CTAER可变几何塔式镜场示范

　　为最大限度地利用太阳能，常常需要设法对太阳进行跟踪，特别是在太阳能热发电和聚光光伏的发电系统中，由于对光照的要求更加苛刻，跟踪定日系统成为不可或缺的关键组件。

　　跟踪系统已经在诸多太阳能发电站中获得成熟应用，这虽然比固定式太阳能发电站增加了发电量，但同时也增加了电站的建设和维护成本。

　　在太阳能塔式热发电站中，需要在每个定日镜系统中都安装双轴跟踪器，以最大程度地实现对太阳的跟踪聚光，这对跟踪系统的精度提出了严格要求，同时造成了跟踪器的生产成本和维护成本居高不下。另外，即便采用这种跟踪器，由于只能够根据太阳的方位调整聚光角度，而不能根据集热塔的接收器方位调整自身位置，这就造成定日镜的位置并非可以一直正对接收器，由此造成的余弦损失依然过大。

　　CTAER的创新方案

　　为解决上述问题，西班牙可再生能源先进技术中心(CTAER)建设了一个“可变几何”塔式太阳能光热发电镜场系统的实验示范项目，并已于2012年9月份发布了其研究成果。

　　该实验平台建于阿尔梅里亚(西班牙南部省份)，与西班牙著名的PSA光热发电实验平台相邻，总耗资近500万欧元。由AbengoaAbengoa Solar、Teyma和Abener共同建设完成，该实验设施由13套安装在数个同心圆圆形导轨上的定日镜系统围绕一个57.7米高的集热塔组成。在集热塔的顶部，安装了一个可旋转的由混凝土浇筑的钢结构平台，可控制集热接收器的朝向。

　　整个镜场可根据太阳的方位沿圆形轨道移动，接收器也可转动，以使其在一整天内都可获得最佳的朝向，从而增大集热效率。

　　该设施采用了内华达太阳能电站优化程序设计，测试结果显示，使用这种移动式定日镜场系统可有效降低余弦损失，使塔式光热电站的年均集热效率提升17%，在阳光晴朗的夏季，甚至可以提高至25%到30%。

　　CTAER总裁Valeriano Ruiz Hernández是该项目的主要负责人，该设计理念和项目设计方案主要由其提出，他对该项目的进展表示满意，该项目总计在9个多月内即完成建设。

　　该项目的投资方对该项目的示范价值表示认可，认为其十分有意义。

　　理想解决方案?

　　事实上，美国相关研究人士早在1982年即提出了类似的设计设想，但一直以来未有进行示范项目的验证。

　　美国国家可再生能源实验室的Craig Turchi也表示，这是一次技术创新方面的有益尝试，该项目对降低余弦损失方面的研究很有意义。

　　但Turchi同时指出了该种方案的劣势。他表示，相对普通的塔式定日镜场设计，这种设计在投资成本上约是传统设计方案的两倍。同时，其还面临其他挑战。比如，对于移动中的定日镜，对其进行维护的难度也将增加。圆形导轨需要足够的光滑才不至于引起定日镜的震动，同时对地面的平整度要求也随之升高，这也可能会引发环境影响方面的问题。

　　Turchi还称，在塔式定日镜场方面，美国采用的方法是尽可能地降低定日镜的成本，成本降低则可采用更多的定日镜以尽可能地降低余弦损失。

　　总体来看，西班牙的这个塔式太阳能光热发电镜场系统示范项目确实有其自身的特点和优势，但考虑到其投资成本和环境影响，该解决方案目前看来尚无法替代当前主流的塔式镜场设计方案。