塔式光热电站如何降低眩光等光污染影响？
发布者：本网记者Crystal | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 6661查看 | 2014-09-07 18:49:00
CSPPLAZA光热发电网报道：Palen太阳能控股公司（PSH）是BrightSource与Abengoa太阳能共同组建的一个联合体，负责开发建设500MW的Palen塔式光热电站。Palen电站此前因环境问题一度遭遇加州能源委员会的核准推迟，至今该项目依然未能获得最终核准以启动后续工作。
该项目遭遇核准问题的主要障碍之一是塔式电站的强光强能量可能对鸟类的生存造成威胁、以及塔式电站产生的眩光问题对航空造成的负面影响的论调。
实际上，塔式电站成千上万面定日镜反射的强光和高聚集能量将杀死飞过该电站的鸟类等生物，这似乎已成为了美国开发塔式电站面临的一大问题。该问题在今年2月份新投运的392MW的全球最大装机的塔式电站Ivanpah项目上得到了实际体现，并由此引发了舆论层面的广泛抨击，有相关言论称Ivanpah电站至今为止已经杀死了28000只飞鸟，对生态环境问题造成了诸多不利影响。
图：Ivanpah电站
但Ivanpah电站的项目方对此并不能认同，他们认为该项目是可能造成鸟类死亡，但通过一系列的措施，可以尽最大可能地避免此类事件的发生，他们称目前已经解决了这一问题，主要通过一种新的控制定日镜的算法即可以实现。
Ivanpah项目方对上述数字不能苟同，他们表示，“在该电站运行的前六个月内，在Ivanpah电站3500平方英亩的场地上，实际上只有321只鸟或蝙蝠死掉，其中有133只因飞离集热塔的距离过近而被烤焦羽毛，被杀死的鸟大多数是小型鸟类，主要是各种蜂鸟和麻雀。”
采用人造的鸟类驱赶装置，Ivanpah项目目前正在进一步降低由此带来的鸟类死亡数量。事实上，驱鸟技术在航空工业上已经有诸多成熟应用，有很多种方案可以使各种鸟类不靠近某一特定区域，航空领域的成功经验可以借鉴以用于塔式电站的驱鸟事宜。
闪光和眩光问题
加州能源委员会对Palen电站的最近一次听证会在今年的8月初举办，他们对该项目的相似者Ivanpah电站进行了考察和相关的证据搜集，来衡量Palen电站是否将会对当地生态环境造成较大影响。
塔式电站采用大规模的定日镜反射阳光来收集热量，这些反射镜发出耀眼的眩光，客观上来看确实是一个需要注意的问题。392MW的Ivanpah电站已经运行了六个月之久，可以被用作一个参考电站来验证考量Palen电站的环境可行性，Palen电站从装机上要比Ivanpah高出20%还多，其单机装机规模将扩大到250MW，设置两个单独电站，这比Ivanpah电站的三独立机组设置要少一个，但单机规模要大很多。
为了使加州能源委员会通过核准Palen电站，PSH公司和加州能源委员会都同意对Ivanpah电站的眩光等级作精准测定。如果证实是很高的，PSH将必须提供解决方案来降低这种高眩光度造成的负面影响，否则该电站将不可能通过核准。
2013年8月份，美国联邦航空管理局收到2份匿名投诉，宣称航空飞行员被Ivanpah发电站的镜子反射的强光晃花眼睛，干扰了飞机的正常飞行。
Ivanpah电站在通过核准的时候，合作方当时也做过类似的眩光等级评估，美国Sandia国家实验室也参与了该项评估，“我们不得不进行一系列的模拟发光、闪烁和眩光的试验研究，因为彼时还没有一个实际的电站可以用于实际评估。”NRG能源公司发言人Jeff Holland表示。NRG公司持有Ivanpah电站的半数股权，目前还负责运维该项目。BrightSource和Google分别持有该项目30%和20%的股权。
首次眩光问题评估
今年早些时候，NRG对Sandia实验室的科学家Cliff Ho博士和他的团队发出邀请，来做一项新的研究来确定是什么导致了闪烁和眩光问题，以此来量化Ivanpah电站的光污染水平及其对人眼的危害。
今年7月份，上述研究成果被摘要上报给加州能源委员会，其中的观点指出，在不超过6英里的地方看Ivanpah电站的定日镜，对人眼造成的眩光影响是暂时的，不会造成永久性伤害。
Sandia的初始研究发现，虽然一些定日镜会引发眩光，但并不代表会造成危险。驾驶飞机从从35000英尺的高空经过该电站，对飞行员造成的影响并不是很严重的。
美国联邦航空管理局FAA称，在2014年的5月份，约12000班班次的航班从该电站15英里范围内的上空飞过，仅仅很少的飞行投诉被提交给加州能源委员会备案。其中多是在2013年8月份该电站进行调试时，当时对定日镜的方位校正比较频繁。在该电站今年2月份正式投运后就很少出现类似投诉了。
改变定日镜的待机算法
Ho博士和他的团队承认眩光问题的存在，定日镜在备用待机模式下的聚集焦点一般都被指向热量接收器的旁边，这很容易产生强眩光。他们的任务是找到一种减小眩光对视觉影响的方法，以进一步降低对航空业的影响。
在多番讨论后，他们和NRG以及BrightSource一起致力于实施相关的实验方案来降低眩光的影响。通过修订定日镜的待机位置算法，来分散定日镜的焦点范围，使定日镜的聚光强度降低，从而减少在待机模式下的眩光影响。
具体的方案是，在不同的方向定位一定数量的定日镜，而不是同时聚集于同一个焦点，事实上，在任何时候，塔式电站都有相当比例的定日镜处于待机备用模式。
为了测试这一控制实验的结果和效果，BrightSource的工程师对该电站的其中两个定日镜场进行了模式修订，Ho表示，他随之对该电站进行了另一个航空影响结果检测。
结果显示，新的控制模式产生了不同的结果，相对于此前，这一修订产生了很好的实际效果。眩光问题虽然依然可见，但仅仅出现在太阳在南部的部分时候。
“Ivanpah电站已经开始采用新的定日镜定位方案，并被实践证明是有效的”。BrightSource的工程师Gustave Buhacoff在上述冗长的听证会上宣布了这一结论，新的控制系统的运行可以应付一些可能出现的潜在问题。
Sandia的实际测试团队下个月就将完成实际的场地测试，他们将通过实际的检测数据来证明是否有些明显的变化发生。“抱着谨慎的态度，我们已经重新定位了一些定日镜，以使其在待机模式下产生最低的眩光影响度。”
实际上，自7月份以来，Ivanpah电站对待机备用模式下的定日镜已经进行了重新定位，使其不致于聚集过于集中而产生强光，这也减小了由此带来的鸟类伤亡事件的发生概率。
眩光问题是能解决的
Ho博士在Plaen电站的听证会上持乐观态度，他告诉加州能源委员会，“我十分有信心，如果与BrightSource的工程师Buhacoff在一起继续致力于该问题的研究，我们能够减小或清除眩光造成的视觉影响，同时提出一套高效的运维方案来执行这一计划。”
Buhacoff同时有更多缓解眩光问题的想法，但目前还没有进行下一步的实验研究，但他们都认为缓解这一问题是合理的并且是可以实现的。
对Palen电站的开发而言，一个完善的定日镜的定位和监控计划（HPMP）方案无论是在电站运行阶段还是建设阶段，都是需要的，PSH公司必须监控并设法减小眩光造成的负面影响。
对Ivanpah电站而言，更细致的工作是，他们必须确定对观察者而言，从哪个方位看更容易产生眩光问题，从而针对实际问题进行方位调整和解决方案的优化。
在上述听证会后，加州能源委员会的Jim Adams说，“定日镜的定位和监控计划”是凑效的，这针对塔式定日镜的眩光问题提供了一种有意义的解决方案。这些缓解措施应当被采纳执行。
Adams还推断说，“通过一系列措施的运用，Palen电站可能造成的眩光问题将被降至可以接受的水平之内”。而这将有望解决该电站核准面临的环评障碍，推进该电站的进一步实施。
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