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光熱發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備和組件的創(chuàng)新方向

2017-10-25 15:45:58 CSPPLAZA 　 點(diǎn)擊量： 評(píng)論 (0)
近幾年來(lái)，在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的大背景下，作為多國(guó)重點(diǎn)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(lái)了又一波發(fā)展熱潮，中國(guó)、南非、中東北非等新興市場(chǎng)為光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展注入了新的動(dòng)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(guān)鍵設(shè)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(shí)其聚光性能也直接影響著電站的發(fā)電效率及經(jīng)濟(jì)收益。因此，眾多國(guó)內(nèi)外廠商多年來(lái)不斷從材料、整體設(shè)計(jì)及安裝施工方式等多方面進(jìn)行創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)定日鏡的進(jìn)一步優(yōu)化和升級(jí)。
 
創(chuàng)新方向1：獨(dú)特的鏡面設(shè)計(jì)
 
塔式定日鏡由跟蹤控制器、機(jī)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(yīng)用最成熟的RP3反射鏡不同，其規(guī)格因設(shè)計(jì)方的不同而不同，不同的設(shè)計(jì)方有不同的尺寸設(shè)計(jì)。因此可以說(shuō)，塔式定日鏡不是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，而是定制化產(chǎn)品。但是，雖然尺寸設(shè)計(jì)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(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合小組開(kāi)發(fā)出了創(chuàng)新型的Stellio定日鏡，其采用獨(dú)特的五邊形設(shè)計(jì)，呈中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，用料少，材質(zhì)堅(jiān)固，且聚光均勻，抗風(fēng)性能佳，凈采光面積47.5平方米。該定日鏡曾在SolarPaces2015大會(huì)上獲得了技術(shù)創(chuàng)新大獎(jiǎng)，并在西班牙PSA進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，在距離集熱塔400米外驗(yàn)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(kāi)啟該定日鏡的首次商業(yè)化應(yīng)用。
 
創(chuàng)新方向2：更大的定日鏡設(shè)計(jì)
 
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(duì)定日鏡的大小問(wèn)題一直以來(lái)存在不少爭(zhēng)論，但直到今天，仍沒(méi)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(lái)講，鏡子越大，集熱效率就會(huì)越高，但同時(shí)要做到毫弧度級(jí)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(tái)定日鏡面積達(dá)178㎡，是Sener設(shè)計(jì)的最新一款定日鏡，是目前已商業(yè)化應(yīng)用的定日鏡的最大尺寸。
 
 
圖：NOORIII電站的定日鏡（單臺(tái)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(dú)立的立柱撐起鏡面，這種設(shè)計(jì)雖然廣泛應(yīng)用于全球大多數(shù)塔式光熱電站中，但具體到某個(gè)國(guó)家，卻常常需要針對(duì)不同的地理氣候條件做出創(chuàng)新以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐莫?dú)特情況。深圳市智康新能科技有限公司（簡(jiǎn)稱深圳智康）推出了一種中國(guó)特色的“中式樹(shù)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(fēng)性能強(qiáng)，安裝維護(hù)方便，精度可與機(jī)床媲美。今年4月份，第二代樹(shù)型定日鏡已經(jīng)通過(guò)了中科院延慶太陽(yáng)能基地的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，在11m/s風(fēng)速下其跟蹤準(zhǔn)確度達(dá)到3.5mrad的概率為93.7%。但目前該技術(shù)還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用案例。
 
 
圖：深圳智康創(chuàng)新樹(shù)型定日鏡
 
美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司Skysun最新研發(fā)的“聯(lián)動(dòng)定日鏡”則突破了這一傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其將多個(gè)定日鏡集中固定在同一個(gè)支架上，利用共享的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和支架。據(jù)悉，采用該設(shè)計(jì)電站的總體安裝成本有望降低一半左右，該項(xiàng)目目前正在美國(guó)能源部SunShot計(jì)劃的基金支持下進(jìn)行模擬優(yōu)化，進(jìn)一步走向市場(chǎng)仍需時(shí)日。
 
 
圖：安裝在桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)動(dòng)定日鏡樣機(jī)
 
創(chuàng)新方向4：定日鏡無(wú)線控制系統(tǒng)
 
定日鏡要充分發(fā)揮自身作用離不開(kāi)一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備——定日鏡控制系統(tǒng)，它對(duì)定日鏡的精度和聚光效率起著至關(guān)重要的作用。隨著新技術(shù)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(jī)121MW的Ashalim1塔式光熱電站使用了一種無(wú)線太陽(yáng)島傳輸與控制系統(tǒng)。這種新型控制系統(tǒng)的應(yīng)用在太陽(yáng)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(guó)SaftGroup下屬公司）將為該項(xiàng)目供應(yīng)50000組電池，用以驅(qū)動(dòng)定日鏡。Tadiran為此設(shè)計(jì)的這批電池環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，壽命為期25年。
 
BrightSource企業(yè)通訊高級(jí)總監(jiān)JenniferRigney曾表示：“我們的太陽(yáng)能集成控制系統(tǒng)主要是通過(guò)運(yùn)用實(shí)時(shí)定日鏡追蹤數(shù)據(jù)來(lái)控制集熱器上的太陽(yáng)能分布。Ashalim電站太陽(yáng)島上的50600套定日鏡均采用該套太陽(yáng)能集成控制系統(tǒng)與集熱器實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸。該無(wú)線控制系統(tǒng)減少了整個(gè)太陽(yáng)島85%的電纜使用量，大大降低了太陽(yáng)島的建設(shè)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(wú)論是技術(shù)創(chuàng)新還是關(guān)鍵設(shè)備的創(chuàng)新都在不斷推動(dòng)著整個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展。我們上文總結(jié)的關(guān)鍵設(shè)備創(chuàng)新方向大多是以提高設(shè)備的精度和效率為目標(biāo)，但與此相對(duì)應(yīng)的成本控制不可忽略，否則就很難擁有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)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(biāo)題:幾種光熱發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備和組件的創(chuàng)新方向
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責(zé)任編輯：lixin

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