BrightSource:塔式电站太阳岛的创新优化技术
发布者:本网记者Crystal | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 4928查看 | 2016-07-12 18:00:00    
  CSPPLAZA光热发电网报道:“太阳岛技术将直接影响光热电站的成本收益,对整个电站的性能表现极其重要。” 日前,BrightSource公司高级副总裁 Joseph Desmond出席2016中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会,详细阐述了塔式光热电站太阳岛的创新优化技术。

  下面刊出的是他的发言全文,推荐全文阅读【根据速记和视频资料整理,请对照其发言PPT阅读,仅供参考】:


  早上好,非常高兴来到这里发言,昨天,有机会跟大家分享我们在伊万帕项目方面得到的经验教训,今天我要讲的是采用创新技术优化塔式电站的太阳岛并进一步削减成本。我的演讲重点讲下在伊万帕电站通过我们的经验所形成的下一代技术,还有我们正在做的项目。今天会讲到我们已经使用的光场布局软件,谈下升级版,低成本的定日镜设计,光场综合控制系统及专家系统。我也会详细讲一下我们的光场无线网络,接收器涂层,最后会讲下我们的熔盐吸热器和太阳能研发中心。

  光场布局是一个好的光场设计中容易被人忽视的一部分,要能够跟现有的地形相兼容。我们的软件可以使定日镜的摆放非常灵活,这样可以让我们在现有的地形内施工,并且也能够使出力最大化。我们也能够在光场内造一个“无打扰区”,规避施工过程和做业过程中必须要躲开的敏感动物栖息地或之前就已经存在的一些建筑。同时要指出的是该布局软件可以使太阳岛适用于不同坡度的地形。比如说在伊万帕项目中,我们也适应了6%的坡度。

  我们来看一下我们遇到的挑战。在阿沙利姆项目中,我们采用的是一种优化算法来决定定日镜的摆放位置,这种软件可以让我们使用不规则的现场,因为有的时候几乎不可能找到一个完全对称的地形。有了这样的软件,我们就可以利用一个政府所指定的场址,让它能够真正行得通,所以这个软件就帮助我们进行了优化。

  该软件能够追踪数以百万计的组件,在建设及其运行的过程中,我们能够了解光场内部所有的影响因素。在这里举一个伊万帕项目的例子。我们在这里造了一个驾驶区域,我们将定日镜纵向放置,可以满足维护的需要,从而可以使小型车辆和清洁设备穿行于光场中。当然了,这样的优化布局可以带来很多的好处,在这里大家可以看到,吸热气周围是平整的地形。在中午的时候,定日镜是朝北的。所有的优化在做的时候都是从集热器的角度进行优化的,虽然在之前的幻灯片中我们看到有驾驶区,但是如果站在吸热塔顶,往北看,这时我们看到的正是定日镜本来的样子,为什么这么做呢?这里有个图片是在下午站在吸热塔顶,从南看的景象。这样的优化布局能够实现每平米增加10%—15%的热量。

  我们之前提到了更低成本的定日镜设计能够带来的好处,这是今天我要跟大家所讲的第二个主题。我们在这里想实现的是最少的钢承载,想要实现现场架设梯次安装,这些定日镜距离地面两米,我们知道X、Y、Z的坐标,通过用这个信息作为软件的一部分,后面会跟大家介绍一下我们的软件。

  由于与塔有一定的距离,我们也会根据不同的距离有各种不同类型的焦距,可能是1000米,500米,或者是250米不等,这些焦距有高精度,待会儿也会跟大家介绍一下我们是怎么对其进行利用的。我们也听到了很多人对定日镜设计的一些观点。在右上角大家能够看到是伊万帕的定日镜,由两个镜子构成,在后面的支架上,我们也可以看到中间有一些空间。我想要在这里提醒大家,看一下这种技术和我们下一代技术之间的不同。但是我们的目标是要在光学效率以及在常规岛成本,包括维护之间达成一种平衡,因为定日镜需要用那个设备、通讯单元或其他电力连接件,大部件,进行维护。可以从地面接入,这个比顶部的设备需要更少的成本。光场的维护很关键。由于定日镜太小,就会有太多的驱动系统,会需要很多的控制件,而比较大的定日镜也要求更加昂贵的结构方面的支持。定日镜的设计也会影响建设时间,对持续运行和维护也有影响。

  在这里我们看到在伊万帕项目中,每个定日镜提供2.2千瓦的热量,年均几乎可以满足加利福尼亚一户家庭的需求。这里非常重要的是定日镜的安装,所有的这些图片都有一些偏斜,在后面大家会看到我们是怎么做的,这里大家可以看到是架线塔,架线塔被放在地面上,我们使用一个低冲击力的架线塔驱动器,这个程序就不需要地基和混凝土垫板了。这一可以让运行和保存结构完整性的设计能够帮助我们保证至少30年的寿命时限期,更为重要的是这个过程能够提供自然排水,而且能够避免腐蚀。在后面看到有一个山,虽然说伊万帕位于沙漠之中,这里也的确会经常下雨,当下雨的时候山上的沙石会从60度的斜坡上而来,速度会非常地快,当我们在建设三个月的时候,遭遇了17年一遇的洪水。所以这些架线塔被设计成能经受住底部周围的土壤。也能够保持结构的完整性。这种方法有几个好处,能够减少平整地面以及节省资金。我们最大限度地保留植被和自然特色。昨天我们提到了反射的问题,我当时也被问到这个问题。通过保留自然植被,我们就能够最大限度的减少沙尘的影响。我们看到这样的话伊万帕项目就能有更少的尘土。我们尽可能多的保留原来的地貌。我们在塔的位置处做到很精确。当我们做的时候,我们会将每一个洞进行向下振动,每一个洞离地两米深。定日镜会有不同的高度,但是总的来说都会打入两米深,而且我们的设备也会有运输工具,再去安装架线塔。我们用振动锤在这里向下振动。另外我们还有一些稳定设施,这里不用任何水泥,因为振动能够使土壤非常紧固。

     对于阿沙利姆项目,我们使用的是不同的技术,因为我们发现我们必须去适应当地土壤条件,根据当地土壤条件进行优化。阿沙利姆项目中,我们也想出办法让土壤适应沙漠环境。阿沙利姆的定日镜设计组装减少了空间。实际上是4面玻璃板。这种新设计有更少的组件,安装更简单。所以是不同的,成本更低,更结实,更加方便安装,它的面积比伊万帕定日镜大了25%,是4×5.2的面积。新的设计使得我们能够360度灵活旋转。也是能够自供电的。地貌也保持不变。这是建设中的阿沙利姆项目的架线塔。你可以看见水,塔的设计可以阻止偶尔的雨水或者下雪的积水。我们在以色列沙漠地区会遇到这样的天气。

     第三个要介绍的便是光场集成控制系统和我们的专家系统。提到集成控制系统,因为要对太阳能接收器表面上能源分布进行管理,就使用了实时定日镜瞄准和闭环反馈。在光场中,现场有天气系统。还有摄像头和红外照相机能够供我们就光场管理,对先进的算法进行实时反馈。在控制软件上有专有优化和控制软件。将项目的性能和效率最大化。专家系统能够实时地分析数据,为集成控制系统和操作人员在面对变化的情况时提出下一步的建议。比如像天气情况,或者是云的移动情况,或者是其他的一些情况发生变化的时候,能够有这样的系统来帮助持续地实现最优生产。

     这里是伊万帕太阳能吸热器的图片,它由三个组件构成,每一部分中间都会有个蒸汽发电机,蒸发气板每平米600千瓦,在顶部是一个再加热段,每平米300千瓦,底部是再加热板每平米150千瓦。我想要指出的是再加热板在阿沙利姆项目是没必要的,所以在阿沙利姆项目中没有设置再加热板,我们仅仅保留了核心关键的蒸发器板,非常的高效。

     接下来我要给大家介绍一下SPINCS是什么样子的,这是太阳能锅炉管理系统和红外线性能。中间是黄色的。这是个剖面图。在通量的底部可以看见每平米的千瓦数,右面的照片是数据收集的天气站的照片。我们本地和中央数据室进行数据提供,下面跟大家介绍一下更多的细节。

     这是我们使用激光扫描仪的方式。我们在使用激光进行最初校正及其持续校正的时候,GPS用于定位。我们有这样的一个定日镜场,它能给吸热器传送通量,让系统达到所需要的蒸汽温度和压力的等级。SFINCS软件在没有跟踪模式下时能够持续自动校正定日镜。这也是一种能够保持系统性能稳定的方法之一。

     这是吸热器。设计有些不同。但是大家可以感受一下它是怎
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