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提升光熱電站內部收益率,首先要做好這兩項工作
發布者:本網記者Zoe | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 5992查看 | 2018-03-08 15:15:00    
  CSPPLAZA光熱發電網報道:近日,數項最新研究顯示,光熱電站如果能在設計和建設階段提前做好決策和規劃,就可以持久有效地降低運維成本,提高利潤。

  根據華北電力大學相關研究人員此前所做的“中國光熱電站成本效益分析報告”,如果運維成本下降20%,塔式、槽式和菲涅爾式三種技術路線光熱發電站的內部收益率可分別從12.33%、11.72%和11.43%提高至13.41%、12.79%和12.49%。

  而參考現有的工程估算和新近擬建的項目,國際可再生能源機構(IRENA)預測,光熱電站的運維成本從20美元/MWh到40美元/MWh不等。因為不涉及燃料成本,運維成本只包括兩個方面:保險費用(每年的成本大約是初期投資的0.5%-1%)和維護費用(主要涉及反射鏡的清洗和更換)。

  Exera能源公司的運維主管Juan Manuel Medel在接受媒體采訪時表示,降低運維成本的唯一方法是做好電站的維護工作。降低維護成本的一個方法是使用預測分析軟件,另一個是在設計電站時,盡量讓清洗成本最小化。

  定日鏡大小和排列精度至關重要

  未來光熱電站的維護成本會受到電站技術路線、定日鏡(或反射鏡)尺寸大小和排列精度的影響。意大利帕多瓦大學工業工程系教授Giovanni Manente就在研究中發現,線性菲涅爾電站的反射鏡占整個太陽島面積的60%-70%,槽式系統占33%,相比來說菲涅爾反射鏡更容易被接觸到,維護成本也就更低。

  定日鏡的排列精度也同樣重要。2016年,全球裝機最大的光熱發電項目Ivanpah光熱電站的三號塔曾發生一起小型火災,導致電站事故之后一個多月的發電量降低了三分之一,而火災發生的原因正是定日鏡的排列出現偏差,聚焦的強大光束射向了集熱塔的2/3高度約300英尺(約91米)處,最終引起電線起火并導致蒸汽管道等相關設備受損。因此Medel強調,在可再生能源領域,生產延遲是不可逆轉的損失,因此運行人員必須采取主動,有效預測維護中可能出現的問題,確保電站保持良好的狀態。

  南非斯泰倫博斯大學的工程教授Arvind Sastry Pidaparthi在最新的研究報告中指出,選擇合適的定日鏡尺寸是降低塔式光熱電站固定維護成本的的關鍵因素。根據他此前在SolarPACES 2013年發表的一項研究結果,如果考慮到組件、安裝和檢測和運維的因素,定日鏡最佳尺寸應為140㎡。此后通過研究美國國家可再生能源實驗室(NREL)開發的成本模型以及他自己設計的南非配備8小時儲熱系統的100MW光熱電站的成本模型,Pidaparthi得出結論:定日鏡的最佳面積大小大約為115.56㎡。

  按照美國國家可再生能源實驗室(NREL)的成本模型,如果一個塔式電站配備8709臺定日鏡,每臺148㎡,那么該電站每年的維護成本就是1064萬美元。而在Pidaparthi的成本模型中,一個電站如果配備8131臺定日鏡,每個面積為115.56㎡的話(總面積939618.36㎡),所需的維護人員與更大的鏡場相同,也需11人,但每年的維護成本僅為811萬美元。而如果總體規模類似,定日鏡的尺寸越小,所需的數量就越多,從而需要更多的維護人員,成本也就更高。比如,單臺定日鏡尺寸43.33㎡,總數量21,679臺的鏡場(總面積939351.07㎡),每年需要12個維護人員,每年的維護成本為827萬美元。

  鏡面清洗如何安排?算好時間最關鍵

  IRENA發布的2017年可再生能源發電成本報告顯示,光熱電站最大的費用支出板塊是鏡面清洗,包括用水成本、因鏡面破損導致的反射鏡和集熱管更換。

  反射鏡的清潔度直接影響反射鏡的反射率,并最終影響著光熱電站的發電量。《國際可持續與綠色能源》雜志上月發表的一篇關于美國路易斯安那州槽式試驗電站的維護報告指出,如何用更經濟有效的方式保持鏡面清潔是光熱技術面臨的最大挑戰。

  西班牙研究人員之前的一項研究發現,最有效的清洗方式是使用去離子水和刷子,雨季的平均清洗效率是98.8%,旱季則是97.2%。路易斯安那州槽式光熱電站在采用高壓清洗裝置時,就使用了去離子水和3M公司設計的一種頂端帶有超細纖維布料的請洗刷。這種清洗方式可將反射鏡的反射率恢復到最初性能的95.5%。

  此外,鏡面清洗的時間安排也至關重要,在電站規劃期間就可以著手計算,并確保在后期運行過程中定期更新。為了制定出一個成本效益最高的清洗計劃,路易斯安那州槽式光熱電站的工作人員設計了一個公式,并輸入一系列相關參數:反射鏡清洗間隔的最佳天數、每平方米的鏡面清洗成本、反射鏡的光學效率、每平方米鏡面平均每天可接收的太陽能、鏡面腐蝕率占反射率恢復值的百分比、當地度電成本等。

  在路易斯安那州,反射鏡清洗最大的時間間隔是114天,每年大約三次。2017年7月,這里每度電是0.092美元,比西部的幾個州都要低。在加州,度電成本為每度電0.177美元,反射鏡清洗的相隔時間是82天。因此,每次清洗間隔的時間長一些,有助于降低成本。

  盡管根據每個電站的不同情況結果會有所差別,但同樣的方法也可用來為其它電站制定最佳清洗計劃。

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