光熱電站鏡面清洗：看似微不足道卻不容忽視的重要環節
來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 15400查看 | 2017-10-23 10:25:00
——光熱示范項目供應鏈關鍵產品設備系列報道之反射鏡清洗裝置篇
CSPPLAZA光熱發電網報道：由于光資源和土地原因，我國首批光熱示范電站項目地大多集中于風沙天氣嚴重且水資源相對缺乏的西北地區，相對惡劣的自然條件給鏡面的清潔帶來一定難度。而鏡面的潔凈度對于電站聚光效果卻至關重要，直接影響到光熱轉換效率及電站發電量，因此鏡面清洗是光熱電站運維過程中不容忽視的一部分。
常見的光熱電站鏡面清洗方式
目前，光熱電站中鏡面清洗的清洗工藝一般采用水投射、接觸式及機器人自動化三種方式。
國際領先的反射鏡清洗裝置制造商Albatros曾設計出一款槽式和塔式電站均適用的水投射式清洗車（詳情可見下列視頻）。這種清洗車較為傳統，采用人工駕駛噴水清洗的方案。相對而言，槽式鏡的清洗難度要大些，需要控制好上下兩把刷子的角度，此方法比較耗費水資源。據了解，類似的清洗車車身自備水箱，清洗篩帶遠紅外智能控制設備。
圖：人工駕駛的水投射式清洗車
已經投運4年多的中東地區規模最大的太陽能發電站阿聯酋Shams1光熱電站由于地處沙漠，鏡面清潔的難度和工作量要遠遠大于常規環境中建設的光熱電站。即便沒有沙塵暴襲擊，鏡面的清洗頻率也要頻繁很多。Shams1項目采用了接觸式的、可以自動清洗的機器人，這大大削減了電站的運維成本，保證了電站的運轉效率，這種方式對于國內一些地處風沙較大地區的光熱項目來說也具有一定借鑒意義。
圖：阿聯酋Shams1光熱電站采用的接觸式反射鏡自動清洗機器
在國際范圍內，針對采用平面反射鏡的塔式和菲涅爾電站來說，很多項目方選擇采用小型自動清洗機器人進行清洗，這種小型機器人無需人工駕駛，可沿鏡面自動運動進行清洗，位于西班牙裝機20MW的Gemasolar熔鹽塔式光熱電站就采用了由Sener設計的小型機器人來清洗鏡面（詳情見下列視頻）。
需要注意的是，從場地可通行程度上講，槽式光熱電站在鏡場回路建設時已經進行了較好的平整工作，便于機械化車輛進入，這也是其較塔式和菲涅爾突出的優勢。但是，由于槽式光熱電站系統的特殊結構，其反射鏡鏡面與集熱器為近距整體組裝成型，所以清洗工作會受一定的影響，同時也可能由于清洗操作不當而增加鏡面破壞幾率。
國產光熱發電專用清洗車供應商
由于我國尚未建成大型商業化光熱電站，此前建成的一些小型的光熱試驗回路多采用人工清洗的方法。而隨著中國光熱發電行業逐步走向商業化，除了一些國外清洗車產品代理商以外，一些有一定技術基礎的項目業主和相關廠商也開始專門研發光熱電站專用的清洗車產品，還有一些光伏電池板清洗車供應商也開始關注并欲積極開拓光熱發電清洗車市場。
申報項目成功入選中國首批光熱示范項目的浙江中控太陽能技術有限公司便曾成功研制出適用于塔式定日鏡的自動清洗機器人，可實現自主定位、自主導覽及自動避障，對其行進路徑上的定日鏡進行清洗，其清洗方式包含毛刷清洗、水洗、風洗等幾種可選方式，亦可將幾種清洗方式組合完成鏡面清洗功能。（如下圖所示）
主營叉車的鎮江蘇福機械有限公司通過持續的研發投入，成功研制出針對塔式平面反射鏡的太陽能定日鏡專用清洗車，目前已在國內部分項目上試用，效果良好。
圖：鎮江蘇福機械生產的定日鏡專用清洗車
此外，國內清洗車供應商寧波跨越太陽能板清洗車有限公司開發了一款可應用于塔式和槽式光熱電站的跨越式清洗車輛，采用高壓柔條刷滾水洗、高壓吹風和高壓除塵三種組合方式，具有整機結構簡單、操作控制方便、晃動損傷減輕、運行平穩高效、轉彎靈活方便及場地利用率高的特點，同時，該公司還自主研發了適用于沙漠等軟土地面的履帶式龍門清洗車。此外，針對西北地區寒冷條件下鏡面易結冰的現象，其還提出了采用暖風吹塵干洗的措施。（如下圖所示）
國內電站鏡面清洗成本將高于國外
由于每個光熱電站所在的項目地自然條件差異較大，因此鏡面的清洗頻率和方案要視電站自身和項目地情況而定。
與自然環境較好、空氣相對清潔的西班牙與美國相比，我國首批光熱示范項目所在地大多風沙問題較為突出，清洗頻率更高，用水量更大，相應的鏡面清洗成本也會增加。
但是，由于目前國內尚未建成大型商業化光熱電站，在運維方面也沒有實際的數據來明確鏡面清洗成本。對此，有業內人士表示，關于鏡面清洗在電站運維中的成本需要在示范項目投產兩年以后才能得出相應的數據。
節約鏡面清潔用水正受到多方重視
鑒于光熱發電技術近年來的迅猛發展勢頭和面臨的成本下降壓力，關于光熱電站各環節的技術創新也在全球范圍內積極展開，如何降低鏡面清潔用水和提升清潔效果也是其中一個重要課題。
據CSPPLAZA此前報道，由歐盟推進的旨在降低光熱電站需水量的WACSOP項目研究團隊曾開發一個測試模型來分析鏡面污染成因，該模型可計算在夜間待機的反射鏡在何種角度下可以最大程度的避免粘塵等問題，研究人員表示光熱電站應在規劃設計階段就嚴格控制對清洗用水的需求。
此外，WACSOP項目研究人員還開發了一種應用于光熱電站鏡面表層的傳感器系統，該系統可結合鏡面反射率、著污速度和接收器透射率等數據來綜合判斷鏡面和集熱管何時必須加以清洗。該系統可以優化清洗步驟并最大限度地減少太陽島的光損耗量，這些設備最多可節約25%的用水。
另外，同樣參與WACSOP項目的來自DLR的研究員Andreas Pfahl則在開發一種新型清潔工具，欲借助重力掠過鏡子表面以達到清潔目的，而清潔用水則是利用清晨凝結在鏡面上的露水。（如下圖所示）
除此之外，一些反射鏡廠商也在積極研發新型防塵或自清潔反射鏡。Rioglass開發的新的玻璃反射鏡的抗污涂層（自清潔）已經被成功地集成在玻璃熱彎鋼化工藝中，即將推向市場。
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