光熱發電關鍵設備和組件的創新方向

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展的戰略性新興產業，光熱發電在全球范圍內迎來了又一波發展熱潮，中國、南非、中東北非等新興市場為光熱發電行業發展注入了新的動力。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電效率及經濟收益。因此，眾多國內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新，以實現定日鏡的進一步優化和升級。

創新方向1：獨特的鏡面設計

塔式定日鏡由跟蹤控制器、機械支撐結構和反射鏡三大組件構成，與槽式集熱系統大規模應用最成熟的RP3反射鏡不同，其規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品，而是定制化產品。但是，雖然尺寸設計各有不同，但大多數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）領導的聯合小組開發出了創新型的Stellio定日鏡，其采用獨特的五邊形設計，呈中心對稱結構，用料少，材質堅固，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化應用。

創新方向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，業內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。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）

創新方向3：定日鏡支架結構創新

傳統的定日鏡裝置多是“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新以適應當地的獨特情況。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，其鏡架結構非常穩，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通過了中科院延慶太陽能基地的測試，測試結果顯示，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：深圳智康創新樹型定日鏡

美國創業公司Skysun最新研發的“聯動定日鏡”則突破了這一傳統設計結構，其將多個定日鏡集中固定在同一個支架上，利用共享的驅動電機和支架。據悉，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動定日鏡樣機

創新方向4：定日鏡無線控制系統

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

據悉，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。這種新型控制系統的應用在太陽能光熱發電行業中尚屬首次。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，用以驅動定日鏡。Tadiran為此設計的這批電池環境適應性強，壽命為期25年。

BrightSource企業通訊高級總監JenniferRigney曾表示：“我們的太陽能集成控制系統主要是通過運用實時定日鏡追蹤數據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與集熱器實現無線傳輸。該無線控制系統減少了整個太陽島85%的電纜使用量，大大降低了太陽島的建設成本。”

創新在任何產業的發展歷程中都扮演著不可或缺的角色，光熱產業也不例外。無論是技術創新還是關鍵設備的創新都在不斷推動著整個行業的良性發展。我們上文總結的關鍵設備創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。實現成本和性能的最佳平衡才具有發展的可持續性。

原標題:幾種光熱發電關鍵設備和組件的創新方向