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真正建设在沙漠环境中的Shams1光热电站

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发表于 2015-2-2 16:59:31 |显示全部楼层

和全球大多数已建成的光热发电项目不同,Shams1光热电站建设在真正的沙漠环境中的独特性使其成为全球光热发电项目开发史上的重要里程碑。

Shams1电站于2013年3月份投运,其即将迎来投运两周年,根据目前的项目运行情况来看,可以说这个项目是成功的。

Shams1项目经理将该电站称为全球大规模光热发电项目开发可以借鉴学习的关键里程碑项目。特别是对于在纯沙漠地区开发建设的光热电站而言,Shams1是一个很好的典型学习案例。

由于该项目建设于沙漠环境中。其主要面临有三个方面的重要挑战,即大风、沙尘和水资源问题。这也是在沙漠地区开建光热电站可能面临的一致难题。目前在西班牙和美国等地已建成的光热电站中,还没有一个的环境条件如Shams1这般恶劣,虽然也有不少项目建设在沙漠地区,但项目地的实际条件并非我们想象的典型的流沙覆盖的地貌,而多为砂石和土等覆盖的类沙漠地区,受流沙和沙尘暴的影响要较实际的沙漠小很多。

Shams1最大的不同之处即在于这是一座真正的建设在纯沙漠区域的大型光热电站,从这一角度来讲其已创造了历史。在全球很多地区,要将光热电站更大规模地开发,可能必须考虑在类似Shams1所在地这样的沙漠地区进行开发,这将可以大大增加光热电站的可开发利用面积。


Shams1项目的经验由此看来更为可贵。在该电站面临的最大环境问题即大风问题上,Shams1采用了建设挡风墙以削减风的能量的方案。当地频繁的大风有时能达到飓风级别,将可能对反射镜系统造成破坏。这对于光伏发电项目同样需要注意,特别是采用薄膜电池技术的光伏电站可能更易受其影响。

图:Shams1电站的挡风墙

沙漠地区的大风有时候难以预测,难以通过自然或人工干预的方式主动减小风的侵袭。风中夹杂着的沙子颗粒在高速流动中极易对反射镜造成破坏,出现镜面刮花这类常见缺陷后将降低反射镜的反射率和光学效率。此时通过被动的方式即设置挡风墙就成为必须,Shams1电站采用的挡风墙高达7米,可以有效降低风速,减小其对数量众多的集热器系统的破坏。在2014年经历的数次沙尘暴袭击中,仅有不超过30面反射镜被损坏。这对于建在沙漠中的Shams1项目而言,损毁率已经十分低了,围绕于电站四周的挡风墙对此起到了重要作用。项目采用的是Flabeg的非钢化反射镜。

同时,沙尘袭来后将对反射镜的清洁度造成严重影响,这对于沙漠中的光热电站而言,镜面清洁的难度和工作量要远远大于常规环境中建设的光热电站。即便没有沙尘暴袭击,镜面的清洗频率也要频繁很多。Shams1项目采用了可以自动清洗的机器人,这大大削减了电站的运维成本,保证了电站的运转效率。

对于沙漠中的水资源紧缺问题,Shams1电站采用了空冷系统,年节约耗水量达200万加仑。空冷系统正成为在沙漠地区开发光热电站的主流选择,虽然采用空冷技术,将需要消耗大量厂用电,这将间接拉高度电成本,同时其冷却效果也并不太好。但在中东、中国西北部的沙漠戈壁等地区开发光热电站,很多时候会面临水资源短缺的严峻挑战,采用空冷将成为不得已的选择。

Shams1电站在2014年的年实际发电量达到了近2.15亿度,而设计发电量为年发电量1.93亿度,实际发电能力超出预期约12%。这一结果虽然一方面归因于其采用了当地廉价的天然气来进行补燃,但综合来看其实际表现依旧超出了预期。

更多其它的光热发电项目正开始借鉴Shams1项目的成功经验,如SolarReserve和ACWA将在南非开发的100MW的Redstone熔盐塔式光热电站,已确定将采用空冷系统来最小化水资源消耗。

图:Shams1项目的天然气辅助加热器系统

在Shams1电站开始部署开发之时,可能是考虑到项目地廉价的天然气资源,而未给这一大型光热电站配备储热系统。实际上该项目确实燃烧了大量天然气来维持系统的平稳运行,从这一角度来看这个电站也类似于一个ISCC联合循环项目。在天然气资源丰富而廉价的中东,燃烧天然气相对配置储热系统而言更具经济性,至少目前来看是如此。

Shams1电站也被认为是全球最昂贵的光热发电项目之一,其总投资超过6亿美元,相对于零储热配置的光热电站而言,这一投资相对较高,但从该项目的实际建设情况来看,这一投资具有其合理性,真实的沙漠环境,恶劣的自然条件等都会增加项目的各种建设和运维支出。

无论如何,Shams1最大的标志性意义在于这是全球第一个真正意义上的沙漠光热电站,而且其取得了成功,这对光热发电项目的未来开发具有重要意义!(CSPPLAZA)



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