發(fā)布者:本網(wǎng)記者Alice | 來源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 7002查看 | 2014-02-24 11:28:00
雖然中東北非經(jīng)常被描述為一個地區(qū),即MENA,但其各國實際的地理環(huán)境比我們想象的還是有很大不同的,那么,具體哪些地區(qū)適合開發(fā)哪種光熱發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用呢?
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道:中東北非地區(qū)(MENA)各國的太陽能開發(fā)環(huán)境雖然有明顯的相似之處,但也有諸多不同之處,如海灣地區(qū)各國擁有充足的石油和天然氣資源,而北非地區(qū)的油氣資源相對貧乏,特別是在Maghreb地區(qū)(突尼斯、阿爾及利亞和摩洛哥三國所在地區(qū)的總稱)。
海灣地區(qū)擁有成熟的制造業(yè)和足夠多的油田,是高度工業(yè)化的地區(qū),基于這種現(xiàn)實,可以在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域推廣利用光熱發(fā)電技術(shù)。海灣地區(qū)因波斯灣而得名,由沿岸的伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯、巴林、卡塔爾、阿拉伯聯(lián)合酋長國和阿曼等8個國家組成。

圖:黃色區(qū)域為MENA地區(qū)各國
法國Areva太陽能公司全球銷售副總裁Jayesh Goyal表示,“在海灣地區(qū),你可以看到熱法海水淡化、輔助提高石油開采率(EOR)、區(qū)域供冷等多種工業(yè)蒸汽應(yīng)用市場,我認為光熱發(fā)電技術(shù)可以在這些領(lǐng)域發(fā)揮替代性作用。當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)是海灣地區(qū)大多數(shù)國家的傳統(tǒng)燃料利用產(chǎn)業(yè)是有補貼的低成本的,這讓太陽能的成本看起來更為昂貴。”
光熱電站開發(fā)的市場空間在于,MENA地區(qū)有無盡的沙漠具備開發(fā)光熱電站的環(huán)境氣候條件,這一點也被廣泛認可。但事實上并非這么簡單??ㄈ麪柎髮W(xué)副研究員、沙特阿美石油公司(Saudi Aramco)的前太陽能工程師Steven Meyers表示,“土地的可用性是MENA地區(qū)經(jīng)常討論的話題,一般的想法是由于當(dāng)?shù)負碛袕V闊的沙漠地帶,項目用地和選址可以很容易完成。但當(dāng)?shù)赝恋氐乃袡?quán)并不十分清晰,常常牽連到政府端的爭執(zhí)。這增加了土地利用的不確定性和獲得項目用地的困難度。”
各地區(qū)的太陽能輻照資源也存在差異,這也在一定程度上決定了不同的光熱發(fā)電技術(shù)的選擇。Meysers表示,“在如摩洛哥和沙特Tabuk這些高DNI輻照地區(qū),塔式技術(shù)可能更為適宜,因為當(dāng)?shù)氐目諝鉂穸仁亲钚〉?,空氣中的沙塵含量也是最小的。但在北非的沿海和海灣內(nèi)陸地區(qū),槽式和塔式技術(shù)均是合適的,但基于塔式技術(shù)急劇下跌的成本曲線,采用塔式技術(shù)在未來應(yīng)是更好的選擇”。
但Meysers也承認,最初的電站建設(shè)很可能還得從槽式開始,因為槽式技術(shù)更成熟,更易獲得銀行融資的認可,風(fēng)險更低。“在海灣地區(qū)的沿海地區(qū)建設(shè)具備經(jīng)濟可行性的帶儲熱的光熱電站,對槽式和塔式技術(shù)而言都是困難的,因為這里的DNI輻照水平較低,大多不超過1900kWh/m2/y?!?/div>
除了自然資源儲量和太陽能輻照資源的不同之外,MENA地區(qū)共同面臨的問題是水資源的缺乏,因此對于在MENA地區(qū)開發(fā)光熱電站而言,節(jié)約水資源是重要的考量要素之一?!霸谝粋€光熱電站中,如果采用水冷,水的消耗主要是在冷卻環(huán)節(jié)和反射鏡清洗方面,對于冷卻而言,我們建議采用空冷技術(shù),其耗水量僅是水冷耗水量的十分之一?!盙oyal表示。
技術(shù)考量
一般而言,采用何種聚光技術(shù)主要考慮目標(biāo)電站的類型和本地的地理條件。Meyers強調(diào),“中東地區(qū)典型的ISCC聯(lián)合循環(huán)電站位于海岸附近,蒸汽發(fā)生器需要與燃氣發(fā)電的蒸汽輪機足夠的近來降低系統(tǒng)集成的成本。菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)可以直接生產(chǎn)出450攝氏度以上的蒸汽,可以直接并入汽輪機?!?/div>
槽式技術(shù)是經(jīng)過最多驗證的受銀行融資認可的技術(shù),其也可以進行ISCC聯(lián)合循環(huán)電站的開發(fā),但槽式電站產(chǎn)出的蒸汽溫度一般低于400攝氏度,另需增加余熱回收蒸汽發(fā)生器,這可能將增加整體成本。
塔式技術(shù)可以生產(chǎn)出直接可以應(yīng)用于蒸汽輪機的過熱蒸汽,但其可能會帶來更高的熱能生產(chǎn)價格,同時會因海岸地區(qū)的空氣濕度較大和沙塵含量而造成性能衰減,菲涅爾也會受此影響,但相對更小一些,這些不利因素對槽式技術(shù)的影響最小。
“總的來看,要最輕易地實現(xiàn)太陽熱能和傳統(tǒng)化石熱能的集合,菲涅爾技術(shù)應(yīng)是更值得深入研究的,其理論上更適合于ISCC和混合電站,在北非和海灣地區(qū)有更好的適用性。”Meyers表示。
儲熱的選擇
儲熱技術(shù)已是一項成熟的技術(shù),可以在太陽能輻照資源較低的白天和夜晚通過該技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)持續(xù)供電。但對于部分國家,儲熱不僅僅是一個選擇。Meyers表示,“在沒有足夠多的和廉價的天然氣等化石能源的地區(qū),或者在電網(wǎng)系統(tǒng)較為脆弱的地區(qū),儲熱的價值就更顯突出。摩洛哥和該國太陽能管理機構(gòu)MASEN已經(jīng)開始通過其瓦爾扎扎特項目的建設(shè)證明這一點,沙特和沙特原子能和可再生能源城KA.CARE也已確定在未來的光熱發(fā)電項目開發(fā)中至少要配置4小時的儲熱系統(tǒng)?!?/span>
事實上,阿聯(lián)酋100MW的Shams1光熱電站就是一個例子,該電站沒有儲熱系統(tǒng),但阿聯(lián)酋的天然氣資源十分豐富且廉價,因此其采用了天然氣輔助來維持較長時間的運行。
“在擁有天然氣資源的國家,你有能力通過天然氣的應(yīng)用優(yōu)化聯(lián)合循環(huán)電站的性能,典型的情況是,當(dāng)環(huán)境氣溫較高時,燃氣發(fā)電的效率越低,而此時正是太陽能熱發(fā)電效率越高的時候,因此此時可以更多地采用光熱發(fā)電系統(tǒng)?!盙oyal表示。
ISCC的三重效益
混合發(fā)電是提高海灣地區(qū)和北非地區(qū)光熱發(fā)電技術(shù)在電力市場中的份額的有效途徑。ISCC電站在摩洛哥、阿爾及利亞和埃及地區(qū)也已有成功案例,科威特和沙特目前也正籌備建設(shè)類似的ISCC電站,科威特去年宣布計劃建設(shè)一個280MW的Al-Abdaliya光熱燃氣聯(lián)合循環(huán)電站,沙特則在去年年底發(fā)布了550MW的Duba 1光熱聯(lián)合循環(huán)電站招標(biāo)意向函。
各國之所以對ISCC電站感興趣,Meyers認為主要是因為其對光熱電站帶來的三重效益:“提高電站效率、與配套電廠共享公共基礎(chǔ)設(shè)施、降低投資風(fēng)險。“ISCC電站的光熱系統(tǒng)的CAPEX(一次性投資支出)與純光熱電站相比要低不少,使其可以在成本上與現(xiàn)在的光伏發(fā)電相競爭。”Meyers說道。
對于海灣地區(qū)國家等擁有豐富而廉價的化石燃料的國家,和像埃及那樣擁有豐富生物質(zhì)燃料的國家而言,他們對ISCC的概念更為感興趣,因為可以利用光熱發(fā)電技術(shù)更好地與當(dāng)前的傳統(tǒng)熱發(fā)電設(shè)施相互融合。另外,ISCC電站可以降低國內(nèi)的燃料消耗,反過來增加化石燃料的出口額,節(jié)約的化石燃料可以用于精煉出更多高價值的化工產(chǎn)品,同時多樣化其電力來源構(gòu)成。
但ISCC電站的選址需要審慎考慮。Meyers解釋稱,“一個需要關(guān)注的點是,海灣地區(qū)多數(shù)傳統(tǒng)熱電站的廠址位于海岸線附近,以滿足冷卻用水的需要,同時進行海水淡化。但光熱電站如果選址海邊將對集熱場造成不利影響,海邊的空氣濕度較高,空氣中高含量的氣凝膠也將對太陽能輻照強度造成削弱影響,空氣中的鹽分還可能對反射鏡造成腐蝕?!?/div>
總的來看,所有光熱發(fā)電技術(shù)都有優(yōu)點和缺點,在中東和北非地區(qū)利用這些光熱發(fā)電技術(shù)要針對各地區(qū)的實際環(huán)境條件考慮,具體選擇取決于選址、規(guī)模和應(yīng)用。但無論如何,投資成本和電站長期運行的可靠性是必須被考慮的重要因素。