光熱發(fā)電關鍵設備和組件的創(chuàng)新方向

2017-10-25 15:45:58 CSPPLAZA 　點擊量：評論 (0)

近幾年來，在應對全球氣候變化的大背景下，作為多國重點支持發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，光熱發(fā)電在全球范圍內(nèi)迎來了又一波發(fā)展熱潮，中國、南非、中東北非等新興市場為光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展注入了新的動力。為盡快降低光

四、塔式定日鏡篇

定日鏡是塔式光熱電站必不可少的關鍵設備，其制造成本和安裝成本約占電站總體投資的50%以上，同時其聚光性能也直接影響著電站的發(fā)電效率及經(jīng)濟收益。因此，眾多國內(nèi)外廠商多年來不斷從材料、整體設計及安裝施工方式等多方面進行創(chuàng)新，以實現(xiàn)定日鏡的進一步優(yōu)化和升級。

創(chuàng)新方向1：獨特的鏡面設計

塔式定日鏡由跟蹤控制器、機械支撐結(jié)構(gòu)和反射鏡三大組件構(gòu)成，與槽式集熱系統(tǒng)大規(guī)模應用最成熟的RP3反射鏡不同，其規(guī)格因設計方的不同而不同，不同的設計方有不同的尺寸設計。因此可以說，塔式定日鏡不是標準化產(chǎn)品，而是定制化產(chǎn)品。但是，雖然尺寸設計各有不同，但大多數(shù)定日鏡的形狀一般呈方形或矩形，其它多邊形狀的較少。

2013年，Schlaichbergermannpartner（SBP）領導的聯(lián)合小組開發(fā)出了創(chuàng)新型的Stellio定日鏡，其采用獨特的五邊形設計，呈中心對稱結(jié)構(gòu)，用料少，材質(zhì)堅固，且聚光均勻，抗風性能佳，凈采光面積47.5平方米。該定日鏡曾在SolarPaces2015大會上獲得了技術創(chuàng)新大獎，并在西班牙PSA進行了相關測試，在距離集熱塔400米外驗證了其聚光精度。中電工程哈密50MW熔鹽塔式電站將采用此款定日鏡，開啟該定日鏡的首次商業(yè)化應用。

創(chuàng)新方向2：更大的定日鏡設計

單塊定日鏡的面積從1.2平方米至120平方米不等，業(yè)內(nèi)對定日鏡的大小問題一直以來存在不少爭論，但直到今天，仍沒有人能百分百地確定大定日鏡更好還是小定日鏡更優(yōu)。一般來講，鏡子越大，集熱效率就會越高，但同時要做到毫弧度級別的精度就越困難。

在建中的摩洛哥NOORIII塔式光熱電站采用的單臺定日鏡面積達178㎡，是Sener設計的最新一款定日鏡，是目前已商業(yè)化應用的定日鏡的最大尺寸。

圖：NOORIII電站的定日鏡（單臺定日鏡由6*9共54面子鏡組成）

創(chuàng)新方向3：定日鏡支架結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

傳統(tǒng)的定日鏡裝置多是“蘑菇型”，僅由一根獨立的立柱撐起鏡面，這種設計雖然廣泛應用于全球大多數(shù)塔式光熱電站中，但具體到某個國家，卻常常需要針對不同的地理氣候條件做出創(chuàng)新以適應當?shù)氐莫毺厍闆r。深圳市智康新能科技有限公司（簡稱深圳智康）推出了一種中國特色的“中式樹型定日鏡”，該公司稱，與蘑菇型鏡架相比，其鏡架結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)，抗風性能強，安裝維護方便，精度可與機床媲美。今年4月份，第二代樹型定日鏡已經(jīng)通過了中科院延慶太陽能基地的測試，測試結(jié)果顯示，在11m/s風速下其跟蹤準確度達到3.5mrad的概率為93.7%。但目前該技術還沒有實際應用案例。

圖：深圳智康創(chuàng)新樹型定日鏡

美國創(chuàng)業(yè)公司Skysun最新研發(fā)的“聯(lián)動定日鏡”則突破了這一傳統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)，其將多個定日鏡集中固定在同一個支架上，利用共享的驅(qū)動電機和支架。據(jù)悉，采用該設計電站的總體安裝成本有望降低一半左右，該項目目前正在美國能源部SunShot計劃的基金支持下進行模擬優(yōu)化，進一步走向市場仍需時日。

圖：安裝在桑迪亞國家實驗室的聯(lián)動定日鏡樣機

創(chuàng)新方向4：定日鏡無線控制系統(tǒng)

定日鏡要充分發(fā)揮自身作用離不開一個關鍵設備——定日鏡控制系統(tǒng)，它對定日鏡的精度和聚光效率起著至關重要的作用。隨著新技術的發(fā)展，控制系統(tǒng)的創(chuàng)新也是降低成本的主要環(huán)節(jié)。

據(jù)悉，今年年初，BrightSource位于以色列的裝機121MW的Ashalim1塔式光熱電站使用了一種無線太陽島傳輸與控制系統(tǒng)。這種新型控制系統(tǒng)的應用在太陽能光熱發(fā)電行業(yè)中尚屬首次。以色列TadiranBatteries（塔迪蘭電池公司，法國SaftGroup下屬公司）將為該項目供應50000組電池，用以驅(qū)動定日鏡。Tadiran為此設計的這批電池環(huán)境適應性強，壽命為期25年。

BrightSource企業(yè)通訊高級總監(jiān)JenniferRigney曾表示：“我們的太陽能集成控制系統(tǒng)主要是通過運用實時定日鏡追蹤數(shù)據(jù)來控制集熱器上的太陽能分布。Ashalim電站太陽島上的50600套定日鏡均采用該套太陽能集成控制系統(tǒng)與集熱器實現(xiàn)無線傳輸。該無線控制系統(tǒng)減少了整個太陽島85%的電纜使用量，大大降低了太陽島的建設成本。”

創(chuàng)新在任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程中都扮演著不可或缺的角色，光熱產(chǎn)業(yè)也不例外。無論是技術創(chuàng)新還是關鍵設備的創(chuàng)新都在不斷推動著整個行業(yè)的良性發(fā)展。我們上文總結(jié)的關鍵設備創(chuàng)新方向大多是以提高設備的精度和效率為目標，但與此相對應的成本控制不可忽略，否則就很難擁有市場競爭力。實現(xiàn)成本和性能的最佳平衡才具有發(fā)展的可持續(xù)性。

原標題:幾種光熱發(fā)電關鍵設備和組件的創(chuàng)新方向