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CSPPLAZA光熱發電網訊：據外(wai)媒消息，目(mu)前，來(lai)自丹麥(mai)奧(ao)爾(er)堡CSP公司的(de)(de)工程師們正(zheng)在積極開(kai)發、設計(ji)和優(you)化一(yi)種(zhong)非(fei)對稱太陽能吸熱器，這是歐洲PHOTON項(xiang)目(mu)的(de)(de)一(yi)部分，可與(yu)西(xi)班牙Tewer Engineering公司開(kai)發的(de)(de)一(yi)種(zhong)新型定(ding)日鏡配(pei)套。

根據測算，一旦(dan)該技術(shu)成功應用于商業化光(guang)熱(re)電(dian)站，可大(da)大(da)降低吸熱(re)器(qi)的制造(zao)成本，尤其(qi)是管材成本（降幅(fu)最高(gao)可達(da)42%左右），同時(shi)還將大(da)幅(fu)降低光(guang)場成本，并最終(zhong)有效提升(sheng)系(xi)統整(zheng)體效率(lv)和降低光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)成本。

該項研究得到(dao)了歐洲之星計(ji)劃的(de)資金支持和(he)丹麥創新基金的(de)資助，旨在獲得更具(ju)競爭力的(de)設計(ji)配置，使帶有外部熔鹽吸熱器的(de)塔式光熱系統(tong)的(de)安裝和(he)調試工(gong)作更加簡化和(he)優化。

為什么要采用非對稱設計？

目前常規采用熔鹽(yan)作為傳熱流體的塔式光(guang)熱電站的吸熱器為圓柱(zhu)體形狀，往(wang)往(wang)由(you)很(hen)多(duo)根約(yue)20米高(gao)的特殊管(guan)材排列組(zu)成，同時(shi)這(zhe)些管(guan)材的高(gao)度都是(shi)一(yi)樣的。

而非對(dui)稱吸熱器這(zhe)個(ge)新(xin)概念(nian)與常規吸熱器最大的(de)不同(tong)就(jiu)是(shi)不再是(shi)一個(ge)整體(ti)對(dui)稱的(de)圓柱體(ti)，組成吸熱器的(de)管材高度也(ye)不盡相(xiang)同(tong)【詳見下圖】。

為何要(yao)這么設計？研究人員發現，無(wu)論在(zai)北半(ban)球還是(shi)南半(ban)球，總有更多的太陽(yang)能來(lai)自南北其中一側，即：一個(ge)光(guang)場并(bing)不能將同樣數量(liang)的太陽(yang)能輻射通量(liang)均勻的傳送給吸熱塔。

下面這張太陽能(neng)輻(fu)射通(tong)量圖(tu)就清晰(xi)顯示出位于南(nan)半球(qiu)的一個50MWe塔式吸熱器所(suo)接(jie)收到的太陽能(neng)輻(fu)射通(tong)量的不(bu)對稱性(xing)。

奧爾(er)堡CSP的(de)(de)(de)研究人員發現，采(cai)用不對(dui)稱設計的(de)(de)(de)吸(xi)熱(re)(re)器(qi)可有效(xiao)減少產(chan)生相同(tong)電能所需要的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)，從(cong)而減小(xiao)光(guang)場(chang)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)。為此，他們利(li)用不同(tong)長度的(de)(de)(de)管板組成一個非對(dui)稱吸(xi)熱(re)(re)器(qi)，以更好地匹配吸(xi)熱(re)(re)塔周圍(wei)射入(ru)的(de)(de)(de)不均等的(de)(de)(de)太陽能通量(liang)。

奧爾(er)堡CSP的(de)熱(re)能和(he)工(gong)藝工(gong)程(cheng)師Stephanie Sigvert S?rensen不久前在(zai)韓國舉辦的(de)SolarPACES會議上(shang)詳(xiang)細分享了(le)(le)該(gai)技術，除了(le)(le)非對稱(cheng)吸(xi)熱(re)器設(she)計(ji)，與之(zhi)配(pei)合(he)的(de)定日鏡(jing)(jing)也采用了(le)(le)由光伏板供(gong)能等(deng)新型(xing)設(she)計(ji)（每個(ge)(ge)定日鏡(jing)(jing)內(nei)置了(le)(le)一個(ge)(ge)筆(bi)記本電(dian)腦(nao)大小的(de)光伏板和(he)電(dian)池單元，以為定日鏡(jing)(jing)工(gong)作提供(gong)動力）。

S?rensen表(biao)示，該項創新建(jian)立在如(ru)下(xia)理(li)念的基礎上：光場的輻射(she)通量是不(bu)(bu)對(dui)稱(cheng)的，為什么不(bu)(bu)讓吸熱器也不(bu)(bu)對(dui)稱(cheng)？以(yi)更(geng)好地適應射(she)入的太(tai)陽能量。

科研(yan)人(ren)員進(jin)一(yi)(yi)步研(yan)究發現，距離吸(xi)熱(re)塔很(hen)遠和很(hen)近的(de)定(ding)日鏡具有(you)較(jiao)(jiao)大的(de)優(you)化空間。S?rensen解釋說(shuo)，將用于反射陽(yang)光至(zhi)吸(xi)熱(re)器頂部和底部的(de)一(yi)(yi)些(xie)定(ding)日鏡去(qu)掉，可以有(you)效縮小傳熱(re)系統，即主要(yao)利用中間部分的(de)高太陽(yang)能通量(liang)密度區域(yu)，而(er)切斷通量(liang)密度較(jiao)(jiao)低(di)的(de)區域(yu)（低(di)于100kW/㎡）。同(tong)時對于吸(xi)熱(re)器制造商來說(shuo)，這樣做意味著需(xu)要(yao)更少的(de)材料。

總體目標：系統成本下降25%，年發電量增加5%

據悉(xi)，除了奧爾堡CSP和Tewer Engineering以外，還(huan)有其他(ta)三個合作伙伴(ban)也在(zai)參與該(gai)項目，旨在(zai)整體提升光熱電站效率(lv)和降低成本，其中PROTECH負(fu)(fu)責無線通信部(bu)分，Metsolar負(fu)(fu)責傳感器部(bu)分，Acciona則負(fu)(fu)責發(fa)電機(ji)組部(bu)分。

奧爾堡(bao)CSP在(zai)該(gai)項目主(zhu)要(yao)負責吸(xi)熱器（正(zheng)在(zai)申(shen)請“非對稱太陽能(neng)接收(shou)器”專利，EP1938236）的開發、設(she)計和優化，該(gai)吸(xi)熱器旨在(zai)與TEWER定日鏡配對。

同時，鑒于奧爾堡(bao)CSP在完(wan)整光熱系(xi)統開(kai)(kai)發(fa)(fa)方(fang)面積(ji)累了(le)豐富的商業化運營經驗（該公司(si)已成功開(kai)(kai)發(fa)(fa)了(le)澳(ao)大利(li)亞創新型Sundrop Farms海水溫室項目(mu)），該公司(si)還將協助Acciona開(kai)(kai)發(fa)(fa)蒸(zheng)汽發(fa)(fa)電系(xi)統。

據了解，上述五個合作伙伴(ban)的總體研究目標(biao)是將光熱系統(tong)成本降低25%，并將年(nian)發電量增加5%。

但與很多項目一樣，目前(qian)PHOTON計(ji)劃由于疫(yi)情大(da)流行而(er)被擱置(zhi)，該(gai)項研(yan)(yan)(yan)究正在(zai)(zai)(zai)等待最(zui)后的定(ding)日(ri)鏡測(ce)試(shi)(shi)。此前(qian)TEWER研(yan)(yan)(yan)發的定(ding)日(ri)鏡原型（見(jian)下圖）已經(jing)在(zai)(zai)(zai)馬(ma)德里進行了初步測(ce)試(shi)(shi)，現(xian)在(zai)(zai)(zai)測(ce)試(shi)(shi)仍在(zai)(zai)(zai)進行中，研(yan)(yan)(yan)究人(ren)員計(ji)劃在(zai)(zai)(zai)西班牙PSA平臺重新(xin)開放后進行進一步測(ce)試(shi)(shi)。

而據奧爾堡CSP項(xiang)目經理、機械(xie)工程(cheng)師Jens jorgen Falsig介紹，吸(xi)熱(re)器的改(gai)造(zao)工作主要(yao)是(shi)將一些(xie)管(guan)道變得(de)更短(duan)，而吸(xi)熱(re)器的實際制(zhi)造(zao)技術并不(bu)會改(gai)變，因此(ci)沒有(you)必(bi)要(yao)進行測(ce)試。他(ta)對此(ci)解釋道，我們(men)只(zhi)(zhi)對管(guan)道長度進行了優化。改(gai)造(zao)后(hou)吸(xi)熱(re)器內的各個(ge)面板(ban)(ban)有(you)不(bu)同(tong)的長度，并不(bu)是(shi)每個(ge)面板(ban)(ban)的管(guan)道都是(shi)20米，有(you)些(xie)可能只(zhi)(zhi)有(you)14米，所(suo)以制(zhi)造(zao)起來并不(bu)困難。

此外奧爾堡CSP進一步分(fen)(fen)析了100MW和(he)50MW兩種塔(ta)式電站不(bu)對稱吸熱器(qi)的(de)(de)制造區(qu)別(bie)，它們的(de)(de)主要區(qu)別(bie)是管道高(gao)度(du)會有所不(bu)同。100MW電站吸熱器(qi)的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)管道約為14-16米，而(er)非全(quan)部(bu)為20米；50MW電站吸熱器(qi)的(de)(de)部(bu)分(fen)(fen)管道高(gao)度(du)則將由(you)原(yuan)來的(de)(de)15米調整為6米或12米。

光場空間可縮小30%，管材成本最高可降42%

通(tong)過研(yan)究發現，上述所有(you)合(he)作伙伴(ban)的總(zong)體(ti)成本都將(jiang)(jiang)(jiang)有(you)所降低(di)(di)。據測算(suan)，采(cai)用該(gai)項設計(ji)EPC成本將(jiang)(jiang)(jiang)降低(di)(di)14%以上，電站總(zong)體(ti)效率將(jiang)(jiang)(jiang)提(ti)高約3%，同(tong)(tong)時LCOE將(jiang)(jiang)(jiang)降低(di)(di)13%以上，這意味著生產同(tong)(tong)樣數量的電力所需(xu)的太陽能將(jiang)(jiang)(jiang)明顯減少，而(er)100MW塔式電站對(dui)于光場(chang)的空間需(xu)求將(jiang)(jiang)(jiang)降低(di)(di)30%左右。

而與優化(hua)但對稱的(de)常規吸熱器(qi)相比，優化(hua)的(de)不(bu)對稱熔鹽(yan)吸熱器(qi)的(de)效率在兩種規模(mo)下都(dou)將提升1%左右。

據了(le)解，非對稱吸熱(re)器(qi)成(cheng)本(ben)(ben)下降(jiang)最(zui)多的(de)是(shi)在材料部(bu)分(fen)，鋼(gang)支(zhi)架、絕緣、跟蹤等方面用料都將顯著降(jiang)低，而在較小的(de)塔(ta)式(shi)系(xi)統(tong)中則更(geng)為明(ming)顯，因為較小的(de)光(guang)(guang)場具有更(geng)高的(de)光(guang)(guang)學效率。如(ru)(ru)果是(shi)100MW的(de)塔(ta)式(shi)電站，吸熱(re)器(qi)的(de)總(zong)成(cheng)本(ben)(ben)將可下降(jiang)13%以(yi)(yi)上，如(ru)(ru)果是(shi)50MW塔(ta)式(shi)電站，該成(cheng)本(ben)(ben)則將下降(jiang)20%以(yi)(yi)上。

就直接材(cai)料(liao)（管材(cai)）成本(ben)而言，100MW電(dian)(dian)站采用非對稱(cheng)吸(xi)熱器(qi)可(ke)(ke)節省(sheng)高達29%的材(cai)料(liao)成本(ben)，而50MW電(dian)(dian)站則可(ke)(ke)節省(sheng)高達42%。