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光热电站镜面清洗:看似微不足道却不容忽视的重要环节

2017-10-23 10:25| 发布者: crystal| 查看: 698| 评论: 0|来自: CSPPLAZA光热发电网

  ——光热示范项目供应链关键产品设备系列报道之反射镜清洗装置篇

       CSPPLAZA光热发电网报道:由于光资源和土地原因,我国首批光热示范电站项目地大多集中于风沙天气严重且水资源相对缺乏的西北地区,相对恶劣的自然条件给镜面的清洁带来一定难度。而镜面的洁净度对于电站聚光效果却至关重要,直接影响到光热转换效率及电站发电量,因此镜面清洗是光热电站运维过程中不容忽视的一部分。

  常见的光热电站镜面清洗方式

  目前,光热电站中镜面清洗的清洗工艺一般采用水投射、接触式及机器人自动化三种方式。

  国际领先的反射镜清洗装置制造商Albatros曾设计出一款槽式和塔式电站均适用的水投射式清洗车(详情可见下列视频)。这种清洗车较为传统,采用人工驾驶喷水清洗的方案。相对而言,槽式镜的清洗难度要大些,需要控制好上下两把刷子的角度,此方法比较耗费水资源。据了解,类似的清洗车车身自备水箱,清洗筛带远红外智能控制设备。

     

图:人工驾驶的水投射式清洗车


  已经投运4年多的中东地区规模最大的太阳能发电站阿联酋Shams1光热电站由于地处沙漠,镜面清洁的难度和工作量要远远大于常规环境中建设的光热电站。即便没有沙尘暴袭击,镜面的清洗频率也要频繁很多。Shams1项目采用了接触式的、可以自动清洗的机器人,这大大削减了电站的运维成本,保证了电站的运转效率,这种方式对于国内一些地处风沙较大地区的光热项目来说也具有一定借鉴意义。

  图:阿联酋Shams1光热电站采用的接触式反射镜自动清洗机器

  在国际范围内,针对采用平面反射镜的塔式和菲涅尔电站来说,很多项目方选择采用小型自动清洗机器人进行清洗,这种小型机器人无需人工驾驶,可沿镜面自动运动进行清洗,位于西班牙装机20MW的Gemasolar熔盐塔式光热电站就采用了由Sener设计的小型机器人来清洗镜面(详情见下列视频)。
  


  需要注意的是,从场地可通行程度上讲,槽式光热电站在镜场回路建设时已经进行了较好的平整工作,便于机械化车辆进入,这也是其较塔式和菲涅尔突出的优势。但是,由于槽式光热电站系统的特殊结构,其反射镜镜面与集热器为近距整体组装成型,所以清洗工作会受一定的影响,同时也可能由于清洗操作不当而增加镜面破坏几率。

  国产光热发电专用清洗车供应商

  由于我国尚未建成大型商业化光热电站,此前建成的一些小型的光热试验回路多采用人工清洗的方法。而随着中国光热发电行业逐步走向商业化,除了一些国外清洗车产品代理商以外,一些有一定技术基础的项目业主和相关厂商也开始专门研发光热电站专用的清洗车产品,还有一些光伏电池板清洗车供应商也开始关注并欲积极开拓光热发电清洗车市场。

  申报项目成功入选中国首批光热示范项目的浙江中控太阳能技术有限公司便曾成功研制出适用于塔式定日镜的自动清洗机器人,可实现自主定位、自主导览及自动避障,对其行进路径上的定日镜进行清洗,其清洗方式包含毛刷清洗、水洗、风洗等几种可选方式,亦可将几种清洗方式组合完成镜面清洗功能。(如下图所示)


  主营叉车的镇江苏福机械有限公司通过持续的研发投入,成功研制出针对塔式平面反射镜的太阳能定日镜专用清洗车,目前已在国内部分项目上试用,效果良好。

  图:镇江苏福机械生产的定日镜专用清洗车

  此外,国内清洗车供应商宁波跨越太阳能板清洗车有限公司开发了一款可应用于塔式和槽式光热电站的跨越式清洗车辆,采用高压柔条刷滚水洗、高压吹风和高压除尘三种组合方式,具有整机结构简单、操作控制方便、晃动损伤减轻、运行平稳高效、转弯灵活方便及场地利用率高的特点,同时,该公司还自主研发了适用于沙漠等软土地面的履带式龙门清洗车。此外,针对西北地区寒冷条件下镜面易结冰的现象,其还提出了采用暖风吹尘干洗的措施。(如下图所示)


  国内电站镜面清洗成本将高于国外

  由于每个光热电站所在的项目地自然条件差异较大,因此镜面的清洗频率和方案要视电站自身和项目地情况而定。

  与自然环境较好、空气相对清洁的西班牙与美国相比,我国首批光热示范项目所在地大多风沙问题较为突出,清洗频率更高,用水量更大,相应的镜面清洗成本也会增加。

  但是,由于目前国内尚未建成大型商业化光热电站,在运维方面也没有实际的数据来明确镜面清洗成本。对此,有业内人士表示,关于镜面清洗在电站运维中的成本需要在示范项目投产两年以后才能得出相应的数据。

  节约镜面清洁用水正受到多方重视

  鉴于光热发电技术近年来的迅猛发展势头和面临的成本下降压力,关于光热电站各环节的技术创新也在全球范围内积极展开,如何降低镜面清洁用水和提升清洁效果也是其中一个重要课题。

  据CSPPLAZA此前报道,由欧盟推进的旨在降低光热电站需水量的WACSOP项目研究团队曾开发一个测试模型来分析镜面污染成因,该模型可计算在夜间待机的反射镜在何种角度下可以最大程度的避免粘尘等问题,研究人员表示光热电站应在规划设计阶段就严格控制对清洗用水的需求。

  此外,WACSOP项目研究人员还开发了一种应用于光热电站镜面表层的传感器系统,该系统可结合镜面反射率、着污速度和接收器透射率等数据来综合判断镜面和集热管何时必须加以清洗。该系统可以优化清洗步骤并最大限度地减少太阳岛的光损耗量,这些设备最多可节约25%的用水。

  另外,同样参与WACSOP项目的来自DLR的研究员Andreas Pfahl则在开发一种新型清洁工具,欲借助重力掠过镜子表面以达到清洁目的,而清洁用水则是利用清晨凝结在镜面上的露水。(如下图所示)


  除此之外,一些反射镜厂商也在积极研发新型防尘或自清洁反射镜。Rioglass开发的新的玻璃反射镜的抗污涂层(自清洁)已经被成功地集成在玻璃热弯钢化工艺中,即将推向市场。

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