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塔式光熱電站如何降低眩光等光污染影響？

發(fā)布者：本網(wǎng)記者Crystal | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 7218查看 | 2014-09-07 18:49:00

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：Palen太陽能控股公司（PSH）是BrightSource與Abengoa太陽能共同組建的一個聯(lián)合體，負責開發(fā)建設(shè)500MW的Palen塔式光熱電站。Palen電站此前因環(huán)境問題一度遭遇加州能源委員會的核準推遲，至今該項目依然未能獲得最終核準以啟動后續(xù)工作。

　　該項目遭遇核準問題的主要障礙之一是塔式電站的強光強能量可能對鳥類的生存造成威脅、以及塔式電站產(chǎn)生的眩光問題對航空造成的負面影響的論調(diào)。

　　實際上，塔式電站成千上萬面定日鏡反射的強光和高聚集能量將殺死飛過該電站的鳥類等生物，這似乎已成為了美國開發(fā)塔式電站面臨的一大問題。該問題在今年2月份新投運的392MW的全球最大裝機的塔式電站Ivanpah項目上得到了實際體現(xiàn)，并由此引發(fā)了輿論層面的廣泛抨擊，有相關(guān)言論稱Ivanpah電站至今為止已經(jīng)殺死了28000只飛鳥，對生態(tài)環(huán)境問題造成了諸多不利影響。

圖：Ivanpah電站

　　但Ivanpah電站的項目方對此并不能認同，他們認為該項目是可能造成鳥類死亡，但通過一系列的措施，可以盡最大可能地避免此類事件的發(fā)生，他們稱目前已經(jīng)解決了這一問題，主要通過一種新的控制定日鏡的算法即可以實現(xiàn)。

　　Ivanpah項目方對上述數(shù)字不能茍同，他們表示，“在該電站運行的前六個月內(nèi)，在Ivanpah電站3500平方英畝的場地上，實際上只有321只鳥或蝙蝠死掉，其中有133只因飛離集熱塔的距離過近而被烤焦羽毛，被殺死的鳥大多數(shù)是小型鳥類，主要是各種蜂鳥和麻雀。”

　　采用人造的鳥類驅(qū)趕裝置，Ivanpah項目目前正在進一步降低由此帶來的鳥類死亡數(shù)量。事實上，驅(qū)鳥技術(shù)在航空工業(yè)上已經(jīng)有諸多成熟應(yīng)用，有很多種方案可以使各種鳥類不靠近某一特定區(qū)域，航空領(lǐng)域的成功經(jīng)驗可以借鑒以用于塔式電站的驅(qū)鳥事宜。

閃光和眩光問題

　　加州能源委員會對Palen電站的最近一次聽證會在今年的8月初舉辦，他們對該項目的相似者Ivanpah電站進行了考察和相關(guān)的證據(jù)搜集，來衡量Palen電站是否將會對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成較大影響。

　　塔式電站采用大規(guī)模的定日鏡反射陽光來收集熱量，這些反射鏡發(fā)出耀眼的眩光，客觀上來看確實是一個需要注意的問題。392MW的Ivanpah電站已經(jīng)運行了六個月之久，可以被用作一個參考電站來驗證考量Palen電站的環(huán)境可行性，Palen電站從裝機上要比Ivanpah高出20%還多，其單機裝機規(guī)模將擴大到250MW，設(shè)置兩個單獨電站，這比Ivanpah電站的三獨立機組設(shè)置要少一個，但單機規(guī)模要大很多。

　　為了使加州能源委員會通過核準Palen電站，PSH公司和加州能源委員會都同意對Ivanpah電站的眩光等級作精準測定。如果證實是很高的，PSH將必須提供解決方案來降低這種高眩光度造成的負面影響，否則該電站將不可能通過核準。

　　2013年8月份，美國聯(lián)邦航空管理局收到2份匿名投訴，宣稱航空飛行員被Ivanpah發(fā)電站的鏡子反射的強光晃花眼睛，干擾了飛機的正常飛行。

　　Ivanpah電站在通過核準的時候，合作方當時也做過類似的眩光等級評估，美國Sandia國家實驗室也參與了該項評估，“我們不得不進行一系列的模擬發(fā)光、閃爍和眩光的試驗研究，因為彼時還沒有一個實際的電站可以用于實際評估。”NRG能源公司發(fā)言人Jeff Holland表示。NRG公司持有Ivanpah電站的半數(shù)股權(quán)，目前還負責運維該項目。BrightSource和Google分別持有該項目30%和20%的股權(quán)。

首次眩光問題評估

　　今年早些時候，NRG對Sandia實驗室的科學家Cliff Ho博士和他的團隊發(fā)出邀請，來做一項新的研究來確定是什么導致了閃爍和眩光問題，以此來量化Ivanpah電站的光污染水平及其對人眼的危害。

　　今年7月份，上述研究成果被摘要上報給加州能源委員會，其中的觀點指出，在不超過6英里的地方看Ivanpah電站的定日鏡，對人眼造成的眩光影響是暫時的，不會造成永久性傷害。

　　Sandia的初始研究發(fā)現(xiàn)，雖然一些定日鏡會引發(fā)眩光，但并不代表會造成危險。駕駛飛機從從35000英尺的高空經(jīng)過該電站，對飛行員造成的影響并不是很嚴重的。

　　美國聯(lián)邦航空管理局FAA稱，在2014年的5月份，約12000班班次的航班從該電站15英里范圍內(nèi)的上空飛過，僅僅很少的飛行投訴被提交給加州能源委員會備案。其中多是在2013年8月份該電站進行調(diào)試時，當時對定日鏡的方位校正比較頻繁。在該電站今年2月份正式投運后就很少出現(xiàn)類似投訴了。

改變定日鏡的待機算法

　　Ho博士和他的團隊承認眩光問題的存在，定日鏡在備用待機模式下的聚集焦點一般都被指向熱量接收器的旁邊，這很容易產(chǎn)生強眩光。他們的任務(wù)是找到一種減小眩光對視覺影響的方法，以進一步降低對航空業(yè)的影響。

　　在多番討論后，他們和NRG以及BrightSource一起致力于實施相關(guān)的實驗方案來降低眩光的影響。通過修訂定日鏡的待機位置算法，來分散定日鏡的焦點范圍，使定日鏡的聚光強度降低，從而減少在待機模式下的眩光影響。

　　具體的方案是，在不同的方向定位一定數(shù)量的定日鏡，而不是同時聚集于同一個焦點，事實上，在任何時候，塔式電站都有相當比例的定日鏡處于待機備用模式。

　　為了測試這一控制實驗的結(jié)果和效果，BrightSource的工程師對該電站的其中兩個定日鏡場進行了模式修訂，Ho表示，他隨之對該電站進行了另一個航空影響結(jié)果檢測。

　　結(jié)果顯示，新的控制模式產(chǎn)生了不同的結(jié)果，相對于此前，這一修訂產(chǎn)生了很好的實際效果。眩光問題雖然依然可見，但僅僅出現(xiàn)在太陽在南部的部分時候。

　　“Ivanpah電站已經(jīng)開始采用新的定日鏡定位方案，并被實踐證明是有效的”。BrightSource的工程師Gustave Buhacoff在上述冗長的聽證會上宣布了這一結(jié)論，新的控制系統(tǒng)的運行可以應(yīng)付一些可能出現(xiàn)的潛在問題。

　　Sandia的實際測試團隊下個月就將完成實際的場地測試，他們將通過實際的檢測數(shù)據(jù)來證明是否有些明顯的變化發(fā)生。“抱著謹慎的態(tài)度，我們已經(jīng)重新定位了一些定日鏡，以使其在待機模式下產(chǎn)生最低的眩光影響度。”

　　實際上，自7月份以來，Ivanpah電站對待機備用模式下的定日鏡已經(jīng)進行了重新定位，使其不致于聚集過于集中而產(chǎn)生強光，這也減小了由此帶來的鳥類傷亡事件的發(fā)生概率。

眩光問題是能解決的

　　Ho博士在Plaen電站的聽證會上持樂觀態(tài)度，他告訴加州能源委員會，“我十分有信心，如果與BrightSource的工程師Buhacoff在一起繼續(xù)致力于該問題的研究，我們能夠減小或清除眩光造成的視覺影響，同時提出一套高效的運維方案來執(zhí)行這一計劃。”

　　Buhacoff同時有更多緩解眩光問題的想法，但目前還沒有進行下一步的實驗研究，但他們都認為緩解這一問題是合理的并且是可以實現(xiàn)的。

　　對Palen電站的開發(fā)而言，一個完善的定日鏡的定位和監(jiān)控計劃（HPMP）方案無論是在電站運行階段還是建設(shè)階段，都是需要的，PSH公司必須監(jiān)控并設(shè)法減小眩光造成的負面影響。

　　對Ivanpah電站而言，更細致的工作是，他們必須確定對觀察者而言，從哪個方位看更容易產(chǎn)生眩光問題，從而針對實際問題進行方位調(diào)整和解決方案的優(yōu)化。

　　在上述聽證會后，加州能源委員會的Jim Adams說，“定日鏡的定位和監(jiān)控計劃”是湊效的，這針對塔式定日鏡的眩光問題提供了一種有意義的解決方案。這些緩解措施應(yīng)當被采納執(zhí)行。

　　Adams還推斷說，“通過一系列措施的運用，Palen電站可能造成的眩光問題將被降至可以接受的水平之內(nèi)”。而這將有望解決該電站核準面臨的環(huán)評障礙，推進該電站的進一步實施。

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