中東北非各國不同的光熱發電技術選擇
發布者：本網記者Alice | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 7327查看 | 2014-02-24 11:28:00
雖然中東北非經常被描述為一個地區，即MENA，但其各國實際的地理環境比我們想象的還是有很大不同的，那么，具體哪些地區適合開發哪種光熱發電技術和應用呢？
CSPPLAZA光熱發電網報道：中東北非地區（MENA）各國的太陽能開發環境雖然有明顯的相似之處，但也有諸多不同之處，如海灣地區各國擁有充足的石油和天然氣資源，而北非地區的油氣資源相對貧乏，特別是在Maghreb地區（突尼斯、阿爾及利亞和摩洛哥三國所在地區的總稱）。
海灣地區擁有成熟的制造業和足夠多的油田，是高度工業化的地區，基于這種現實，可以在工業應用領域推廣利用光熱發電技術。海灣地區因波斯灣而得名，由沿岸的伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯、巴林、卡塔爾、阿拉伯聯合酋長國和阿曼等8個國家組成。
圖(tu)：黃色區(qu)域為MENA地區(qu)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，你可以看到熱法海水淡化、輔助提高石油開采率（EOR）、區域供冷等多種工業蒸汽應用市場，我認為光熱發電技術可以在這些領域發揮替代性作用。當前面臨的挑戰是海灣地區大多數國家的傳統燃料利用產業是有補貼的低成本的，這讓太陽能的成本看起來更為昂貴。”
光熱電站開發的市場空間在于，MENA地區有無盡的沙漠具備開發光熱電站的環境氣候條件，這一點也被廣泛認可。但事實上并非這么簡單。卡塞爾大學副研究員、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地區經常討論的話題，一般的想法是由于當地擁有廣闊的沙漠地帶，項目用地和選址可以很容易完成。但當地土地的所有權并不十分清晰，常常牽連到政府端的爭執。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電技術的選擇。Meysers表示，“在如摩洛哥和沙特Tabuk這些高DNI輻照地區，塔式技術可能更為適宜，因為當地的空氣濕度是最小的，空氣中的沙塵含量也是最小的。但在北非的沿海和海灣內陸地區，槽式和塔式技術均是合適的，但基于塔式技術急劇下跌的成本曲線，采用塔式技術在未來應是更好的選擇”。
但Meysers也承認，最初的電站建設很可能還得從槽式開始，因為槽式技術更成熟，更易獲得銀行融資的認可，風險更低。“在海灣地區的沿海地區建設具備經濟可行性的帶儲熱的光熱電站，對槽式和塔式技術而言都是困難的，因為這里的DNI輻照水平較低，大多不超過1900kWh/m2/y。”
除了自然資源儲量和太陽能輻照資(zi)源的(de)不(bu)同之外，MENA地區共(gong)同面臨(lin)的(de)問題是水(shui)資源(yuan)的缺乏，因此對(dui)于在(zai)(zai)MENA地區開發光熱(re)電站而言，節約水(shui)資源(yuan)是重要的考量要素(su)之(zhi)一。“在(zai)(zai)一個(ge)光熱(re)電站中(zhong)，如果采用(yong)水(shui)冷，水(shui)的消(xiao)耗主要是在(zai)(zai)冷卻(que)環節和反射(she)鏡清(qing)洗(xi)方面(mian)，對(dui)于冷卻(que)而言，我們(men)建議采用(yong)空(kong)冷技術，其(qi)耗水(shui)量僅是水(shui)冷耗水(shui)量的十分之(zhi)一。”Goyal表示。
技術考量
一般而言，采用何種聚光技術主要考慮目標電站的類型和本地的地理條件。Meyers強調，“中東地區典型的ISCC聯合循環電站位于海岸附近，蒸汽發生器需要與燃氣發電的蒸汽輪機足夠的近來降低系統集成的成本。菲涅爾光熱發電技術已經可以直接生產出450攝氏度以上的蒸汽，可以直接并入汽輪機。”
槽式技術是經過最多驗證的受銀行融資認可的技術，其也可以進行ISCC聯合循環電站的開發，但槽式電站產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生器，這可能將增加整體成本。
塔式技術可以生產出直接可以應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價格，同時會因海岸地區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的影響最小。
“總的來看，要最輕易地實現太陽熱能和傳統化石熱能的集合，菲涅爾技術應是更值得深入研究的，其理論上更適合于ISCC和混合電站，在北非和海灣地區有更好的適用性。”Meyers表示。
儲熱的選擇
儲(chu)熱技術(shu)已是(shi)一項(xiang)成(cheng)熟的(de)技術(shu)，可以在太(tai)陽能輻照資(zi)源(yuan)(yuan)較(jiao)低的(de)白天和(he)(he)夜晚(wan)通過該技術(shu)的(de)應用實現持續供電。但對(dui)于部分國家(jia)，儲(chu)熱不僅(jin)僅(jin)是(shi)一個選擇。Meyers表示(shi)，“在沒有(you)足夠多的(de)和(he)(he)廉價的(de)天然氣等化(hua)石能源(yuan)(yuan)的(de)地區，或者(zhe)在電網系(xi)統(tong)較(jiao)為脆弱的(de)地區，儲(chu)熱的(de)價值就更顯突出。摩洛哥和(he)(he)該國太(tai)陽能管理機構MASEN已經開(kai)始(shi)通過其(qi)瓦爾扎(zha)扎(zha)特(te)項(xiang)目的(de)建設證(zheng)明這一點，沙(sha)特(te)和(he)(he)沙(sha)特(te)原子能和(he)(he)可再生能源(yuan)(yuan)城(cheng)KA.CARE也已確(que)定在未來的(de)光熱發電項(xiang)目開(kai)發中(zhong)至少要配置4小時的(de)儲(chu)熱系(xi)統(tong)。”
事實上，阿聯酋100MW的Shams1光熱電站就是一個例子，該電站沒有儲熱系統，但阿聯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用優化聯合循環電站的性能，典型的情況是，當環境氣溫較高時，燃氣發電的效率越低，而此時正是太陽能熱發電效率越高的時候，因此此時可以更多地采用光熱發電系統。”Goyal表示。
ISCC的三重效益
混合發電是提高海灣地區和北非地區光熱發電技術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也已有成功案例，科威特和沙特目前也正籌備建設類似的ISCC電站，科威特去年宣布計劃建設一個280MW的Al-Abdaliya光熱燃氣聯合循環電站，沙特則在去年年底發布了550MW的Duba 1光熱聯合循環電站招標意向函。
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設施、降低投資風險。“ISCC電站的光熱系統的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在的光伏發電相競爭。”Meyers說道。
對于海灣地區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電技術更好地與當前的傳統熱發電設施相互融合。另外，ISCC電站可以降低國內的燃料消耗，反過來增加化石燃料的出口額，節約的化石燃料可以用于精煉出更多高價值的化工產品，同時多樣化其電力來源構成。
但ISCC電站的選址需要審慎考慮。Meyers解釋稱，“一個需要關注的點是，海灣地區多數傳統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。”
總的來看，所有光熱發電技術都有優點和缺點，在中東和北非地區利用這些光熱發電技術要針對各地區的實際環境條件考慮，具體選擇取決于選址、規模和應用。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。
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