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光熱發電技術是中東海水淡化之選？

發布者：本網記者Robin Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 12462查看 | 2013-04-28 10:31:00

　　CSPPLAZA光熱發電網報道：在快速發展的海灣地區的多個國家，對淡水的需求在持續增加，目前大約有超過90%的新鮮淡水資源須來自于海水淡化，以滿足其工農業和民用需求。太陽能熱發電技術是否可以成為其潛力巨大的海水淡化產業的能源選擇呢？

圖：海水淡化廠都建于沿海

　　海水淡化是高耗能產業，目前海灣國家所用的能量絕大多數依然為化石能源，她們需要改變依賴不可再生的化石能源來滿足日益增加的淡水需求的局面。

太陽能海水淡化

　　常規海水淡化方法大體上可分為兩大類：一類是熱法，以熱源驅動將海水蒸餾，如多級閃蒸、多效蒸餾、蒸汽壓縮法；另一類是膜法，是以電能或壓力為驅動的滲透/反滲透過程，如電滲析、反滲透法。除此之外，還有冷凍法、溶劑萃取法、水合物法、離子交換法、露點蒸發法等等，其中反滲透法、多級閃蒸、多效蒸餾的應用較廣。

　　常規的海水淡化方式以化石燃料或電力為能源，能源消耗巨大，生產3500萬噸淡水需要消耗3.5億噸原油。同時化石燃料燃燒還會向環境釋放大量的溫室氣體，破環環境和生態。

　　利用太陽能進行海水淡化由此成為一個熱門產業。事實上，早在1872年，智利Las Salinas地區就建成了一個面積達4600平方米的太陽能盤式蒸餾器，日產淡水量達17噸，并成功運行至1910年，這是世界上第一個利用太陽能進行海水淡化的裝置。其采用一個球面反射鏡將陽光聚焦于一個銅制的海水沸騰器，產生的蒸汽從沸騰器中引人一個傳統的水冷式凝結器, 并在那里得到淡水。

　　利用太陽能光伏和光熱技術均可以進行海水淡化，光熱技術主要以多效蒸餾、多級閃蒸、直接平板蒸餾等熱法進行，光伏技術則主要以反滲透、電滲析等方式進行。

　　光熱發電技術的獨特屬性在于，其不但可以提供電能，還可以提供熱能，可以根據情況為海水淡化提供不同的能量來源。傳統的光熱技術由于溫度較低，致使海水淡化的效率較低，利用光熱發電技術，則可以完全解決這一問題。

　　西班牙PSA平臺上建設有一個光熱海水淡化實驗裝置，采用DSG槽式技術產出淡化水。科威特已建成了利用220平方米的槽形拋物面太陽能集熱器及一個7000升的貯熱罐，為多達l2級的閃蒸系統供熱的太陽能海水淡化裝置，每天可產近l0噸淡水。該裝置還可在夜間及太陽輻射不理想的情況下連續工作，其單位采光面積每天的產水量甚至超過傳統太陽能蒸餾器產水量的l0倍。

海灣國家的選擇

　　阿布扎比的Masdar可再生能源公司將于今年開始建設一個可再生能源海水淡化項目，該公司的目標是到2020年建設一個全面采用可再生能源供能的海水淡化廠。

　　Masdar公司資產管理部總經理Mohammad Abdelqader El Ramahi說，“耦合可再生能源供能進行海水淡化可以保障我們的淡水供應，同時還可以利用我們的豐富可再生能源維護能源安全。”

　　他表示，Masdar公司目前正在進行關鍵的第一步研究，即驗證利用不同的可再生能源技術進行商業化海水淡化項目開發的前景。

　　對于其今年即將開建的示范項目，由于目前尚未揭標，他沒有透露投標方的信息，但他確定已有多個領先廠商對該項目表現出了投標興趣。

　　Masdar的可再生能源海水淡化計劃將分兩個階段實施，第一個階段是關注海水淡化技術的進一步發展，Masdar希望找到更高效的、環境更友好的低成本海水淡化技術，第二階段是將可再生能源與先進的海水淡化技術進行結合。

　　他表示，光熱發電技術是一個可以考慮的技術路線，Masdar未來如果要開發海水淡化項目，將面向CSP產業的企業進行招標。

　　阿聯酋不是唯一的一個對光熱發電海水淡化感興趣的海灣國家，卡塔爾環境與能源研究所(QEERI)最近已經完成了利用CSP技術進行熱法海水淡化的深度研究。沙特的SWCC海水淡化集團是世界上最大的海水淡化企業，其此前也已經宣布將建設三個新的太陽能海水淡化廠，可能會采用光熱發電技術。沙特的海水淡化項目開發不需要像電站項目開發一樣經過特殊的授權，沙特阿美石油公司的太陽能工程經理Steven Meyers如是表示，該公司已經開始調研可再生能源應用于海水淡化的潛力。

難以取舍的選擇

　　Steven Meyers的觀點是，光熱發電技術應用于沙特的海水淡化產業還將面臨諸多挑戰，因為海洋大氣和沙塵中都含有較高的鹽分并以氣溶膠的形式存在，這些物質會對太陽輻照造成散射影響，降低DNI值，并對光熱發電的相關設備產生腐蝕，削減設備的運行壽命，光熱電站的運維成本也將因此大大增加。比如阿布扎比的Shams1電站的選址就距離海岸線有50多公里遠。

　　Steven Meyers還稱，另外一個問題是海水淡化對熱源的溫度要求不高，其需要的工作溫度在80~120攝氏度之間，而光熱發電技術可產出的蒸汽溫度在300攝氏度以上，應用于海水淡化有點大材小用。事實上，一般的平板集熱器或小型槽式集熱器都應用于海水淡化更加適宜。

　　但如果真的想采用光熱發電技術進行海水淡化，他建議開發商可以采用類似于傳統能源海水淡化的形式，在發電的同時利用余熱進行海水淡化。海水淡化廠一般都與發電廠進行配套，如果將熱源的獲取從傳統化石能源轉變為太陽能，原理是一樣的，發電后的蒸汽余熱可以用來進行海水淡化，如果增加儲熱系統，需要根據需求對電力和水處理能力進行設計。

　　如果將光熱電站海水淡化項目建在內陸地區，將增加輸水管線的巨額投資。因此海水淡化廠的選址一般都應近海，這對光熱電站可能造成的腐蝕問題也必須予以考慮。Masdar發言人echoes Meyers就表示，將光熱發電項目建設在海岸線附近會帶來一些問題，光熱電站項目最好選址于內陸，距海洋有一定的距離，以避免海洋的局部氣候對光熱電站造成的不利影響。

　　當然，也可考慮在內陸建設光熱電站項目，通過電力輸送采用電驅方法進行海水淡化，但事實上，如果單純的利用光熱發電的電力來進行海水淡化，又面臨光伏發電等廉價可再生能源用電能進行海水淡化的競爭，其余熱也不能得到有效利用。

　　如果光熱電站在發電的同時，為海水淡化廠提供熱能，其也需要靠近近海的海水淡化廠。看起來，這是一個很難取舍的問題，靠近海洋不利于光熱電站運維，不靠近海洋又將增加額外輸水投資，只提供電能又無法與光伏等再生能源發電競爭。

　　如果Masdar考慮利用CSP技術進行海水淡化，可能其主要看中的還在于光熱發電的成熟儲熱技術。光熱發電配置儲熱系統后可滿足海水淡化廠的全天候運行，其擁有在夜間可以靈活提供熱能和電能的能力，這或許是CSP應用于海水淡化的一大優勢。

　　但現實依然面臨的問題是，光熱發電的成本還過高，其需要降至可與光伏等其它可再生能源相抗衡的地步才能獲得更大發展空間，而且光熱發電站必須依賴規模經濟，至少建設50MW級以上規模的項目才具投資價值。這都是光熱發電技術應用于海水淡化所面臨的障礙。不但在海灣地區如此，在全球其它海水淡化市場，其問題也大致類同。

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