光熱電站的冷卻及設備清洗過(guò)程需要大量用水，而光照條件好、適宜建光熱電站的地方通常都面臨著(zhù)水資源緊缺的挑戰，部分地區淡水價(jià)格甚至高于電價(jià)，這在一定程度上會(huì )影響光熱電站的運行效率。

雖然近年來(lái)光熱發(fā)電成本在不斷下降，但其在開(kāi)發(fā)和運維領(lǐng)域尚存在一些難題亟待解決，比如在一些缺水的地區開(kāi)發(fā)電站如何解決水資源短缺的問(wèn)題。目前，歐盟正在推進(jìn)名為MinWaterCSP和WASCOP的兩個(gè)研發(fā)項目以降低光熱電站對于水的需求量，致力通過(guò)研究一種由節儉型水噴頭和特制的轉子組成的反射鏡清洗裝置和優(yōu)化電站用水系統管理以幫助降低光熱電站用水。

圖：節水清洗車(chē)在清洗定日鏡表面

空冷水冷耦合的智能冷卻系統

來(lái)自法國原子能與可替代能源委員會(huì )（CEA）的熱工程師Delphine Bourdon表示，“同所有的熱機原理一樣，光熱發(fā)電是將熱能轉化為動(dòng)能進(jìn)而帶動(dòng)汽輪機做功發(fā)電。蒸汽在發(fā)電機的兩端溫差巨大，如果電站沒(méi)有配備冷卻系統，設備的運行效率將會(huì )迅速下降，組件也會(huì )被嚴重損壞。”

目前，水冷在電站中的使用中較為普遍。作為歐盟資助的WASCOP項目的協(xié)調員，Bourdon將在未來(lái)三年對冷卻系統進(jìn)行改進(jìn)來(lái)實(shí)現智能用水系統管理?？绽湎到y將作為主要冷卻方式全天運行以保證電站在安全工作溫度下運行。而水冷將會(huì )在電站滿(mǎn)負荷發(fā)電時(shí)使用，以增強冷卻效果，確保電站達到最佳運行效率。

kelvion控股有限公司研究與發(fā)展部主任Falk Mohasseb博士也認同智能優(yōu)化用水系統的思路，他負責協(xié)調MinWaterCSP項目，旨在研究先進(jìn)的冷卻和鏡面清潔技術(shù)。Falk Mohasseb聲稱(chēng)，相比水冷系統，MinWaterCSP提供的解決方案能使光熱電站的水蒸發(fā)損失下降75%-95%，蒸汽朗肯循環(huán)的效率提升2%。采用空冷系統的光熱電站在保持循環(huán)效率的前提下成本降低25%左右。同時(shí)，該項目正在開(kāi)發(fā)軸流風(fēng)扇，以滿(mǎn)足發(fā)電廠(chǎng)對氣流和靜態(tài)壓力的具體要求。

據Mohasseb博士介紹，軸流風(fēng)扇有可能會(huì )取代常規風(fēng)扇，“MinWaterCSP的定制風(fēng)扇將改進(jìn)常規風(fēng)扇的性能與效率，新型風(fēng)扇在實(shí)驗階段表現良好，實(shí)驗結果表明新型風(fēng)扇可將冷卻效率提高10%。”

此外，一個(gè)直徑7.3米的風(fēng)扇將在南非斯坦陵布什大學(xué)的校園里進(jìn)行測試。Mohasseb博士認為風(fēng)扇達到這樣的尺寸，將會(huì )面臨很多機械條件的限制，包括材料、機械振動(dòng)和特別是噪聲的限制，因此他認為大風(fēng)扇在市場(chǎng)上并不具備競爭力。

設置屏障和防塵反射鏡以阻斷灰塵

陽(yáng)光輻照資源好的地區往往也是灰塵彌漫的地區，為了不讓蒙塵的反射鏡影響電站運行效率，反射鏡需要定期進(jìn)行清潔。雖然在清潔上的用水遠不及冷卻用水，但它在純度上往往要求更高。

圖：反射鏡防塵將會(huì )為清洗節省大量用水

MinWaterCSP開(kāi)發(fā)的徑流水采集系統配合使用清潔機器人可用于清潔槽式和菲涅爾光熱系統的反射鏡，并使反射鏡清洗用水量減少25%。

WASCOP項目在西班牙南部地區和摩洛哥都進(jìn)行了圍墻和植被屏障試驗，旨在測試其是否可以阻斷灰塵接近鏡面。同時(shí)該項目合作伙伴也在進(jìn)行疏水涂層試驗，從而可以使通過(guò)障礙的灰塵也無(wú)法吸附在鏡面上。

WASCOP和MinWaterCSP的目標是通過(guò)結合智能冷卻和先進(jìn)的鏡面清潔措施，在未來(lái)幾年內減少光熱電站70%以上的用水需求。

原標題:歐盟研發(fā)智能冷卻及防塵技術(shù) 擬減少光熱電站70%用水需求