欧盟研发智能冷却及防尘技术 拟减少光热电站70%用水需求

光热电站的冷却及设备清洗过程需要大量用水，而光照条件好、适宜建光热电站的地方通常都面临着水资源紧缺的挑战，部分地区淡水价格甚至高于电价，这在一定程度上会影响光热电站的运行效率。

虽然近年来光热发电成本在不断下降，但其在开发和运维领域尚存在一些难题亟待解决，比如在一些缺水的地区开发电站如何解决水资源短缺的问题。目前，欧盟正在推进名为MinWaterCSP和WASCOP的两个研发项目以降低光热电站对于水的需求量，致力通过研究一种由节俭型水喷头和特制的转子组成的反射镜清洗装置和优化电站用水系统管理以帮助降低光热电站用水。

图：节水清洗车在清洗定日镜表面

空冷水冷耦合的智能冷却系统

来自法国原子能与可替代能源委员会（CEA）的热工程师Delphine Bourdon表示，“同所有的热机原理一样，光热发电是将热能转化为动能进而带动汽轮机做功发电。蒸汽在发电机的两端温差巨大，如果电站没有配备冷却系统，设备的运行效率将会迅速下降，组件也会被严重损坏。”

目前，水冷在电站中的使用中较为普遍。作为欧盟资助的WASCOP项目的协调员，Bourdon将在未来三年对冷却系统进行改进来实现智能用水系统管理。空冷系统将作为主要冷却方式全天运行以保证电站在安全工作温度下运行。而水冷将会在电站满负荷发电时使用，以增强冷却效果，确保电站达到最佳运行效率。

kelvion控股有限公司研究与发展部主任Falk Mohasseb博士也认同智能优化用水系统的思路，他负责协调MinWaterCSP项目，旨在研究先进的冷却和镜面清洁技术。Falk Mohasseb声称，相比水冷系统，MinWaterCSP提供的解决方案能使光热电站的水蒸发损失下降75%-95%，蒸汽朗肯循环的效率提升2%。采用空冷系统的光热电站在保持循环效率的前提下成本降低25%左右。同时，该项目正在开发轴流风扇，以满足发电厂对气流和静态压力的具体要求。

据Mohasseb博士介绍，轴流风扇有可能会取代常规风扇，“MinWaterCSP的定制风扇将改进常规风扇的性能与效率，新型风扇在实验阶段表现良好，实验结果表明新型风扇可将冷却效率提高10%。”

此外，一个直径7.3米的风扇将在南非斯坦陵布什大学的校园里进行测试。Mohasseb博士认为风扇达到这样的尺寸，将会面临很多机械条件的限制，包括材料、机械振动和特别是噪声的限制，因此他认为大风扇在市场上并不具备竞争力。

设置屏障和防尘反射镜以阻断灰尘

阳光辐照资源好的地区往往也是灰尘弥漫的地区，为了不让蒙尘的反射镜影响电站运行效率，反射镜需要定期进行清洁。虽然在清洁上的用水远不及冷却用水，但它在纯度上往往要求更高。

图：反射镜防尘将会为清洗节省大量用水

MinWaterCSP开发的径流水采集系统配合使用清洁机器人可用于清洁槽式和菲涅尔光热系统的反射镜，并使反射镜清洗用水量减少25%。

WASCOP项目在西班牙南部地区和摩洛哥都进行了围墙和植被屏障试验，旨在测试其是否可以阻断灰尘接近镜面。同时该项目合作伙伴也在进行疏水涂层试验，从而可以使通过障碍的灰尘也无法吸附在镜面上。

WASCOP和MinWaterCSP的目标是通过结合智能冷却和先进的镜面清洁措施，在未来几年内减少光热电站70%以上的用水需求。