未来太阳能发电厂受故障和培训不足困扰

为完成聚光太阳能发电项目而匆忙赶工导致了多重可靠性问题

2016年2月4日拍摄的照片显示了努尔1号聚光太阳能发电(CSP)厂的太阳镜鸟瞰图,该厂位于摩洛哥中部城镇瓦尔扎扎特郊外,在其落成典礼之前。

根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的一项研究,由于国家和州激励计划即将到期而促使的快速开发步伐,导致了世界上最先进的太阳能发电厂出现多重可靠性问题。

为了赶工完成电厂并达到运营和财务截止日期,通常会让分配到电厂运营的团队在如何处理故障方面培训不足。

这些镜面呈大型圆形排列的庞大设施被称为聚光太阳能发电(CSP)项目。它们的镜面和透镜捕获高效发电或储电所需的高温。全球已建成近 100 座此类电厂。


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该报告描述了 NREL 调查人员如何预计延迟和故障是由设施高科技中的故障引起的。但他们最终得出的结论是,包括制造蒸汽困难、盐水泄漏、清洁镜面和控制系统设计不良在内的大量低技术问题是电厂业主的主要抱怨。

该报告被描述为“同类首份报告”,它展示了自 1991 年以来,质量控制的缺乏是如何导致成本超支和准备不足的。那一年,美国 CSP 技术的先驱 Luz International Ltd. 在加利福尼亚州完成九座太阳能发电厂后破产。当时,它是世界上最大的太阳能生产商,拥有 1,800 名员工。

在走访了全球近 80% 正在运营的 CSP 电厂的业主或运营商后,NREL 研究人员发现了 1,000 多个问题。其中一半以上是运营和维护问题,在报告中被描述为“与技术无关”。

这份名为“聚光太阳能发电最佳实践研究”的 257 页报告,包括一长串建议的修复方法。该报告的主要作者和 NREL 的小组经理 Mark Mehos 在一次采访中解释说,为了鼓励与设施业主进行坦诚的讨论,所有问题都没有归咎于特定电厂。

“最重要的教训是,运营和维护人员应尽早参与到这个过程中,”他在描述一个特定电厂的开放时说道。“同样,设计工程师应该在现场待足够长的时间,以便向运营商提供他们的专业知识。”

昂贵的问题可能而且经常会发生。一个建议的最佳做法是及时发现并修复一个将盐水泄漏到混凝土地板上的储罐。

报告解释说:“一旦盐泄漏到地基中,除了拆除地板、抬高水箱、拆除地基、更换地基、更换地板,然后再将水箱放回原位之外,没有其他机制可以去除盐分。”

CSP 电厂有两种。一种是 Luz 在加利福尼亚州商业化的,后来在欧洲采用,它使用镜子将太阳热聚焦在充满矿物油的管道槽网络上,这些矿物油会变得过热。热量用于产生蒸汽,蒸汽被输送到发电机中产生电力。

当时的理论是,CSP 将迅速取代使用硅将光子转化为电力的太阳能光伏板,因为 CSP 可以更便宜地发电。

这并没有发生。

在 Luz 破产后,其副总裁 Mike Lotker 向记者解释说,他不得不把大部分时间花在游说国会延长税收抵免、获得加利福尼亚州监管机构的批准、从投资者那里筹集资金,然后在税收抵免到期之前在沙漠中建造并开放 CSP 电厂。

在建造第九座电厂时,他遇到了支付加班费的成本超支,并处理了如此多的运营问题,以至于他无法为第十座电厂筹集资金。

他解释说:“管理层必须完美地执行才能成功。”

第二种类型的 CSP 使用地面上的镜子或透镜聚焦阳光,并将其导向高“动力塔”顶部的发电机,在那里产生蒸汽。有些形式使用放大的阳光将盐加热成熔融形式,这种形式可以产生蒸汽用于发电,也可以储存热量以供将来使用。

世界上大约有 10 座此类电厂。它们也经历了各种运营和维护问题。

与此同时,在过去 10 年中,太阳能发电价格大幅下降的原因来自一项较旧的技术:硅面板。在许多地方,它们现在可以与化石燃料产生的电力竞争。

欧洲人也遇到了一些与美国人相同的问题。

例如,在西班牙,上网电价是一项巨大的政府激励措施,它保证了电厂的所有者可以获得高昂的电力价格。要获得资格、筹集其他资金并满足到期期限,已成为电厂买家和建造商的主要关注点。

根据 NREL 的报告,向实际运营和维护电厂的团队的移交通常来得匆忙而且太晚。

Mehos 解释说,理想情况下,公司应该先建造一座较小的电厂,并利用经验来建造一座更大的电厂。“或者,如果您不能这样做,那么最好与有经验的人合作。”

这种情况并非总是发生。即使发生了,早期 CSP 电厂吸取的教训有时也会因专有原因而被保密。因此,报告指出,“我们的观察是,随着新参与者设计和建造新电厂,太多的教训不得不重新学习。”

报告的结论之一是,“希望下一代开发商能够从他们所犯的错误中吸取教训。”

Mehos 表示,他相信 CSP 的“动力塔”版本与硅电池相结合,最终将比化石燃料电厂产生更便宜的电力。这是因为 CSP 可以为电厂提供更长更便宜的能源和存储容量,使其能够在傍晚和清晨太阳能相对较弱的时候运行。

CSP 技术已传播到包括中国、摩洛哥和阿拉伯联合酋长国在内的 12 个国家,许多较新的电厂现在运行可靠。Mehos 补充说,“我们只需要从过去的错误中吸取教训。”

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