直到今天,菲涅尔式光热发电技术依然以示范为主,未能实现成熟的商业化应用。但伴随技术的长足进步,菲涅尔式光热发电的成本开始逐步向成熟的槽式光热发电看齐。
  目前,世界上在运行的最大的菲涅尔式光热发电站,30MW的Puerto Errado 2光热电站在西班牙运行情况良好。很遗憾的是,全球目前专业做菲涅尔光热电站的企业少之又少。

  德国的Novatec太阳能公司和法国的阿海珐太阳能公司分别依托ABB集团和阿海珐集团的强大实力,积极开展菲涅尔式光热发电技术的产业化应用。他们眼中的菲涅尔式太阳能热发电技术的前景是什么样的呢?
    不得不说的优点
  菲涅尔式光热发电技术可以称之为是槽式技术的特例。其基本原理与槽式技术类似,与槽式的不同之处在于其使用平面反射镜,同时其集热管是固定式的。从这两个方面的设备构成来看,菲涅尔式热发电的建设成本相较槽式技术来讲更低一些。
  Novatec太阳能公司负责市场和产品发展的董事会成员Martin Selig表示,菲涅尔式光热发电技术的综合性优点体现在其结构更加简单,固定式的集热管配套简单的管道系统,不需要活动的管道连接装置;同时,其对传热介质的选择可以更加灵活,这同样是因为固定式的集热管可以更好地适应不同类型的传热介质,包括水、导热油、熔融盐等等。特别是当使用熔融盐做传热介质时,可以与后面的熔盐储热系统搭配应用。
  根据国际可再生能源机构IRENA此前发布的一份报告显示,菲涅尔式光热发电区别于槽式热发电技术的最大优点在于这种技术可以使用更加廉价的平面玻璃作为反射镜,这种镜子的生产相对槽式的抛物面镜的生产成本要低很多,同时,由于其镜子的支撑结构更加简单,整个光场系统建设所需的钢材和混凝土的消耗量也会大大下降,这会带来电站成本上的下降。
  同样,美国能源部的光热发电商业化应用研究结论也强调,由于菲涅尔式光热发电镜场系统的反光镜安装密度更大,使其占用的土地面积相对更小,这提供了更多节约成本的可能性。菲涅尔技术的光场集热系统的设备制造成本和安装成本都较槽式技术更具优势。
  另外,由于菲涅尔反光镜是固定位置的,同时以微小的倾斜角度平放,这使其可以保持较好的结构稳定性,降低集热损失,减少因大风造成的反光镜被破坏的机率。而相对来看,槽式反光镜因为往往有较大的倾角而造成风阻过大,一旦大风来临,很可能造成大面积的反光镜系统被毁。更为重要的是,同样一根集热管,对应的菲涅尔反光镜镜面更大,反射的热量也更多,同样功率的电站,相对槽式来说,其所使用的集热管数量会减少,对于造价高昂的集热管来说,使电站整天成本下降很可观。
  再者,菲涅尔式反光镜的制造成本大约为槽式抛物面镜的一半左右。同时,其维护和清洁更加简单省力,可以完全实现自动化清洗维护。
  根据今年以来的发展状况来看,槽式热发电技术看起来已经到达了发展的瓶颈期,成本下降空间已经很小。而菲涅尔式和塔式技术明显还有较大的成本下降空间。  
  传统上,一个水冷紧凑型菲涅尔式光热发电站的用水量要高于槽式热发电,但通过一种新的改进型菲涅尔式发电技术,可完全避免此项缺陷。
  过热蒸汽发生器是阿海珐太阳能和Novatec太阳能菲涅尔光热发电的核心组件,通过特制的真空接收管产生高压高温蒸汽(高达500摄氏度,高于一般槽式的400摄氏度),而不需要化石燃料辅燃,不增加额外成本。显而易见,更高的蒸汽温度意味着更高的发电效率。
  Novatec太阳能资源评估工程师Stefan Nelles表示,菲涅尔技术集热系统的热损失也低于槽式技术。

    技术的进步

    紧凑式线型菲涅耳发电可配置空冷或水冷设施,在阳光资源丰富的沙漠地区,水资源十分宝贵,空冷可节约大约90%的水耗量,因此空冷技术的应用将会更加普遍。
  阿海珐太阳能全球业务副总裁Jayesh Gopal表示,“我们的菲涅尔发电技术仅仅需要消耗槽式电站一半的用水量。虽然水冷技术效果更好一些,但在缺水的沙漠地区,空冷是最好的选择。”Martin Selig也表示,如果水资源短缺,空冷是节约水消耗的最佳途径。
  Novatec太阳能和阿海珐太阳能两家公司都在积极研发熔盐作为菲涅尔光热发电技术的传热储热解决方案。虽然熔盐储热在槽式和塔式电站中都有成熟的应用案例,但在菲涅尔光热发电技术中还处于初级研发阶段。
  Novatec正在开发熔盐作为传热介质的技术,他们已经建设了一个示范回路并已经在其开发的西班牙Puerto Errado 1 1MW菲涅尔光热电站进行了实际测试。
  另一方面,阿海珐太阳能正在示范熔盐储热系统的应用。Jayesh Gopal表示,到2013年初,预计将完成一个CLFR(线性紧凑型菲涅尔光热发电)熔盐储热项目并正式开始市场推广。
    新兴的市场
  印度、澳大利亚、中东等其他新兴市场的光热发电产业发展迅速。阿海珐和Novatec都在积极开拓新兴市场。
  阿海珐太阳能最近已经成功进入了几个海外市场,在中东地区,阿海珐在沙特建立了区域办公室。Jayesh Gopal表示,中东地区的沙特、摩洛哥、约旦等国家都对太阳能热发电的发展寄予厚望,他们正在考虑给予相关政策上的支撑以促进太阳能发电的发展。因此我们选择在这里设立办公机构。
  印度正在建设一个250MW的大型菲涅尔式光热电站,位于印度拉贾斯坦邦,项目开发商为印度信实电力有限公司,项目EPC商为阿海珐太阳能,由两个125MW的菲涅尔光热发电项目组成,是目前亚洲在建的最大的光热电站项目。预计将于2013年5月投运。
  另外,Novatec在西班牙成功建设了当前全球最大的菲涅尔光热电站项目,Puerto Errado 2目前的运行情况良好。
  据统计,截至2012年3月,全球共有1.9GW的光热电站装机容量,其中约1.8GW为槽式光热电站。但未来这一势头不会再长期持续下去,我们已经可以隐约看到菲涅尔式光热发电技术全面商业化应用的曙光。

2017年04月07日

菲涅尔太阳能光热发电技术之前景

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