中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：和全球大多數(shù)已建成的光熱發(fā)電項(xiàng)目不同，Shams1光熱電站建設(shè)在真正的沙漠環(huán)境中的獨(dú)特性使其成為全球光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)史上的重要里程碑。
Shams1電站于2013年3月份投運(yùn)，其即將迎來(lái)投運(yùn)兩周年，根據(jù)目前的項(xiàng)目運(yùn)行情況來(lái)看，可以說(shuō)這個(gè)項(xiàng)目是成功的。
Shams1項(xiàng)目經(jīng)理將該電站稱為全球大規(guī)模光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)可以借鑒學(xué)習(xí)的關(guān)鍵里程碑項(xiàng)目。特別是對(duì)于在純沙漠地區(qū)開發(fā)建設(shè)的光熱電站而言，Shams1是一個(gè)很好的典型學(xué)習(xí)案例。
由于該項(xiàng)目建設(shè)于沙漠環(huán)境中。其主要面臨有三個(gè)方面的重要挑戰(zhàn)，即大風(fēng)、沙塵和水資源問(wèn)題。這也是在沙漠地區(qū)開建光熱電站可能面臨的一致難題。目前在西班牙和美國(guó)等地已建成的光熱電站中，還沒(méi)有一個(gè)的環(huán)境條件如Shams1這般惡劣，雖然也有不少項(xiàng)目建設(shè)在沙漠地區(qū)，但項(xiàng)目地的實(shí)際條件并非我們想象的典型的流沙覆蓋的地貌，而多為砂石和土等覆蓋的類沙漠地區(qū)，受流沙和沙塵暴的影響要較實(shí)際的沙漠小很多。
Shams1最大的不同之處即在于這是一座真正的建設(shè)在純沙漠區(qū)域的大型光熱電站，從這一角度來(lái)講其已創(chuàng)造了歷史。在全球很多地區(qū)，要將光熱電站更大規(guī)模地開發(fā)，可能必須考慮在類似Shams1所在地這樣的沙漠地區(qū)進(jìn)行開發(fā)，這將可以大大增加光熱電站的可開發(fā)利用面積。
Shams1項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)由此看來(lái)更為可貴。在該電站面臨的最大環(huán)境問(wèn)題即大風(fēng)問(wèn)題上，Shams1采用了建設(shè)擋風(fēng)墻以削減風(fēng)的能量的方案。當(dāng)?shù)仡l繁的大風(fēng)有時(shí)能達(dá)到颶風(fēng)級(jí)別，將可能對(duì)反射鏡系統(tǒng)造成破壞。這對(duì)于光伏發(fā)電項(xiàng)目同樣需要注意，特別是采用薄膜電池技術(shù)的光伏電站可能更易受其影響。
圖：Shams1電站的擋風(fēng)墻
沙漠地區(qū)的大風(fēng)有時(shí)候難以預(yù)測(cè)，難以通過(guò)自然或人工干預(yù)的方式主動(dòng)減小風(fēng)的侵襲。風(fēng)中夾雜著的沙子顆粒在高速流動(dòng)中極易對(duì)反射鏡造成破壞，出現(xiàn)鏡面刮花這類常見缺陷后將降低反射鏡的反射率和光學(xué)效率。此時(shí)通過(guò)被動(dòng)的方式即設(shè)置擋風(fēng)墻就成為必須，Shams1電站采用的擋風(fēng)墻高達(dá)7米，可以有效降低風(fēng)速，減小其對(duì)數(shù)量眾多的集熱器系統(tǒng)的破壞。在2014年經(jīng)歷的數(shù)次沙塵暴襲擊中，僅有不超過(guò)30面反射鏡被損壞。這對(duì)于建在沙漠中的Shams1項(xiàng)目而言，損毀率已經(jīng)十分低了，圍繞于電站四周的擋風(fēng)墻對(duì)此起到了重要作用。項(xiàng)目采用的是Flabeg的非鋼化反射鏡。
同時(shí)，沙塵襲來(lái)后將對(duì)反射鏡的清潔度造成嚴(yán)重影響，這對(duì)于沙漠中的光熱電站而言，鏡面清潔的難度和工作量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)環(huán)境中建設(shè)的光熱電站。即便沒(méi)有沙塵暴襲擊，鏡面的清洗頻率也要頻繁很多。Shams1項(xiàng)目采用了可以自動(dòng)清洗的機(jī)器人，這大大削減了電站的運(yùn)維成本，保證了電站的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
對(duì)于沙漠中的水資源緊缺問(wèn)題，Shams1電站采用了空冷系統(tǒng)，年節(jié)約耗水量達(dá)200萬(wàn)加侖?？绽湎到y(tǒng)正成為在沙漠地區(qū)開發(fā)光熱電站的主流選擇，雖然采用空冷技術(shù)，將需要消耗大量廠用電，這將間接拉高度電成本，同時(shí)其冷卻效果也并不太好。但在中東、中國(guó)西北部的沙漠戈壁等地區(qū)開發(fā)光熱電站，很多時(shí)候會(huì)面臨水資源短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，采用空冷將成為不得已的選擇。
Shams1電站在2014年的年實(shí)際發(fā)電量達(dá)到了近2.15億度，而設(shè)計(jì)發(fā)電量為年發(fā)電量1.93億度，實(shí)際發(fā)電能力超出預(yù)期約12%。這一結(jié)果雖然一方面歸因于其采用了當(dāng)?shù)亓畠r(jià)的天然氣來(lái)進(jìn)行補(bǔ)燃，但綜合來(lái)看其實(shí)際表現(xiàn)依舊超出了預(yù)期。
更多其它的光熱發(fā)電項(xiàng)目正開始借鑒Shams1項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，如SolarReserve和ACWA將在南非開發(fā)的100MW的Redstone熔鹽塔式光熱電站，已確定將采用空冷系統(tǒng)來(lái)最小化水資源消耗。
圖：Shams1項(xiàng)目的天然氣輔助加熱器系統(tǒng)
在Shams1電站開始部署開發(fā)之時(shí)，可能是考慮到項(xiàng)目地廉價(jià)的天然氣資源，而未給這一大型光熱電站配備儲(chǔ)熱系統(tǒng)。實(shí)際上該項(xiàng)目確實(shí)燃燒了大量天然氣來(lái)維持系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，從這一角度來(lái)看這個(gè)電站也類似于一個(gè)ISCC聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目。在天然氣資源豐富而廉價(jià)的中東，燃燒天然氣相對(duì)配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)而言更具經(jīng)濟(jì)性，至少目前來(lái)看是如此。
Shams1電站也被認(rèn)為是全球最昂貴的光熱發(fā)電項(xiàng)目之一，其總投資超過(guò)6億美元，相對(duì)于零儲(chǔ)熱配置的光熱電站而言，這一投資相對(duì)較高，但從該項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)情況來(lái)看，這一投資具有其合理性，真實(shí)的沙漠環(huán)境，惡劣的自然條件等都會(huì)增加項(xiàng)目的各種建設(shè)和運(yùn)維支出。
無(wú)論如何，Shams1最大的標(biāo)志性意義在于這是全球第一個(gè)真正意義上的沙漠光熱電站，而且其取得了成功，這對(duì)光熱發(fā)電項(xiàng)目的未來(lái)開發(fā)具有重要意義！
原標(biāo)題:建設(shè)在真正的沙漠環(huán)境中的Shams1光熱電站
