當前(qian),風光(guang)熱(re)互補新(xin)能源大基地開發如(ru)火如(ru)荼(tu),開發商在(zai)確定配置(zhi)光(guang)熱(re)電(dian)站為(wei)調節電(dian)源后(hou)面臨的第一個關鍵(jian)問題就是,到底該(gai)選擇(ze)哪種技術路線?
槽式(shi)(shi)技術是其(qi)中的關鍵可選項(xiang),在(zai)全球(qiu)已投運光熱電站的總裝機中,槽式(shi)(shi)電站占比約75%,技術發(fa)展(zhan)最為成熟、項(xiang)目實證效果最為穩定可靠(kao)。
在中國(guo),經(jing)過自(zi)2009年至(zhi)今(jin)十多年的(de)發展,今(jin)天(tian),我們一提到(dao)(dao)槽式光(guang)熱(re)公(gong)司,大家第一時間想到(dao)(dao)的(de)就是常州(zhou)龍(long)騰光(guang)熱(re)科(ke)技股份有限公(gong)司。
十(shi)多年來,龍騰光(guang)熱深度植(zhi)根(gen)于(yu)槽式光(guang)熱技術領域,建立了國內最為完整(zheng)的槽式集熱場系統集成(cheng)和裝備制造的產業鏈(lian)。
槽式(shi)技術的降本空(kong)間如何?槽式(shi)電站冬季出力低的問題是否(fou)能(neng)夠解決(jue)?近期,CSPPLAZA專訪了(le)龍騰光熱總經理俞(yu)科,聊了(le)聊業內關心的幾個關于槽式(shi)技術的關鍵(jian)問題。
▲內蒙(meng)古(gu)烏拉特中旗(qi)100MW槽式電站(zhan)
CSPPLAZA:對當前的光熱發電產業,你有什么看法?
俞科:當前,光(guang)(guang)熱儲能(neng)發(fa)電技術路徑在提(ti)升電力(li)系統調節能(neng)力(li),保障(zhang)風電光(guang)(guang)伏的(de)高比例(li)消(xiao)納方面的(de)價值正在愈加凸(tu)顯(xian),正在得(de)到國家主管部(bu)門的(de)持續關注并獲得(de)政策上的(de)不斷支(zhi)持。
通過國家(jia)首批光(guang)熱示范項目(mu)的建(jian)設和投產(chan),中國自主(zhu)的光(guang)熱發(fa)電產(chan)業鏈已(yi)經(jing)初步(bu)建(jian)立,勘察設計(ji)及工程建(jian)設經(jing)驗得到積累,一批光(guang)熱發(fa)電領域的國家(jia)標(biao)準和IEC標(biao)準已(yi)經(jing)發(fa)布(bu),目(mu)前投產(chan)的9個光(guang)熱發(fa)電項目(mu)也積累了(le)數年(nian)的運行維(wei)護經(jing)驗,已(yi)經(jing)具備大規模開發(fa)建(jian)設光(guang)熱儲(chu)能(neng)電站(zhan)的能(neng)力(li)。
當(dang)然(ran),由于近(jin)兩年國內光熱發電市場有(you)些停(ting)滯,整個行業(ye)在裝備制造產業(ye)規模(mo)化發展、新技術迭代應用等領域也面臨(lin)一些困難。
但困難只是暫時的(de)(de)(de),雙(shuang)碳戰(zhan)略(lve)的(de)(de)(de)發布給(gei)(gei)了光(guang)熱發電產業(ye)一個(ge)(ge)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)契機,在(zai)大(da)(da)(da)規模儲能調峰和規模化替代燃煤鍋爐等應(ying)用場景(jing)給(gei)(gei)出(chu)了廣闊的(de)(de)(de)市場空間,風光(guang)大(da)(da)(da)基地配套(tao)光(guang)熱項目規劃(hua)的(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)推(tui)進,也(ye)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)增強(qiang)了整個(ge)(ge)行業(ye)的(de)(de)(de)發展信心和業(ye)內企業(ye)加大(da)(da)(da)投入的(de)(de)(de)決(jue)心。
▲內蒙古烏(wu)拉(la)特中(zhong)旗100MW槽式電站
CSPPLAZA:你們參建的內蒙古烏拉特中旗100MW槽式項目的運行情況如何?
俞科:中(zhong)核(he)龍騰內(nei)蒙古烏拉(la)特100MW槽式光(guang)熱示(shi)范電(dian)站于2021年6月(yue)完成(cheng)化鹽工作,7月(yue)底完成(cheng)多(duo)島聯(lian)合調試后實現了全面投運。
2021年(nian),在上(shang)半年(nian)鏡場單(dan)獨發電和下半年(nian)多島聯合調試的試運(yun)行年(nian)度(du),全(quan)年(nian)利用小(xiao)時數達到(dao)了(le)2107.9小(xiao)時。
2022年1月(yue)份,烏(wu)拉(la)特電(dian)站(zhan)停機檢(jian)修并(bing)進行(xing)了消缺(que)改(gai)造,據悉(xi)今年第二(er)季度利用小時數超過1200小時,其中(zhong)6月(yue)5日(ri)(ri)達到了單日(ri)(ri)最(zui)高發電(dian)量2192MWh,6月(yue)5日(ri)(ri)-6月(yue)14日(ri)(ri)的(de)連續不停機發電(dian)期間10天累計發電(dian)量達到19464MWh。
從全面投運(yun)到目(mu)前為止的運(yun)行情況看,龍騰光熱的國(guo)產化(hua)槽(cao)式集熱場的運(yun)行效率(lv)(lv)超出(chu)當(dang)(dang)初70%的設(she)計點指標,項目(mu)使(shi)用的單缸再(zai)熱汽輪機的運(yun)行效率(lv)(lv)也超出(chu)38.23%的設(she)計點效率(lv)(lv),整個電站的運(yun)行數據表(biao)明,實際光電效率(lv)(lv)已經大(da)幅突破當(dang)(dang)初設(she)計點26.76%的指標。
同時值得強調的是,龍(long)騰(teng)光熱在該項目中實現了高溫(wen)真空集(ji)熱管、集(ji)熱器、反(fan)射鏡、跟蹤驅動(dong)系統(tong)、旋轉接(jie)頭保(bao)溫(wen)外殼等關鍵部(bu)件的100%國產化,帶動(dong)了一批產業(ye)(ye)鏈上下游合作企業(ye)(ye),圓滿(man)完成了當初國家主管部(bu)門“通過示范項目建設,形成國內光熱設備制造(zao)產業(ye)(ye)鏈”的示范目標。
▲內(nei)蒙古烏拉(la)特中旗100MW槽式電站儲熱系(xi)統
CSPPLAZA:業內有言論稱,槽式電站的冬季出力低,對此你怎么看?
俞科:我們也注意到了業內人士反應槽式(shi)電站在(zai)冬季出力較(jiao)低的情況。
確實,此前全球的光熱電站(zhan)建設都(dou)在較(jiao)低的緯度,通(tong)常集熱場都(dou)采用南北軸布置,在低緯度情況下,季節(jie)差異還(huan)不是(shi)太大。
但中核龍騰100MW槽(cao)式電站是(shi)全球最高(gao)緯度的(de)槽(cao)式電站,采用南(nan)北軸布置雖然總發電量較高(gao),但確實(shi)存(cun)在冬(dong)季(ji)出力較低的(de)情(qing)況(kuang),也(ye)造成儲熱系統(tong)全年平(ping)均利用率較低,集熱場在高(gao)出力季(ji)節(jie)棄熱較多(duo)的(de)現(xian)象。
首批示(shi)范項(xiang)目當時(shi)主要考(kao)慮驗證技術路線,驗證國產化(hua)裝備性(xing)能,確實(shi)沒(mei)考(kao)慮到平衡季(ji)節(jie)出力差異的問題。
而在我們(men)(men)最新設(she)計的(de)電(dian)站方案中,我們(men)(men)會根據(ju)項目(mu)緯度、當(dang)地(di)DNI和(he)風(feng)力玫瑰(gui)圖的(de)情況,對集熱場的(de)布置(zhi)(zhi)進行(xing)優化設(she)計,采用(yong)以(yi)(yi)東(dong)西(xi)軸為主(zhu)的(de)布置(zhi)(zhi)方式,以(yi)(yi)此平衡各(ge)月度熱輸出差異(yi),同時可以(yi)(yi)優化儲熱罐容量和(he)利用(yong)率,且(qie)采用(yong)東(dong)西(xi)軸布置(zhi)(zhi)后回路(lu)的(de)遮擋減少(shao),回路(lu)間距得以(yi)(yi)縮減并減少(shao)母管(guan)長度,槽式集熱場的(de)占地(di)面積將減少(shao)20%以(yi)(yi)上,從而降低電(dian)站初投資。
同(tong)時,對(dui)應(ying)電網(wang)不同(tong)月度的(de)(de)實際需(xu)求,我們(men)還可以(yi)采用南(nan)北軸和東西軸配比布(bu)置的(de)(de)方案(an),對(dui)電網(wang)在枯風期、枯水期的(de)(de)發電量需(xu)求進行定向優(you)化。所以(yi)冬季出力低只是槽式電站采用南(nan)北軸布(bu)置在高緯度地區帶來的(de)(de)一(yi)個(ge)現象,我們(men)的(de)(de)技術部門在設(she)計過程中(zhong)完全(quan)可以(yi)解決冬季設(she)計出力低的(de)(de)問(wen)題。
CSPPLAZA:槽式光熱技術后續的發展方向和降本空間如何?
俞科:槽(cao)式光熱儲能電站(zhan)包(bao)括(kuo)集熱場系(xi)(xi)統(tong)、儲換熱系(xi)(xi)統(tong)、常規島系(xi)(xi)統(tong)三(san)大組成部(bu)分,各板(ban)塊成本下降的路徑都非常清(qing)晰(xi)。
▲內蒙古(gu)烏(wu)拉(la)特(te)中旗100MW槽式電站的集熱器
首(shou)先(xian),槽(cao)式(shi)集(ji)(ji)熱(re)場系統的成本下(xia)降(jiang)類(lei)似于(yu)(yu)風(feng)電(dian),示范(fan)電(dian)站采用的5.7米(mi)開口槽(cao)式(shi)集(ji)(ji)熱(re)器(qi)陣(zhen)列的設計(ji)(ji)集(ji)(ji)熱(re)出力是2MWt,類(lei)比于(yu)(yu)當(dang)年(nian)的1.5MWe風(feng)機(ji);后續的槽(cao)式(shi)集(ji)(ji)熱(re)器(qi)陣(zhen)列的開口將(jiang)(jiang)大(da)于(yu)(yu)8米(mi),設計(ji)(ji)功(gong)率將(jiang)(jiang)超過4.5MWt,同等(deng)規模(mo)電(dian)站的集(ji)(ji)熱(re)器(qi)陣(zhen)列數量將(jiang)(jiang)大(da)幅減少,土(tu)建(jian)基礎、管道閥(fa)門、控制系統、現場安裝等(deng)成本均大(da)幅下(xia)降(jiang),集(ji)(ji)熱(re)器(qi)模(mo)塊反射面積(ji)更(geng)大(da)、集(ji)(ji)熱(re)管功(gong)率更(geng)高,類(lei)似于(yu)(yu)采用高塔筒、長葉片的6MWe風(feng)電(dian)機(ji)組,千瓦造(zao)價將(jiang)(jiang)迅速下(xia)降(jiang)。
在傳儲熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)方向,龍騰光(guang)熱(re)(re)(re)正在測試的新(xin)型(xing)硅基導熱(re)(re)(re)介(jie)質、低(di)凝固(gu)點融鹽(yan)等新(xin)材料新(xin)介(jie)質,將進一步提升儲熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)的能量密度(du)30%-60%,大幅(fu)降低(di)現有儲熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)和融鹽(yan)的成本(ben)。
常(chang)(chang)規(gui)島系統,由于(yu)槽(cao)(cao)式(shi)集(ji)熱器陣列是模塊化(hua)布置,更(geng)大的鏡場部署(shu)規(gui)模不會降低光學效(xiao)率,我們(men)公司結合大功率槽(cao)(cao)式(shi)集(ji)熱器和(he)新(xin)型傳熱介質技術的單機600MW槽(cao)(cao)式(shi)光熱儲能調峰電(dian)站設計(ji)方案已經(jing)完成論證,單機600MW的常(chang)(chang)規(gui)島可以(yi)大幅降千(qian)瓦造價并提高(gao)汽(qi)輪機參數,這個等同于(yu)火電(dian)行業的發展和(he)降本路徑。
在技術(shu)降(jiang)本的(de)(de)(de)同(tong)時,裝備制造領域(yu)的(de)(de)(de)產業化、規模(mo)(mo)化降(jiang)本也很重要。槽(cao)式光熱技術(shu)的(de)(de)(de)高溫真空(kong)集熱管、拋物面反射鏡、聚光器支架、液壓驅動器等核心(xin)部件是(shi)標(biao)準產品(pin),除了(le)集熱場回路數(shu)量根據各項目需求不(bu)同(tong)有所變化,全(quan)球的(de)(de)(de)槽(cao)式電(dian)站也基本是(shi)標(biao)準化的(de)(de)(de)設(she)計,在規模(mo)(mo)的(de)(de)(de)支撐下(xia)生產制造成本有較大的(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)空(kong)間(jian)。
未(wei)來(lai)槽(cao)式核(he)心部件產品將走向大口徑(jing)長尺(chi)寸、大幅面雙玻復合(he),槽(cao)式聚(ju)光器在分散(san)式驅動、聚(ju)光模(mo)塊(kuai)載(zai)荷均化、空間(jian)結構設計等(deng)多(duo)方向的(de)優化降本路徑(jing)也(ye)很(hen)明確(que),需(xu)要的(de)只是加大科研(yan)和(he)產業化投入。
由(you)于光熱電站的(de)建設周期要兩三年,光熱行業(ye)的(de)降本會呈現階梯式下(xia)降,并且需要有整(zheng)裝(zhuang)開發(fa)的(de)建設規模來支撐(cheng)光熱產業(ye)的(de)規模化降本,我們預計,可(ke)見的(de)技(ji)術和產業(ye)路徑完全(quan)可(ke)以推動光熱發(fa)電度電成本下(xia)將(jiang)到(dao)0.4元(yuan)以下(xia)。
CSPPLAZA:剛你提到的單機600MW槽式光熱儲能調峰電站設計方案已經完成論證,能否簡單介紹下這個方案?
俞科:單機(ji)(ji)600MW槽式光(guang)(guang)熱(re)儲能調峰電站(zhan)的設計(ji)方案是我們在探索光(guang)(guang)熱(re)電站(zhan)最大單機(ji)(ji)規模可(ke)行性(xing)的一(yi)個階段性(xing)成果。該(gai)方案設計(ji)針對大規模調峰的調度方式,即(ji)白天(tian)時(shi)段光(guang)(guang)熱(re)電站(zhan)只收(shou)集太陽(yang)能儲存熱(re)量,期間(jian)不出力(li),讓峰給光(guang)(guang)伏。下午約(yue)4點(dian)(dian)(dian)開(kai)始光(guang)(guang)熱(re)機(ji)(ji)組啟動并快(kuai)速(su)達到(dao)滿負(fu)荷出力(li),一(yi)直持續至(zhi)(zhi)晚上(shang)約(yue)11點(dian)(dian)(dian),滿負(fu)荷運(yun)行時(shi)間(jian)約(yue)6-7小時(shi)。之后光(guang)(guang)熱(re)機(ji)(ji)組負(fu)荷逐步降至(zhi)(zhi)零,脫網不出力(li),只保(bao)持旋轉備用狀態,直到(dao)第二天(tian)下午4點(dian)(dian)(dian),如此循(xun)環反復(fu)。簡而言之,光(guang)(guang)熱(re)機(ji)(ji)組負(fu)責作為(wei)晚高峰時(shi)段的支(zhi)撐電源。
該(gai)設計方案采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)前面(mian)提(ti)到(dao)的(de)開(kai)口大(da)(da)于8米的(de)槽式(shi)集熱器,以(yi)(yi)大(da)(da)幅降(jiang)低土建、管道(dao)、控制系(xi)(xi)統和現場安(an)裝的(de)單(dan)(dan)位功率成本(ben);采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)管徑(jing)為(wei)90mm的(de)集熱管,以(yi)(yi)減(jian)少單(dan)(dan)個回路(lu)的(de)流(liu)動(dong)壓降(jiang),降(jiang)低主(zhu)循環(huan)泵的(de)揚程(cheng)要(yao)求;采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)東西軸布置方式(shi),以(yi)(yi)最大(da)(da)限(xian)度(du)平衡全年(nian)各月度(du)的(de)熱輸出差異,并提(ti)高儲(chu)能系(xi)(xi)統在各月份的(de)設備利用(yong)(yong)(yong)率;采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)新一代寬溫硅油作為(wei)傳熱工(gong)質,免(mian)除冬(dong)季和晚間(jian)的(de)防凝需求;采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)解(jie)(jie)耦工(gong)藝流(liu)程(cheng),將集熱儲(chu)熱和放熱發(fa)(fa)電環(huan)節(jie)進(jin)行(xing)解(jie)(jie)耦,滿足(zu)“白天集熱、晚間(jian)發(fa)(fa)電”的(de)調度(du)方式(shi);采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)“平行(xing)鏡場”設計理念,將集熱場分為(wei)平行(xing)運行(xing)的(de)兩部分,分別換熱至熔鹽系(xi)(xi)統儲(chu)熱,在發(fa)(fa)電時再匯(hui)合進(jin)入一套SGS系(xi)(xi)統,從而避免(mian)導熱油系(xi)(xi)統最大(da)(da)管徑(jing)的(de)限(xian)制。
以烏拉特中旗(qi)海流圖的(de)(de)氣象條件(jian)和場址條件(jian)為例,該單機600兆(zhao)瓦槽式(shi)電站(zhan)的(de)(de)集熱面積約為385萬平米,占地(di)約15000畝,儲(chu)熱時(shi)(shi)(shi)長8小(xiao)時(shi)(shi)(shi),儲(chu)熱容量12000 MWh。電站(zhan)設計年發(fa)電能力為1993小(xiao)時(shi)(shi)(shi),按照上述大規模(mo)調峰(feng)(feng)(feng)的(de)(de)調度方(fang)式(shi)運行時(shi)(shi)(shi),電站(zhan)年利用小(xiao)時(shi)(shi)(shi)數(shu)約為1700小(xiao)時(shi)(shi)(shi),全年晚高峰(feng)(feng)(feng)覆蓋率(lv)為72%(以平均每天晚高峰(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)(shi)長6.5小(xiao)時(shi)(shi)(shi)計),很好地(di)滿足大規模(mo)調峰(feng)(feng)(feng)的(de)(de)調度方(fang)式(shi)。目(mu)前(qian)該設計方(fang)案(an)已(yi)經(jing)完(wan)成(cheng)概念設計,后續可進一步結合邊界條件(jian)的(de)(de)細(xi)(xi)節進行初(chu)步和詳細(xi)(xi)設計。
CSPPLAZA:在風光大基地項目開發的當下,你能否簡潔地用幾句話來闡述你建議開發商選擇槽式技術的理由?
俞科:風光大基地項目(mu)開發(fa)的(de)(de)主力軍是(shi)央企,大家都知道(dao),央企對項目(mu)的(de)(de)可(ke)行性(xing)評(ping)估,特別是(shi)經濟性(xing)、可(ke)靠(kao)性(xing)評(ping)估是(shi)非常審(shen)慎的(de)(de)。槽(cao)式技術是(shi)經過最(zui)(zui)多已(yi)投運項目(mu)(全球超5GW運行裝機)實踐檢驗的(de)(de)、最(zui)(zui)可(ke)靠(kao)、最(zui)(zui)成熟、最(zui)(zui)穩定的(de)(de)光熱(re)發(fa)電技術,我們的(de)(de)烏拉(la)特100MW項目(mu)的(de)(de)實際表(biao)現也在國(guo)(guo)際國(guo)(guo)內市場給予了充分證明。
當前(qian)國家推(tui)進(jin)的(de)(de)戈壁沙(sha)漠風(feng)(feng)光(guang)(guang)大(da)基地(di),普遍存在(zai)風(feng)(feng)大(da)、沙(sha)塵的(de)(de)氣候特點(dian),槽式技術抗風(feng)(feng)運行(xing)精度高,反(fan)射光(guang)(guang)程損失小,光(guang)(guang)熱轉化(hua)效(xiao)率高,電(dian)站(zhan)總效(xiao)率提(ti)升空間大(da),電(dian)站(zhan)調試周期短的(de)(de)優勢(shi)可以充(chong)分(fen)發揮。
注:7月28日,常州龍騰光熱科技股份有限公司技術總監盧智恒在2022中國風光熱互補新能源基地開發大會上就“槽式光熱儲能電站在大規模調峰場景下的設計方案與技術創新降本路徑”作了主題報告,欲了解更多相關信息,可聯系CSPPLAZA(微信號:cspswd)索取該演講PPT資料。