2013年,当世界上最大的聚光太阳能发电厂之一从阿布扎比酋长国西部地区的沙漠沙丘中升起时,爆炸的爆炸头超过了几个。西部沙漠除了是阿联酋大部分石油和天然气储备的所在地外,对于大规模,精确设计的可再生能源设施来说,也是一个严酷的环境,而且集中太阳能技术仍未证明其在一般市场上的竞争力。然而,在其运营的第一年,所谓的Shams 1工厂大大超出了预期,其第二年的ps也比预期的要好。
那么……聚光太阳能(CSP)是否有未来?CleanTechnica有机会参观了该电厂*,并与Shams Power Company总经理Abdulaziz Al Obaidli进行了交谈,他为我们提供了一些成功的秘诀以及CSP未来发展前景的见解。
The Shams 1集中式太阳能发电厂
Shams 1是一个100兆瓦的设施,其中258,048面镜子布置在2.5平方公里的抛物槽中。这是世界上同类植物中唯一被坚固的墙壁完全包围的植物…
…这就是Shams 1与其他集中式太阳能发电厂(CSP)之间的关键区别。正如Al Obaidli所解释的,隔离墙为防止沙漠风和沙尘暴提供了重要措施。风暴级风可能会破坏传统CSP工厂中的大部分设备,但据Al Obaidli称,这是去年记忆中最强的风暴之一,去年只破坏了258,048面镜子中的20面。
抛物线槽本身也具有防止风害的设计特征。只需几分钟,便可以将它们旋转到“安全”位置,然后锁定到位。
自2013年首次启动运营以来,CleanTechnica一直在关注太阳能设施。2015年1月,我们总结了2014年的PS,这是运营的第一个完整记录的年份:
Shams Power Company报告称,中东最大的集中式太阳能发电项目Shams 1,表现好于预期。
[片段]
该公司原本希望在2014年发电约193,000 MWh,但设法发电不到215,000 MWh。这意味着比预期的一代增加了12%。
在2015年2月的后续文章中,CleanTechnica应阿布扎比政府支持的清洁技术公司Masdar的邀请参观了该设施,并注意到大风和缺水问题。
在2016年1月16日的新访问期间,Al Obaidli给我们的旅行团提供了2015年PS的败笔,他们确认第一年的成就不是fl幸。尽管该太阳能发电厂的“铭牌”容量为100兆瓦,但在2015年夏季的高峰期,它通常会攀升至最高125兆瓦。
就吉瓦时而言,2015年的生产目标为210千瓦,而该工厂实际发电量为216.4千瓦,均超过了其既定目标和2014年的目标。
改进的性能可以部分归因于工厂相当适度的控制室,该控制室带有几个计算机站,而不是一系列开关和转盘:
控制器全天不断根据需要监视和调整系统,因此在运行的最初几年中需要进行大量的学习和微调。一个关键时期发生在黎明后的几小时内,此时太阳辐射迅速增加。必须逐渐使料槽在线,以在不因温度迅速升高而损坏的情况下获得最大效率。为此,直到日出后大约一个小时才开始发电。
说到温度,这带来了Shams 1面临的另一个挑战。在过去的几年中,CSP的供应链已经拓宽和成熟,但是当工厂建成时,供应链非常薄。许多组件是在欧洲制造的,并非专门针对高热量和极端的夜间温度波动而量身定制的。
他们不做Windows…但是他们会做258,048个镜子
Al Obaidli和工厂经理Borja Sanz Limon引起我们注意的Shams 1的一个关键特征是镜面清洗系统。清洗是任何类型的太阳能系统效率的关键特征,因此必须使太阳能表面无灰尘和碎屑。
虽然喷洒的水和/或雨水可以帮助在更温带的地区保持太阳能表面的清洁,但在Shams 1处,由于缺乏降雨和大量灰尘,因此每次清洗都必须使用刷子式系统。刷子系统还必须足够复杂,以应对洗涤弯曲表面的独特挑战,该弯曲表面会被有些细腻的玻璃封闭管分成两部分。
解决方案是由五辆清洗卡车组成的车队,这些卡车配备专门针对料槽的机械臂,每晚将它们置于“清洗”位置(顺便说一下,清洗位置与安全位置不同)。卡车司机进入平行于每个槽的位置,并非常非常缓慢地并排行驶,手臂会自动调整以适应发生的任何轻微编织,以免撞到管道中。所有这些先进的设备加起来,每辆卡车的总成本约为500,000美元:
这是一笔相当大的投资,这说明了为什么每周都要清洁镜子。到第6天,效率的相对损失必须与较大车队的资本投资相平衡,而五个车队显然是正确的平衡。
所有这些TLC有望在实现该工厂预期的25年使用寿命方面获得回报,到目前为止,它已经有望实现。同时,它还实现了一个目标,即精心设计的CSP不仅可以生存,而且可以在恶劣,干燥的条件下壮成长。正如Al Obaidli所说:
这是一个商业上成功的项目。在沙漠中部,我们能够生产出我们应该生产的东西,甚至更多。
没有太阳能存储,CSP如何生存?
我们在Al Obaidli演讲后对他进行了扣眼,询问有关太阳能存储的知识,这就是有趣的地方。
虽然CSP的价格一直在下降,但光伏电池的下降却更多。因此,按原始数据,CSP不能跟上步伐。但是,最近太阳能存储市场的出现可以为CSP /存储系统提供支持。
正如Al Obaidli所解释的那样,Shams 1的问题在于,早在2010年工厂仍在开发中时,太阳能存储就没有被市场所完全接受。
存储元素给工厂增加了又一风险隐患,由于多种因素,这已经被认为是高风险的冒险:使用CSP技术,在沙漠中建造技术,使用天然气提高蒸汽轮机的效率(并在第二秒内完成更多操作),并使用空气代替水将蒸汽冷凝成液体(传统的水冷冷却方式占典型蒸汽轮机发电厂用水量的90%,因此沙漠中的水冷方式非入门)。
在2010年,存储是打破骆驼背的稻草,因此决定继续前进。尽管该发电厂在夜间不发电,但作为并网设施,它有助于减少建造新的燃气发电厂以满足阿布扎比不断增长的高峰需求时段的需求,其中大部分涉及在此期间使用空调夏天的几个月。
化石扭曲的太阳能
尽管在太阳能发电厂中使用天然气可能会让太阳能风扇失望,但现实是,化石燃料将在未来很长一段时间内投入使用,尽管它们的作用将比现在小得多。同时,考虑到即使在许多工业化国家,用于家庭取暖的柴火历史仍未结束。
在这种情况下,Shams 1说明了如何将化石燃料与可再生能源一道保守地部署。该工厂的运营许可证将其每年可燃烧的天然气量限制在600,000 Btu,并且在2015年能够在限制范围内运行良好。
总体而言,Shams 1展示了可再生能源设施并非千篇一律,而是可以量身定制以利用每个站点或地区的特定资源,从而为减少石化燃料的使用提供另一条途径,从而产生更大的效果。
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蒂娜·凯西(Tina Casey)的所有照片。
*“ Shams 1”巡回演唱会以Masdar的身份参加了CleanTechnica的活动清单,以参加2016年阿布扎比可持续发展周,这是我们将为此活动提交的一系列报告中的第一篇。
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