沙特阿拉伯希望NREL获得太阳能监测专业知识

这篇文章首次出现在NREL新闻编辑室中，作者是Bill Scanlon

NREL的Steve Wilcox在K.A.CARE网站上为沙特工业和学术人员提供了太阳能测量方面的培训。图片来源：迈克·多拉吉

沙特阿拉伯正在大力发展可再生能源，计划在未来20年内安装比世界其他地区更多的太阳能和风能。

石油资源丰富的沙特阿拉伯王国正在与美国能源部的国家可再生能源实验室（NREL）合作，以提供有关其太阳能资源测量的培训和专业知识。

建立网络以测量和预测不同气象条件下太阳辐射强度的重要性使沙特阿拉伯选择了NREL作为合作伙伴。

九名沙特工程师上个月在NREL呆了九天，研究和讨论了诸如Ångström定律，大气对太阳辐射的散射吸收比以及沙尘暴对太阳能电池板的影响等理论性理论。NREL专家还与沙特阿拉伯的工作人员进行了座谈，主题包括废物转化为能源，地热技术，校准和太阳能资源预测。

NREL及其合作伙伴Battelle今年将在中东王国安装50多个监测站，以测量太阳能并确定太阳能发电厂的最佳地点，还将培训沙特当地人操作和维护仪器和站。

这是沙特阿拉伯计划的一个重要部分，该计划将在未来两年内花费1090亿美元，在该国安装50吉瓦的可再生能源，并到2032年满足至少30％的太阳能电力需求。截至2012年，全世界可再生能源的装机容量超过了千兆瓦。

总体目标是到2030年将电力容量翻一番，并使其中一半的能源来自风能，太阳能和地热能等可再生能源。仅在2013年，该王国就有望签下价值70亿美元的合同。

富油国的可再生能源

沙特工程师与他们的NREL主持人一起在NREL的研究支持设施前合影。该小组正在美国进行考察研究，以了解可交付使用的可再生资源监测和制图计划。丹尼斯·施罗德

为什么选择沙特阿拉伯？为什么一个拥有大量石油储备的国家想成为可再生能源的领导者？

“沙特阿拉伯决心充实我们的能源，减少对碳氢化合物的依赖，”拜访NREL的沙特团队的项目经理Wail Bamhair说道。“可再生能源不仅是一种选择，而且是绝对必要的。我们有能力建设可再生能源，我们需要这样做。”

由于沙特阿拉伯缺乏煤炭和天然气，因此它使用大量的石油桶使海水和热力涡轮机脱盐，从而为家庭和企业供电。在沙特夏季，电力需求特别旺盛，夏季的气温通常超过华氏110度，空调越来越低。经济学家们建议，大力发展可再生能源可以增强沙特阿拉伯的经济，并释放数百万桶额外的石油用于出口。班海尔说，尽管沙特阿拉伯有很多阳光，但它也面临着挑战，例如气候变化，沙尘暴，甚至北部地区偶尔的暴风雪。他分享了自己拍摄的沙尘暴照片，在短短几分钟内，沿着首都利雅得附近的一条繁忙小路，陷入了一个下午。

“我们正在与NREL和Battelle的专家们携手合作，他们拥有这些出色的思维，” Bamhair说。“我们正在寻找他们来增强我们的人员能力。我们在这里看到，学习和转让知识。”

四十年前，沙特阿拉伯大约有500万人口，其中多数是游牧民族。现在，这里有2750万人口，大多数人居住在利雅得，吉达和麦地那等城市。

建设新城市以支持可再生能源

NREL在沙特阿拉伯利雅得的K.A.CARE总部验证了旋转的阴影带辐射计。迈克·多拉吉

沙特阿拉伯已经构想了一个新城市，它将研究人员和制造设施聚集在一起，以推动可再生能源的发展。它被称为原子能和可再生能源阿卜杜拉国王城，即K.A. CARE，预计人口为30,000至70,000。NREL综合应用中心主任Nancy Carlisle和她的团队还通过提供对实验室设计及其与城市融合的专家见识，为沙特人提供了帮助。

NREL太阳能资源与预测小组负责人汤姆·斯托弗尔（Tom Stoffel）说：“国王和王国意识到，重要的是要注意非化石能源。”

沙特政府正在为这些项目付款。就NREL而言，当事方将签署“为他人工作”协议，其中美国纳税人无需支付任何费用，但后来学到的常识可再次用于帮助改善美国的可再生能源技术。

沙特阿拉伯和NREL曾经合作过。在1990年代，NREL帮助建立了1977年成立的阿卜杜勒阿齐兹国王科技城的研究中心。

新的合作伙伴关系源于2010年沙特阿拉伯官员的访问，其中包括在NREL的Mesa Top设施进行太阳辐射研究实验室的典型访问。Stoffel注意到他的访客正在密切注意。“在游览结束时，其中一位问我们是否可以帮助在该国设立100至200个监测站​​，”斯托菲尔说。“下颌后，我说，‘是的，就是我们要做的。” NREL是每年一次的内部聚会的地点，以重新校准太阳辐射计并保持美国的校准标准。

太阳能监控是了解资源，吸引利益相关者参与的关键

Mike Dooraghi与K.A. CARE的工程师合作，在利雅得附近的Al-Uyaynah研究站安装了旋转式阴影带辐射计。史蒂夫·威尔考克斯

沙特阿拉伯最终决定将该项目招标。NREL与Battelle合作赢得了合同。

NREL高级工程师Stephen Wilcox说：“沙特王国正在利用我们在气候，地理和人口密度方面的专业知识，就将监测站和太阳能发电厂的位置做出最佳决定。”

斯托菲尔说：“他们之所以要迅速做到这一点，是因为他们需要向利益相关者和潜在投资者展示一个王国规模的可再生能源产能。”他补充说，NREL的测量“将有助于决定将中央光伏电站或特定规模的集中式太阳能电站放在何处。”

Wilcox和NREL的同事Michael Dooraghi已经在沙特阿拉伯建立了三个太阳能测量站，作为初始培训和外展活动的一部分，其中包括在利雅得的一个太阳能测量站，在利雅得以外的一个太阳站以及在将要建造新城市的附近的一个太阳测量站。距离目前位于利雅得的KACARE总部45分钟车程。装有多个太阳能监测仪器的三脚架固定在地面或重型混凝土压载物上。

威尔科克斯说：“重要的是，他们必须确切地知道什么是太阳能，这样财务利益相关者才能确切地知道期望获得什么样的回报。”“测量中的不确定性越大，分析中的不确定性就越大。根据衡量的结果，他们可能赚1亿美元，也可能亏损1亿美元。”

使用与NREL最好的仪器类似的仪器，某些工作站将具有研究质量。

其他的将是由光伏（PV）供电的自给自足的电站，并且将其放置在更远的沙漠甚至该王国的一些鲜为人知的地区。机组人员将每两周停下来对这些站进行维护。

第三种类型的站点将更简单，仅测量较大站点所测量的因素的子集。但是，这些站在获取整个高空图景方面起着至关重要的作用，包括确定微气候的作用以及中央太阳能发电站经过的大云的影响。

Wilcox说：“我们正在尝试建立世界上最好的测量网络。”

遍布全球的地图和监控

NREL的太阳能和风能资源评估小组已在全球多个国家绘制了这些可再生能源的地图。

对于沙特阿拉伯而言，资源映射将帮助官员决定将大型站点放置在哪里，以及将小型站点放置在哪里。

气象站收集的数据也可以与NREL在其太阳能和风能集成研究中在世界范围内收集的其他数据进行比较。这些数据将被纳入Battelle目前正在开发的K.A.CARE可再生资源地图集，作为同一项目的一部分，并将在线提供给研究人员和其他人使用。这些信息将包括有关太阳辐射，太阳光谱，温度，尘埃水平，湿度和风速的数据。

威尔科克斯说：“他们需要知道保持电网稳定的可变性，这意味着要对接下来的三分钟，下一小时，接下来的三天做出什么样的预测。”

沙特国王可以订购一个庞大的全国性项目这一事实具有其优势。美国和其他国家可以很快地从规划，成本，避免电网激增或其他错误方面全面了解可再生能源。

K.A.CARE研究，开发和创新团队负责人Maher Alodan博士去年表示，该项目是至关重要的项目。确定主要能源是至关重要的第一步。“开展这样的项目将需要进行全面的研究，只有我们知道具体的地理位置，最重要的是，太阳辐射的质量以及可能影响可用资源的因素，才能成功进行研究。”

上个月在NREL上，Bahmair说：“我们的梦想是使沙特阿拉伯在可持续能源方面跃居世界第一。我们有聪明的年轻人，但我们希望NREL和Battelle分享他们的专业知识。

“现在是时候了，” Bamhair补充说。“ NREL是帮助我们前进的正确工具。他们正在打开门-我们必须走过它。”

集中太阳能发挥关键作用

沙特阿拉伯还计划大力发展太阳能光伏技术的近亲太阳能（CSP）。实际上，计划的41吉瓦太阳能中有25兆瓦将来自CSP。

光伏板将来自太阳的光子直接转换成电子来发电，但仅在阳光照耀下才能起作用。CSP技术使用镜子将阳光反射并聚集到收集太阳热量的接收器上。然后可以使用该热能来驱动产生电能的蒸汽轮机。

CSP可以将热量储存在熔融盐中长达15个小时，因此可以与PV合作，在最需要时-在太阳下山后的晚上，但在电器，电视和空气中，为家庭和企业供电。仍然需要空调。NREL最近关于该容量的论文《通过使用CSP与热能存储实现更大的太阳能渗透率》引起了人们对共享负载的两种太阳能技术的新兴趣。

NREL的斯科特·霍夫曼说：“第一个项目-安装监视站-对CSP来说也很重要，因为CSP依赖于了解洁净天空的辐射量。”

融资，测试，喷粉，淡化所有必需品

融资是另一个难题。该计划是通过第三方购买协议来支付41吉瓦的太阳能。NREL分析师可以帮助沙特人了解可再生能源领域的贷款，回报和回报的复杂性。

工作的其他关键方面包括：

使用NREL站点收集的数据来创建预测和卫星模型PV系统的测试和认证-在沙特阿拉伯炎热的气候中尤其重要，因为用于粘附阵列的密封剂会在高温下变质。测试新的密封剂并进行其他测试，例如减少可能堆积在太阳能电池阵列上的粉尘开发可利用可再生能源的更有效的脱盐技术。

同时，NREL正在监督太阳能监测站的安装-并没有完全对其进行粗化。

NREL的科学家习惯于在严苛的海外条件下工作，因此，当威尔科克斯（Wilcox）和多纳吉（Doolaghi）计划在一片沙漠中安装监测站时，威尔科克斯告诉他的沙特阿拉伯主人，他所需要的只是一些冷水和厕所。

威尔科克斯说：“相反，他们用地毯和垫子，好食物，现代浴室，冷果汁，热茶和热咖啡搭建了一个帐篷。”“很舒服。”

进一步了解NREL的太阳辐射研究。