光热发电技术是中东海水淡化之选？
发布者：本网记者Robin Crystal | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 12644查看 | 2013-04-28 10:31:00
CSPPLAZA光热发电网报道：在快速发展的海湾地区的多个国家，对淡水的需求在持续增加，目前大约有超过90%的新鲜淡水资源须来自于海水淡化，以满足其工农业和民用需求。太阳能热发电技术是否可以成为其潜力巨大的海水淡化产业的能源选择呢？
图：海水淡化厂都建于沿海
海水淡化是高耗能产业，目前海湾国家所用的能量绝大多数依然为化石能源，她们需要改变依赖不可再生的化石能源来满足日益增加的淡水需求的局面。
太阳能海水淡化
常规海水淡化方法大体上可分为两大类：一类是热法，以热源驱动将海水蒸馏，如多级闪蒸、多效蒸馏、蒸汽压缩法；另一类是膜法，是以电能或压力为驱动的渗透/反渗透过程，如电渗析、反渗透法。除此之外，还有冷冻法、溶剂萃取法、水合物法、离子交换法、露点蒸发法等等，其中反渗透法、多级闪蒸、多效蒸馏的应用较广。
常规的海水淡化方式以化石燃料或电力为能源，能源消耗巨大，生产3500万吨淡水需要消耗3.5亿吨原油。同时化石燃料燃烧还会向环境释放大量的温室气体，破环环境和生态。
利用太阳能进行海水淡化由此成为一个热门产业。事实上，早在1872年，智利Las Salinas地区就建成了一个面积达4600平方米的太阳能盘式蒸馏器，日产淡水量达17吨，并成功运行至1910年，这是世界上第一个利用太阳能进行海水淡化的装置。其采用一个球面反射镜将阳光聚焦于一个铜制的海水沸腾器，产生的蒸汽从沸腾器中引人一个传统的水冷式凝结器, 并在那里得到淡水。
利用太阳能光伏和光热技术均可以进行海水淡化，光热技术主要以多效蒸馏、多级闪蒸、直接平板蒸馏等热法进行，光伏技术则主要以反渗透、电渗析等方式进行。
光热发电技术的独特属性在于，其不但可以提供电能，还可以提供热能，可以根据情况为海水淡化提供不同的能量来源。传统的光热技术由于温度较低，致使海水淡化的效率较低，利用光热发电技术，则可以完全解决这一问题。
西班牙PSA平台上建设有一个光热海水淡化实验装置，采用DSG槽式技术产出淡化水。科威特已建成了利用220平方米的槽形抛物面太阳能集热器及一个7000升的贮热罐，为多达l2级的闪蒸系统供热的太阳能海水淡化装置，每天可产近l0吨淡水。该装置还可在夜间及太阳辐射不理想的情况下连续工作，其单位采光面积每天的产水量甚至超过传统太阳能蒸馏器产水量的l0倍。
海湾国家的选择
阿布扎比的Masdar可再生能源公司将于今年开始建设一个可再生能源海水淡化项目，该公司的目标是到2020年建设一个全面采用可再生能源供能的海水淡化厂。
Masdar公司资产管理部总经理Mohammad Abdelqader El Ramahi说，“耦合可再生能源供能进行海水淡化可以保障我们的淡水供应，同时还可以利用我们的丰富可再生能源维护能源安全。”
他表示，Masdar公司目前正在进行关键的第一步研究，即验证利用不同的可再生能源技术进行商业化海水淡化项目开发的前景。
对于其今年即将开建的示范项目，由于目前尚未揭标，他没有透露投标方的信息，但他确定已有多个领先厂商对该项目表现出了投标兴趣。
Masdar的可再生能源海水淡化计划将分两个阶段实施，第一个阶段是关注海水淡化技术的进一步发展，Masdar希望找到更高效的、环境更友好的低成本海水淡化技术，第二阶段是将可再生能源与先进的海水淡化技术进行结合。
他表示，光热发电技术是一个可以考虑的技术路线，Masdar未来如果要开发海水淡化项目，将面向CSP产业的企业进行招标。
阿联酋不是唯一的一个对光热发电海水淡化感兴趣的海湾国家，卡塔尔环境与能源研究所(QEERI)最近已经完成了利用CSP技术进行热法海水淡化的深度研究。沙特的SWCC海水淡化集团是世界上最大的海水淡化企业，其此前也已经宣布将建设三个新的太阳能海水淡化厂，可能会采用光热发电技术。沙特的海水淡化项目开发不需要像电站项目开发一样经过特殊的授权，沙特阿美石油公司的太阳能工程经理Steven Meyers如是表示，该公司已经开始调研可再生能源应用于海水淡化的潜力。
难以取舍的选择
Steven Meyers的观点是，光热发电技术应用于沙特的海水淡化产业还将面临诸多挑战，因为海洋大气和沙尘中都含有较高的盐分并以气溶胶的形式存在，这些物质会对太阳辐照造成散射影响，降低DNI值，并对光热发电的相关设备产生腐蚀，削减设备的运行寿命，光热电站的运维成本也将因此大大增加。比如阿布扎比的Shams1电站的选址就距离海岸线有50多公里远。
Steven Meyers还称，另外一个问题是海水淡化对热源的温度要求不高，其需要的工作温度在80~120摄氏度之间，而光热发电技术可产出的蒸汽温度在300摄氏度以上，应用于海水淡化有点大材小用。事实上，一般的平板集热器或小型槽式集热器都应用于海水淡化更加适宜。
但如果真的想采用光热发电技术进行海水淡化，他建议开发商可以采用类似于传统能源海水淡化的形式，在发电的同时利用余热进行海水淡化。海水淡化厂一般都与发电厂进行配套，如果将热源的获取从传统化石能源转变为太阳能，原理是一样的，发电后的蒸汽余热可以用来进行海水淡化，如果增加储热系统，需要根据需求对电力和水处理能力进行设计。
如果将光热电站海水淡化项目建在内陆地区，将增加输水管线的巨额投资。因此海水淡化厂的选址一般都应近海，这对光热电站可能造成的腐蚀问题也必须予以考虑。Masdar发言人echoes Meyers就表示，将光热发电项目建设在海岸线附近会带来一些问题，光热电站项目最好选址于内陆，距海洋有一定的距离，以避免海洋的局部气候对光热电站造成的不利影响。
当然，也可考虑在内陆建设光热电站项目，通过电力输送采用电驱方法进行海水淡化，但事实上，如果单纯的利用光热发电的电力来进行海水淡化，又面临光伏发电等廉价可再生能源用电能进行海水淡化的竞争，其余热也不能得到有效利用。
如果光热电站在发电的同时，为海水淡化厂提供热能，其也需要靠近近海的海水淡化厂。看起来，这是一个很难取舍的问题，靠近海洋不利于光热电站运维，不靠近海洋又将增加额外输水投资，只提供电能又无法与光伏等再生能源发电竞争。
如果Masdar考虑利用CSP技术进行海水淡化，可能其主要看中的还在于光热发电的成熟储热技术。光热发电配置储热系统后可满足海水淡化厂的全天候运行，其拥有在夜间可以灵活提供热能和电能的能力，这或许是CSP应用于海水淡化的一大优势。
但现实依然面临的问题是，光热发电的成本还过高，其需要降至可与光伏等其它可再生能源相抗衡的地步才能获得更大发展空间，而且光热发电站必须依赖规模经济，至少建设50MW级以上规模的项目才具投资价值。这都是光热发电技术应用于海水淡化所面临的障碍。不但在海湾地区如此，在全球其它海水淡化市场，其问题也大致类同。
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