點(diǎn)聚焦菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)性能評(píng)估

沙特國(guó)王大學(xué)KSU此前開發(fā)了一種點(diǎn)聚焦菲涅爾太陽能集熱器（PFFC），這種技術(shù)可能會(huì)幫助克服菲涅爾熱發(fā)電技術(shù)運(yùn)行溫度較低的這一缺陷，使其工作溫度達(dá)到500攝氏度以上。  　　KSU稱，這種點(diǎn)聚焦菲涅耳集熱器可提供高效低成本的太陽能集熱解決方案，Desertec基金會(huì)公開對(duì)該項(xiàng)技術(shù)表示肯定。為此建設(shè)的實(shí)驗(yàn)原型機(jī)也正在該校進(jìn)行示范和測(cè)試。 　　這種技術(shù)在沙特可滿足特定的需求，如零碳發(fā)電、海水淡化、工業(yè)用熱、區(qū)域供冷和空氣調(diào)節(jié)等。 　　PFFC利用安裝在旋轉(zhuǎn)平面上排成一列列的方形平面鏡跟蹤太陽并將太陽光反射至點(diǎn)聚焦熱量接收器上，與傳統(tǒng)的線聚焦真空管菲涅爾集熱技術(shù)有明顯區(qū)別。 　　KSU機(jī)械工程學(xué)院主席Hany Al-Ansary教授認(rèn)為，PFFC可以實(shí)現(xiàn)200~300倍的聚光比，比塔式要低，但比槽式要高。但他認(rèn)為相對(duì)塔式來說，這種系統(tǒng)的反射鏡離接收器的距離更近，可減少聚焦難度和太陽光的大氣衰減。 　　平面鏡 　　從很多方面來看，PFFC都類似于碟式聚光器，但事實(shí)上其是由平面鏡組成的聚光系統(tǒng)，平面鏡的制造更加簡(jiǎn)單，成本也更加低廉。這相對(duì)碟式鏡的制造在成本上更具優(yōu)勢(shì)。 　　Al-Ansary解釋稱，所有的組件都能輕易制造，組件組裝十分簡(jiǎn)易，所有的鏡子都是平的，所有的連接都是標(biāo)準(zhǔn)的，一般的技術(shù)工人就可以組裝這些反射鏡。接收器的設(shè)計(jì)也十分簡(jiǎn)單。 　　在跟蹤控制方面，其在設(shè)計(jì)上采用兩種標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，分別對(duì)反射鏡系統(tǒng)的方位角和高度角進(jìn)行控制。電機(jī)被置于反射鏡系統(tǒng)下方，以抵御沙塵和灼熱天氣對(duì)其的影響，延長(zhǎng)使用壽命。 　　所有這些都意味著PFFC的設(shè)計(jì)可以輕易地被組裝和維護(hù)，不需要高技能的工人，各種組件的原材料也十分容易獲得。這將有利于降低系統(tǒng)的成本。 　　事實(shí)上，KSU團(tuán)隊(duì)的其中一個(gè)目的就是研究一種可以形成本土化基礎(chǔ)的CSP技術(shù)，即最大程度地利用本土制造能力和技術(shù)能力完成CSP的部署和應(yīng)用。 　　這種技術(shù)的更進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是其高度模塊化的特點(diǎn)，Al-Ansary說：“如果我們要將其應(yīng)用于大規(guī)模電站，有兩種選擇，我們可以復(fù)制這些小的模塊，也可以建設(shè)大的模塊，不論如何，最終都可得到你所需要的規(guī)模。” 　　該技術(shù)的原型機(jī)正在KSU測(cè)試，其采用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)，Al-Ansary相信這種高聚光比的設(shè)計(jì)使其也可以采用熔鹽作為介質(zhì)，在500攝氏度到600攝氏度之間的溫度下運(yùn)行。這使得PFFC可以適用于熔鹽儲(chǔ)熱。 　　更大的原型 　　KSU未來將對(duì)接收器開展更多的研究，在未來三到六個(gè)月內(nèi)建設(shè)一個(gè)更大的原型機(jī)，來確定建設(shè)更大規(guī)模的系統(tǒng)是否存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問題。 　　同時(shí)還要對(duì)跟蹤系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行測(cè)試，歐洲太陽能熱發(fā)電協(xié)會(huì)ESTELA主席Luis Crespo認(rèn)為，如果要擴(kuò)大規(guī)模，也是簡(jiǎn)單的。但由于其接收器的焦點(diǎn)較小，如果做大規(guī)模，其跟蹤系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)可能更加復(fù)雜。 　　KSU也將嘗試現(xiàn)在的測(cè)試系統(tǒng)是否可以與蒸汽發(fā)生器直接相連來提供工業(yè)蒸汽用熱。 　　目前的原型測(cè)試采用的是6米*6米的熱量接收器，被置于反射鏡系統(tǒng)以上8米處。如果將系統(tǒng)規(guī)模做大，將增加接收器到反射鏡系統(tǒng)的距離，這可能會(huì)降低設(shè)計(jì)效率。 　　Al-Ansary宣稱這一概念已經(jīng)吸引了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，除了Desertec，產(chǎn)業(yè)界的多位觀察家都對(duì)PFFC的這一概念表示看好。 　　Lux研究公司的一位研究助理Edward Cahill表示：“CSP面對(duì)的主要挑戰(zhàn)是如何使其更加高效，最好的方法就是增加運(yùn)行溫度。我在了解到PFFC這種技術(shù)后，首先出現(xiàn)在我腦海中的是其能夠獲得更高的溫度，這是它的一大優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)目前面臨的障礙應(yīng)該是跟蹤控制系統(tǒng)，如何將眾多小的反射鏡進(jìn)行精準(zhǔn)定位。”