATCRETE®)登陆中国市场,他们颇有雄心地表示,希望凭借新技术重新定义储能,并声称能够与认可度较高的熔盐储热系统一较高下。为此,CSPPLAZA记者日前在京专访了EnergyNest公司CEO ChristianThiel。

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图:EnergyNest公司CEO ChristianThiel

  光热是滩头阵地市场

  CSPPLAZA:您能否首先为我们简要介绍一下EnergyNest?

  ChristianThiel:EnergyNest是一家欧洲的科技公司,成立于2011年。在过去的5年半时间里,我们研发了一项全新的储能技术。于2013年,我们联合阿布扎比的马斯达尔学院共同发起了一个应用EnergyNest储热技术的2×500kWhth的示范项目。我们还与DNVGL合作,他们以独立第三方的身份见证了这个示范项目的整个安装投运过程。该示范项目于2015年10月成功投运。

  CSPPLAZA:EnergyNest是否从成立之初就从事光热方面的研究?选择这个领域的初衷是什么?

  ChristianThiel:起初的时候,我们只有一个大概的设想,就是想研发出一种成本效益高的全新的储能技术,同时我们也一直在关注光热市场。随着公司不断发展,我们开始逐渐进入这个市场并和相关客户进行接洽。后来时机进一步成熟后,我们就联合Masdar理工学院共同建设了针对光热发电技术的储热示范项目,因此对光热市场的了解也日渐加深。此外,我们的混凝土储热技术还能应用在其他领域,如风电和生产高温设备的工厂。但光热始终是我们的滩头阵地市场。

  当初我们选择光热这个领域的初衷是看好这个行业的前景。我们都知道无论是塔式还是槽式光热电站都需要一个储能系统来储存热量。我们的储能系统能够使整个光热电站的成本下降10%,针对熔盐储热系统则能节约60%的成本,这对客户将是很大的吸引力,所以我们决定立即进入这个市场。今天我们看到全世界约有50%的光热电站没有配备储热系统,主要集中在西班牙,我们坚信在不久的将来这些电站会进行改装,然后重新安装储热系统。这也是一个市场缺口,EnergyNest混凝土储热系统是由一个个模块构成的,便于直接雇佣当地人进行生产,从而有效获得更高的成本效益,尤其在中小规模的储能项目领域,熔盐储热系统是无法与我们相抗衡的。

  CSPPLAZA:在你们公司的官网显示,除了挪威设有总部外,在加州、中东的阿布扎比和西班牙设有办事处,选择这四个地方的原因是?

  ChristianThiel:我们的定位是国际企业,我们的管理团队也是多元化的,例如,我和CFO都是德国人,其他的工作人员则来自挪威、美国,加拿大、西班牙和奥地利等多个国家。我们建立办事处的选址原则就是一切以市场为导向,有客户的地方就是我们的目标市场。毫无疑问,美国是一个巨大的光热市场,在加州有很多大型光热电站建成,比如著名的Ivanpah。同样,我认为中国市场也十分吸引人,所以我们也一直在关注中国并采取了很多行动来开拓这个市场,而算上这次,这已经是我们今年第二次来中国,我也了解到,中国的光热发电十三五计划雄心勃勃,将会建很多光热电站,所以我想中国一定会成为我们的下一个市场重心。

  CSPPLAZA:资料显示您是在2014年加入EnergyNest,在此之前,您履职BMWp,UBS Investment Bank,McKinsey和SENVION,为什么选择进入EnergyNest?如何看待光热行业的发展前景?

  ChristianThiel:我的职业生涯是从德国宝马汽车公司(BMW)开始的,在那里我工作了将近10年。大学期间我就进入了这家公司并成为战略和电动车部门的职员。之后我去了瑞银投资银行(UBS Investment Bank),再后来,我又进入麦肯锡咨询公司(McKinsey)做顾问工作。凭借之前在宝马能源部门(包括储能)的从业经验,麦肯锡集团听取我的建议开始逐渐关注能源领域。但是由于日本福岛核泄漏事件,德国人开始退出核能领域,并转战风电领域。后来一个名为Senvion的德国风力发电机制造商聘用了我,并由我负责新市场拓展、战略制定、营销及政府关系处理等工作。再后来EnergyNest找到了我并希望我出任CEO,充分融合过去在能源相关技术部门从新能源电动车到储能系统的经验,带领EnergyNest更好地发展。对我个人而言,保护大气环境,使我们的地球家园更美好一直是我的愿景。而EnergyNest的定位是为风电、光热发电等提供储能系统,从而逐步取代传统能源,这与我的想法不谋而合。这就是我加入EnergyNest的原因。从这个层面上讲,不断发布有利于光热发电技术发展的政策是十分明智的,这对气候问题的解决绝对是个非常正确的选择。


  HEATCRETE®混凝土储能系统

  CSPPLAZA:在2012年,EnergyNest和Heidelberg Cement合作研发用于储热系统的固体储热介质,那么,Heidelberg Cement是一个什么样的机构?为什么选择与他们进行合作?

  ChristianThiel:海德堡水泥公司是德国跨国建材公司,也是全球四大水泥生产商之一。它的总部位于海德堡,于2016年7月1日,海德堡水泥集团正式收购了意大利水泥公司S.p.A45%.的股权,自此成为全球第二大水泥生产商和第三大预拌混凝土供应商。海德堡水泥公司拥有156个水泥生产基地,年产水泥1.97亿吨,拥有1700预拌混凝土生产基地。所以每当提到性能较高的混凝土材料,人们会首先想到这家公司,他们的能力有目共睹,因此我们共同研发了适用于储能的特殊的混凝土材料——HEATCRETE。

  CSPPLAZA:EnergyNest和海德堡水泥最终研发出了一种特殊的混凝土HEATCRETE,与常规的混凝土相比,这种材质的特殊之处在于哪里?比如在导热系数、热膨胀系数、抗压抗拉强度方面表现如何?

  ChristianThiel:HEATCRETE这种材料在热力和机械性能方面具备很多特性。我们把这种材料送到几个独立第三方实验室进行测试,包括瑞典SP技术研究所、挪威科技大学(NTNU)以及阿布扎比的Masdar研究所。他们对其导热系数、热膨胀系数、抗压抗拉强度分别进行了测量。结果显示,HEATCRETE拥有高比热容,高热导率。与之前的最为先进的混凝土储热系统相比,我们的HEATCRETE系统的导热系数提高了70%,比热容值提高了15%。这些性能的提高对一个电站的热力性能和传热介质而言影响都是很大的。

  CSPPLAZA:目前最为成熟和应用最为广泛的储热技术即熔盐储热。与目前得到广泛应用的熔盐相比,HEATCRETE的优势和劣势分别是什么?

  ChristianThiel:首先,我认为熔盐为光热电站的储能系统铺平了道路,这是很伟大的。你知道,储能一直是光热发电技术的压倒性优势,光伏发电也能储能,只是要用蓄电池集成系统,其成本要高出光热很多。但我们不可否认的一点是,采用熔盐作为介质,就意味着要整个储能系统的复杂性增加,技术要求更高。这样一来,就需要更多专业人员,安装熔盐设备需要耗费的时间更多。

  我认为,EnergyNest储热技术对现有的光热发电市场来说是一个更好的选择。简单就是它最大的优势。相比熔盐储热系统,我们的储热系统需要的部件少了很多,而且可以根据不同规模的电站供应配套的产品。从2MWh到GW级项目,我们都能够满足。

  系统组成部件的简化,使我们的热储存系统更容易实现本地化生产,有利于大幅降低成本。采用我们的系统,能够使投资成本(CAPEX)降低60%,这样的经济效益对客户来说是非常具有吸引力的。更为重要的是,一个光热电站的寿命为20~30年,在此期间的运维成本通常会很高的。甚至一些熔盐储热系统的后期运维成本竟然和前期投资成本一样高。而我们的储热系统是固态形式,流动部分几乎没有,所以运维成本要比熔盐少约80%。所以总体来说,我们将光热电站的储能提高到一个全新的且更好的经济水平。

  关于我们的系统存在的弱点,我想应该是进入市场较晚,人们对它的熟悉度和认可度还较少。很多客户就告诉我们,他们对熔盐储热系统很了解,但对EnergyNest的新技术不够了解,如何才能进一步了解呢?在这种情况下,我们就会邀请他们来参观我们在阿布扎比的Masdar试点项目。曾有三个来自中国的代表来参观过,在看到系统顺利运转,且在运行过程毫无烟和噪音后,人们就会对这项技术的成熟度表示信服。

  CSPPLAZA:采用你们的混凝土储热系统,选用哪种传热介质最好?导热油还是直接用水?

  ChristianThiel:我认为我们的储热系统的灵活度很高,无论是水还是导热油对我们而言都是没有问题的。目前,全球大约90%~95%的槽式光热电站都选用导热油作为传热介质,我们的储热系统也可以适用于导热油。在我们在Masdar储热示范项目所使用的介质就是陶氏化学(DOW)提供的导热油。另外,我们的系统也同样可以应用于塔式DSG电站。所以,我们能够根据客户的不同需要,服务于介质为熔盐、蒸汽和导热油的系统。

  CSPPLAZA:你们和Masdar合作搞的混凝土储热示范项目,用的DOW的导热油,但导热油的温度上限为400度,但你们这个项目是基于Masdar的塔式二次反射系统进行的,塔式温度更高,当初为什么选择了导热油?

  ChristianThiel:事实上,是Masdar理工学院决定使用导热油,我们听取了他们的建议。换言之,我们负责提供混凝土储热系统,Masdar理工学院选择使用导热油。

  CSPPLAZA:这套系统的使用寿命是多久?是否需要定期维护,多久一次?

  ChristianThiel:我们的这一储能系统的主要材料是基于自己的专利设计HEACRETE®材料和钢材。主要的运行方式就是不断储存和释放热量,而这并不会给整个系统带来太大的压力。举例来说,让整个系统连续运行30年,平均每天储存和释放热量一次,那么整个系统需要循环运行10000~11000个周期,这时给系统带来的压力是微不足道的,因为很多混凝土铸成的设施需要承受上百万的运行周期带来的压力,因此,我们的储热系统的寿命至少是50年。所以,从电站投运直到停运,我们的顾客都无需中途更换我们的储热系统。这也是我们在风电领域十分受欢迎的原因之一,这些业主在购买了我们的产品后,长达60~70年的时间里,都不必再额外购置昂贵的电池设备,这就是我们的竞争力。另外,我们的产品是固态的,因此维修部分的费用基本上也是可有可无的。但为保险起见,我们和西门子建立了合作关系,他们为我们提供控制系统来实时监测系统的情况,确保万无一失。

  CSPPLAZA:EnergyNest储热系统的成本下降潜力表现在哪些方面?技术的提升空间主要是哪些方面?

  ChristianThiel:坦白说,我们所提供的产品的现有价格已经处于一个非常低的水平了。而要想进一步下降成本,我认为第一步就是建设一个大的储能系统来获得规模经济效益。

  如你所知,我们的储能系统主要包括两种材料,一个是钢管,另一个就是我们研发的特殊的混凝土HEATCRETE®,所以对我们而言,降低成本的关键在于继续对混凝土进行研究,这也是目前我们投入很大精力的地方,预计在一到两年内,我们会研发出成本更低性能更佳的储热材料。至于钢材,我认为成本能否降低主要取决于购买的数量。不言而喻,电站规模越大,需要的钢管材料也就更多,那么价格自然会便宜很多。

  现阶段,EnergyNest储热系统中每个模块的成本是25美元/kWh,如果建设一个规模更大的EnergyNest储热系统,那么成本大约会降至20美元/kWh,尽管我无法给出精准的数字,但我可以肯定的一点是,一旦形成规模,成本一定会降低很多。更为重要的一点是,我们不会止步不前,相反,我们一直会保持前进的姿态。

  CSPPLAZA:你们和Masdar建设的储热示范项目的实际运行表现如何?你们的系统存在什么问题吗?

  ChristianThiel:这个储热示范项目于去年10月投运,11月,美国有线电视新闻网(CNN)还为这个项目制作了电视节目进行报道。我们和Masdar一起雇佣了七个工作人员来运行整个系统。他们通过换班形式,使系统维持昼夜运转。到目前为止,这个系统已保持平稳运行长达1500小时,持续进行了数百次的充电和放电循环,现在系统仍在运行,而我们后面要面对的就是长期的运维工作。

  一谈到混凝土储热系统的问题,我们的创始人的一句话就会浮现在我的脑海里——系统只有在首次运行,突然使混凝土承受极高的温度时,才会有可能出现风险。而我们的Masdar示范项目的实际运行状态完全达到了我们的预期,并且没有任何意外的情况出现,我们的监测系统显示,在连续运行1500小时后,混凝土材料没有任何退化的迹象,整个系统一切如常。不夸张地说,实际运行效果甚至超过了我们的预期。

  CSPPLAZA:您认为你们的混凝土储热技术是否已经足够成熟,并达到了可以应用于商业化电站的程度?

  ChristianThiel:是的,尽管截至目前尚未有大型的商业发电站采用我们的技术,但是我在这里可以透露一点,那就是现在,我们的三个业务部门都各有一个企业正在与我们洽谈,希望建立合作关系。由于我们之间的保密协议,所以这些公司的名字我不能公开。光热方面,目前至少有4到5家公司已与我们取得了联系,这次我来北京也是为了双方就合作事宜展开详细商谈。中国市场对我们的吸引力很大。


  未来市场布局

  CSPPLAZA:你们目前在哪些地区或者国家开展光热业务?未来的主要市场定位哪些地区?

  ChristianThiel:就光热发电项目而言,我们目前的市场主要分布在美国、中东、北非、西班牙、印度和中国。此外,智利也有客户对我们的产品进行询价。

  事实上,我们的市场分布是很灵活的,哪里有需要,我们就在哪里。另外,我们对钟爱创新性驱动型的客户十分感兴趣。现在我们在Masdar的储热示范项目已经成功投运,接下来,我们将进一步拓展新的市场并扩增合作伙伴。

  CSPPLAZA:中国FIT政策已经正式出台,电价为RMB1.15/kWh,约合17美分/kWh,您怎样看待这一电价?

  ChristianThiel:首先,我认为光热技术的发电成本会在不久的将来,像光伏发电和风力发电一样显著下降。我也坚信我们的技术极具成本竞争力,因此会助力整个光热发电站成本效益的提高。如我前面所说,我们的储热技术能够使光热电站的成本下降10%。因为我们不但能够以更低价格提供储热装置,还能够根据业主的成本限制对系统进行调整,这一点我们的系统比熔盐储热系统更易做到。所以,我可以十分自信的说这个电价对我们来说是没有一点问题的。

  CSPPLAZA:EnergyNEST与中国市场应该已经接触多年了,目前取得了哪些成绩?您认为您的技术在中国是否是受欢迎的?

  ChristianThiel:我们关注中国光热市场很久了,与此同时,也一直希望能够有机会充分开拓中国市场。相对于我们很早就进入的欧洲市场,目前中国的光热行业对我们的了解要少一些。尽管我们刚刚进入中国光热市场,但坦白讲,我们十分熟悉这里的市场行情。我们也综合评估了能在未来新的项目中开展合作的潜在客户。而这次我们一行人来到中国,主要的目的也是为了对数家企业进行商务访问并就合作事宜开展商务洽谈。在很久以前,那时我们的Masdar项目尚未建成投运,很多中国客户就联系我们,表示对我们的这个示范项目的实际运行效果拭目以待。现在既然此项目已经顺利落成并成功运行,我想是时候和这些客户见一见了。现在,恰逢中国光热补贴电价和示范名单正式发布,这就是我们进入中国市场的最佳契机,我相信,我们的技术日后一定会得到中国光热市场的青睐。