大规模太阳能日照跟踪技术的研究
6) 可采用“脐式”聚光的方案,不仅省去了建设高大的集热塔的费用,同时也降低了聚光难度;能量收集装置安装在地面上与能量转换设备的距离很短,可大幅度降低热工质的使用量和循环成本,也有利于增加储热规模和装机容量等,为大容量的能量转换及后续并网运营创造了更良好的基础条件。
7) 有利于风-光互补技术方案的实施工业化(重型)日照跟踪设备抗风能力大于8级以上。利用高大的采光器架可以形成巨大的导流、汇流装置来大大提高“柱式”风力发电的功率,大幅度提高单位土地面积的发电量。
6 新技术实施的社会、经济意义众所周知,集约式、规模化转换利用太阳能是进一步降低太阳能使用成本的必由之路。采光环节是前端的、基础性的关键技术环节,是大规模光伏发电、光热发电、光热利用等利用途径都不可回避的技术关口。
工业化(重型)日照跟踪技术装备的研制采用自主创新的蓄能式结构设计,恒源式动力供给,液压扼流圈及无源式液压阻尼控制技术等;走大结构、重载荷的设计思路,大规模现场制做与安装调试等工艺技术路线,形成适合大规模太阳能电站使用的平台式的技术装备体系。从根本上解决太阳能采集环节中的低成本、规模化、高精度、稳定性之间的矛盾:①塔式聚光的定日场规模不能太大的瓶颈问题——超远程、反射式定焦聚光的精确性与稳定性的难题;②光伏发电,尤其是大规模聚光光伏的跟踪伺服成本、运营维护成本、聚光材料的老化问题以及散热、保洁等随动设施安装等一系列相互制约的问题。在电厂建设(定日场建设)、跟踪设备制造、运营维护和聚光材料使用等各个环节都能大幅度降低成本,延长其使用寿命。至少可节省整个项目2/3的投资和运营成本,使日照跟踪技术真正得以低成本的在太阳能利用的工程实践中大规模的应用,最终大幅度的降低太阳能的发电成本,促进太阳能利用的产业化、工业化、商业化的进程。
其现实的经济效益以普通光伏发电为例:双轴跟踪系统要比“不跟踪”或“单轴跟踪”有效接收日照的比率提高30%左右。这意味着在已有的光电转换的条件下,不用再有任何提高,就可以增加30%的收益。这是一个可观的数据,对整个电站系统的运营效益是不可忽视的,也足以使整个行业摆脱靠政策补贴的尴尬!
基于高精度、稳定的日照跟踪系统的聚光光伏要比普通平板式的电池板光伏发电还具有更大的成本效益优势。
根据测算:25×25平方公里的太阳能采光面积一年的发电量与一个三峡水电站的年发电量相当。而水电站淹没的是良田沃土,太阳能发电只需要占沙漠、戈壁或者盐碱地等不毛之地。40个这样规模的太阳能电站即可满足全国现有的用电。只要投资300-500亿。占用10×10平方公里的面积即可满足一个地级市的用电要求。从目前的行业技术发展情况来看,太阳能热发电是最有发展潜力的太阳能发电技术。塔式聚光的光热发电技术又具有:大规模采光的高聚光比、低环境成本、大容量的能量转换及后续并网运营技术成熟等优势而最具工业化的应用开发前景。而大规模的超远程反射式聚光暨定日场建设仍是其最狭窄的技术瓶颈,难以突破。
表1是各种太阳能电站形式的全产业链效益综合比较。
7 结束语
新技术开发成本低,效益高,是行业、市场亟须,开发风险小。虽然,太阳能的开发利用具有地域性、季节性的局限。但是对日照跟踪的需求,并以此来提高太阳能利用系统的整体效益,是在任何条件下都是首要的。或者说:只要有太阳能利用的场合就应该有日照跟踪设备的应用,因为它可再提高现有设备的
“发电能力”30%以上,因此其市场前景是无法估量的。
太阳能的利用是“低碳环保”的需要,更是未来人类社会的能源索取的主要方向之一,其利用的规模,在技术上完全取决于阳光采集面积的大小,而采光面积的大小完全取决于采光设施的尺寸规模,因此对日照跟踪设备的尺寸规模、随动跟踪重量等基本参数的要求是不会随着社会的发展、技术的进步而缩小的,相反会有逐渐增大的强烈需求。因此在可预见的未来,市场是不可能萎缩的。业界已经对新工业化(重型)日照跟踪技术及设备表现出了不可忍耐的渴望。必将得到业界及政府产业政策的大力支持。
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