日前,在由中國(guo)(guo)電力工程(cheng)顧問集團西北電力設計(ji)院有(you)限公司、國(guo)(guo)家(jia)太陽能光熱(re)產(chan)業(ye)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)創(chuang)新戰(zhan)略聯盟、CSPPLAZA光熱(re)發(fa)電平臺共同(tong)主(zhu)辦(ban)、首航高科能源技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)股份有(you)限公司聯合(he)主(zhu)辦(ban)的2022中國(guo)(guo)風光熱(re)互補新能源基(ji)地開發(fa)大會上(shang),常州(zhou)龍騰(teng)光熱(re)科技(ji)(ji)(ji)股份有(you)限公司技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)總監盧(lu)智(zhi)恒(heng)就《槽式光熱(re)儲(chu)能電站(zhan)在大規模調峰場景下的設計(ji)方案與(yu)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)創(chuang)新降本(ben)路徑》作了主(zhu)題報告。
圖:盧智恒作(zuo)主題發(fa)言
盧智恒表示,槽(cao)式(shi)(shi)(shi)光(guang)熱(re)技(ji)(ji)術是(shi)全(quan)球范圍(wei)內最(zui)成熟的(de)(de)光(guang)熱(re)發電技(ji)(ji)術。首先美國(guo)已有(you)運(yun)行30多年的(de)(de)槽(cao)式(shi)(shi)(shi)電站,積(ji)累了非(fei)(fei)常(chang)豐富的(de)(de)長期運(yun)行經驗;其次它的(de)(de)占比很高——目前全(quan)世界的(de)(de)光(guang)熱(re)發電裝(zhuang)機(ji)里面有(you)3/4都是(shi)槽(cao)式(shi)(shi)(shi)的(de)(de);另(ling)外槽(cao)式(shi)(shi)(shi)集熱(re)器模(mo)塊(kuai)設計非(fei)(fei)常(chang)適(shi)合(he)規模(mo)化生產(chan),因為是(shi)標準化設計,規模(mo)化裝(zhuang)配,特(te)別適(shi)合(he)大規模(mo)部署;此外,槽(cao)式(shi)(shi)(shi)光(guang)熱(re)技(ji)(ji)術成本下降(jiang)的(de)(de)技(ji)(ji)術路徑非(fei)(fei)常(chang)清晰,目前都是(shi)朝著大開口的(de)(de)方向去做,同時工質的(de)(de)溫(wen)度進一步提高,包括430℃以上的(de)(de)硅油或者(zhe)565℃的(de)(de)熔(rong)鹽。
此間,盧智恒還指出了(le)業界針(zhen)對槽式光熱技(ji)術的認(ren)識存(cun)在三大誤區(qu):1、槽式不(bu)適合(he)高緯度地(di)區(qu);2、槽式發電量季(ji)節性(xing)差異非常大;3、槽式對于地(di)形的要求(qiu)很高,并結合(he)自身的技(ji)術研究成果和實際(ji)項目運行表現就上述(shu)誤區(qu)進行了(le)一一解(jie)釋說明(ming)。
關于(yu)(yu)槽(cao)式光(guang)熱(re)技術(shu)的成本下(xia)降(jiang)空間,盧智恒認為,通過規(gui)模化、經驗積(ji)累和技術(shu)進步三條路徑(jing)后(hou),光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)的電(dian)(dian)價(jia)能夠(gou)接(jie)近于(yu)(yu)調峰火(huo)電(dian)(dian)電(dian)(dian)力的平價(jia)價(jia)格。
更多精彩內容,請閱讀下面刊出的盧智恒的演講全文:
盧智恒(heng):各位(wei)參會(hui)代表(biao),各位(wei)同行,大家下午好!
我是(shi)盧(lu)智恒,今(jin)天跟大(da)家一起分享(xiang)一下槽式(shi)光熱儲(chu)能電站在大(da)規模調峰場(chang)景下的設計(ji)方案與產業化(hua)降本路徑。
前面很多同行更多在講塔式,但(dan)是我可以(yi)告訴大家,在全球已建成光(guang)熱電站(zhan)中槽式占很大的(de)(de)比重,而且(qie)它的(de)(de)技術發(fa)展(zhan)方向是非常(chang)清晰的(de)(de)。
接下來分享下大家比較(jiao)關心的中核龍騰烏拉特100MW槽式項目的運行情況。
該項目屬于國(guo)家(jia)第(di)一批(pi)示范項目,采用龍騰(teng)光熱(re)(re)核心技(ji)術(shu)和集熱(re)(re)場集成裝備,實現(xian)了(le)中國(guo)槽式光熱(re)(re)電站領域的首次國(guo)產化替代,性能指標(biao)達(da)到國(guo)際先(xian)進水平,也成為國(guo)內同緯度下第(di)一個滿負荷發電的光熱(re)(re)項目。圓滿完成了(le)國(guo)家(jia)主管部門的示范目標(biao)。
該項目(mu)(mu)也是(shi)全球緯(wei)度最高(gao)(北緯(wei)46°)的槽式項目(mu)(mu),2020年(nian)1月首次(ci)實現并網(wang)發電(dian),2020年(nian)12月底實現滿負荷發電(dian),2021年(nian)8月份儲熱系統全部投產(chan),一直運行到(dao)現在(zai)。
目(mu)前項目(mu)從投產到今(jin)年7月(yue)底(di)的累(lei)計發(fa)電(dian)(dian)量已(yi)達4.3億度(du)(du),2021年發(fa)電(dian)(dian)量是2.1億度(du)(du),今(jin)年上半(ban)年發(fa)了(le)1.8億度(du)(du)電(dian)(dian)。2022年1月(yue)份,烏拉(la)特電(dian)(dian)站(zhan)停機(ji)檢修并進(jin)行了(le)消(xiao)缺改造,今(jin)年第二季度(du)(du)利用小時(shi)數超過(guo)1200小時(shi),6月(yue)5日達到了(le)單日最(zui)高(gao)發(fa)電(dian)(dian)量2192MWh,期間天氣較(jiao)好的6月(yue)5日-6月(yue)14日的連續不停機(ji)發(fa)電(dian)(dian)期間10天累(lei)計發(fa)電(dian)(dian)量達到19464MWh,充分展(zhan)現了(le)槽式光熱電(dian)(dian)站(zhan)連續高(gao)負荷的運行能力。
接下來(lai)分享下槽式技術針對大規模調峰場景的優化設計。
槽(cao)式(shi)光熱(re)技術(shu)在全世(shi)界已有(you)30多年的(de)(de)(de)發展(zhan)歷史,它(ta)是(shi)(shi)(shi)線聚焦(jiao)技術(shu),工作原(yuan)理就是(shi)(shi)(shi)把槽(cao)式(shi)集(ji)熱(re)器(qi)進行南北向布置,跟蹤太(tai)陽由東到(dao)西,這是(shi)(shi)(shi)常規的(de)(de)(de)做法;然后用導熱(re)油(you)收集(ji)到(dao)的(de)(de)(de)熱(re)量一部分會(hui)進汽輪機,另(ling)一部分進儲(chu)能熔(rong)鹽罐。但是(shi)(shi)(shi)槽(cao)式(shi)的(de)(de)(de)核(he)心(xin)部件(jian)——集(ji)熱(re)器(qi),真空(kong)管和反射(she)鏡是(shi)(shi)(shi)固定裝配好的(de)(de)(de),而(er)且光程很短,反射(she)鏡面離吸熱(re)管的(de)(de)(de)長度平均(jun)只有(you)2米左右,不會(hui)受到(dao)大氣通(tong)透度的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。
目前塔(ta)式(shi)電站上(shang)的(de)(de)(de)很(hen)(hen)多,但(dan)是(shi)塔(ta)式(shi)電站有一個很(hen)(hen)大的(de)(de)(de)問題,即針對反(fan)射鏡(jing)面(mian)到吸熱器之間遠距離(li)光(guang)程的(de)(de)(de)衰減問題,目前沒有太好的(de)(de)(de)手段(duan);我知道(dao)迪拜項(xiang)目委托西班牙的(de)(de)(de)一家企(qi)業在(zai)提供一套設備,就是(shi)為了實時現場測量大氣(qi)通透度(du),在(zai)陰霾天(tian)氣(qi)、浮塵天(tian)氣(qi)和(he)晴天(tian)光(guang)經過大氣(qi)的(de)(de)(de)衰減是(shi)不(bu)一樣的(de)(de)(de),所以這種衰減也(ye)會影(ying)響電站運營,并會提升系統運行的(de)(de)(de)復雜(za)度(du)。
而槽(cao)式(shi)光熱系統(tong)光程(cheng)很短(duan),所以槽(cao)式(shi)是(shi)以管程(cheng)來換光程(cheng)的(de)一種(zhong)設計理(li)念。槽(cao)式(shi)有很多優點,首先它是(shi)全球范圍內(nei)最(zui)成熟的(de)光熱發(fa)電技術(shu),比(bi)如美國(guo)已有運行(xing)30多年的(de)槽(cao)式(shi)電站,槽(cao)式(shi)電站的(de)長期(qi)運行(xing)經驗積累的(de)非常豐富;其次它的(de)占比(bi)很高——目前全世界的(de)光熱發(fa)電裝機里(li)面有3/4都是(shi)槽(cao)式(shi)的(de),國(guo)內(nei)的(de)情(qing)況可(ke)能反過來。
第二個優點,就是(shi)槽式集熱(re)器模塊設計(ji)(ji)非(fei)常適合規模化(hua)(hua)生產,因為是(shi)標準(zhun)化(hua)(hua)設計(ji)(ji),規模化(hua)(hua)裝(zhuang)配,特別適合大(da)規模部署。
還(huan)有(you)一個優(you)點,就是成本(ben)下(xia)降的(de)技(ji)術(shu)路(lu)徑非常清(qing)晰,目(mu)前都是朝著大(da)開口集熱(re)器(qi)的(de)方向去做,同時工質的(de)溫度進一步提高,包括430℃以(yi)上的(de)硅油或者565℃的(de)熔鹽(yan),常規島(dao)可以(yi)實(shi)現200MW以(yi)上的(de)單機大(da)容量。槽式光熱(re)技(ji)術(shu)路(lu)線綜(zong)合集熱(re)島(dao)、儲熱(re)島(dao)、常規島(dao)的(de)分塊(kuai)降本(ben),通過兩三(san)輪技(ji)術(shu)迭代能較快實(shi)現調峰(feng)平價。
接下(xia)來我想糾正幾個大家對槽式技術(shu)的認識誤(wu)區。
第一、大家認為槽式是不適合高緯度地區的,因為它的余弦效應。
之前我在另外一(yi)個單位工作的(de)時(shi)候,國際范圍(wei)有個不成(cheng)文的(de)規則(ze)——槽式電站選址(zhi)的(de)緯(wei)度不會(hui)超過40°。大家(jia)可(ke)以去看目(mu)前Solarpaces上(shang)有統(tong)計的(de)全世界(jie)的(de)光(guang)熱(re)電站緯(wei)度都(dou)在40°以下。
但(dan)是(shi)(shi)中國比較特(te)(te)殊,烏拉(la)特(te)(te),哈密等一些適(shi)宜光熱電站開發地(di)區的(de)(de)(de)(de)緯度(du)都在40°以上,怎么辦(ban)?是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)不(bu)適(shi)合呢(ni)?我們做了(le)一些分析,同(tong)一個電站,同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)集熱面積(ji),什(shen)么都不(bu)改變(bian),就改變(bian)它的(de)(de)(de)(de)布置方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),剛才我說過常規(gui)的(de)(de)(de)(de)槽(cao)式是(shi)(shi)一個南北方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布置,由東(dong)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)西跟著太陽轉(zhuan)的(de)(de)(de)(de),現在我就把方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)一轉(zhuan),把南北向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)布置變(bian)成東(dong)西向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)布置,這個時候(hou)跟蹤(zong)(zong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)太陽的(de)(de)(de)(de)高(gao)度(du)角(jiao),由東(dong)到西的(de)(de)(de)(de)方(fang)位(wei)角(jiao),這個表(biao)述(shu)不(bu)嚴謹,但(dan)是(shi)(shi)跟蹤(zong)(zong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)高(gao)度(du)角(jiao),由東(dong)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)西的(de)(de)(de)(de)方(fang)位(wei)角(jiao)會(hui)產生余弦,這樣的(de)(de)(de)(de)話電站每天的(de)(de)(de)(de)余弦效應在一年內都是(shi)(shi)差不(bu)多的(de)(de)(de)(de)。
我(wo)們(men)為了排除其他因(yin)素(su)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),我(wo)們(men)就對(dui)比(bi)光能夠到(dao)達吸熱(re)管(guan)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang),一年8760個小時(shi)有(you)多少(shao),可(ke)以(yi)看我(wo)們(men)有(you)一列南北(bei)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)量(liang)(liang),還有(you)東西(xi)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)看到(dao)在40°以(yi)下的(de)(de)(de)(de)地(di)區(qu),確實(shi)是(shi)南北(bei)向(xiang)(xiang)布(bu)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)量(liang)(liang)多一點(dian),但是(shi)到(dao)了哈密(43.7°)等更(geng)高緯(wei)(wei)度(du)(du)地(di)區(qu),東西(xi)向(xiang)(xiang)布(bu)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)量(liang)(liang)要(yao)多。而烏拉特是(shi)一個位于(yu)中間的(de)(de)(de)(de)地(di)方(fang),從這個對(dui)比(bi),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看出,越是(shi)緯(wei)(wei)度(du)(du)低的(de)(de)(de)(de)地(di)方(fang),南北(bei)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)布(bu)置(zhi)越有(you)利,越是(shi)緯(wei)(wei)度(du)(du)高的(de)(de)(de)(de)地(di)方(fang),我(wo)們(men)要(yao)把它變(bian)成東西(xi)向(xiang)(xiang)布(bu)置(zhi),并不是(shi)說這種(zhong)技術不適用于(yu)高緯(wei)(wei)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)地(di)區(qu)。
第二個誤區:槽式季節性差異非常大,意思是夏天發的電很多,但是到了冬天不行,這也是一個認識的誤區。
前(qian)面一(yi)(yi)句(ju)話說(shuo)的(de)(de)對的(de)(de)前(qian)提是(shi)南北(bei)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi),南北(bei)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)可以(yi)看左上(shang)角的(de)(de)圖是(shi)一(yi)(yi)年(nian)365天(tian)出(chu)力功率的(de)(de)情況(kuang),可以(yi)看出(chu)來(lai)夏天(tian)的(de)(de)時候確實(shi)很高,鏡場每(mei)(mei)天(tian)接收(shou)到(dao)的(de)(de)太陽能(neng)量能(neng)達到(dao)5000MWh,但(dan)到(dao)了(le)冬天(tian)只有1500 MWh,季節(jie)性差異非(fei)常(chang)大(da);但(dan)是(shi)同樣把它變(bian)成東西向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)后,整(zheng)個曲線就平(ping)滑下來(lai)了(le),基本上(shang)每(mei)(mei)個季度最(zui)高的(de)(de)一(yi)(yi)天(tian)的(de)(de)數值都在(zai)3000 MWh左右。如果說(shuo)左邊兩張(zhang)圖看不(bu)清(qing)楚(chu),看右邊的(de)(de)圖,這(zhe)是(shi)每(mei)(mei)個月(yue)發電(dian)量的(de)(de)統(tong)計(ji),可以(yi)看到(dao)藍色的(de)(de)圖是(shi)南北(bei)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi),橙色是(shi)東西向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi),可以(yi)看出(chu)變(bian)成東西向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)布(bu)(bu)(bu)置(zhi)之后,全(quan)年(nian)的(de)(de)季節(jie)性差異變(bian)的(de)(de)很小了(le)。
這(zhe)一點在設計(ji)上(shang)有(you)什么優點呢,這(zhe)三張圖都畫了(le)紅色虛線,對于設計(ji)電(dian)站(zhan)來講是(shi)很大的(de)問題,如果電(dian)站(zhan)一年的(de)出力比較平均,無論在設計(ji)換熱(re)系統(tong)的(de)大小或(huo)者儲熱(re)時長、容量的(de)時候(hou),按照東西向布置我們可以設計(ji)一個比較好的(de)值,全(quan)年不會說冬天充不滿,而到夏(xia)天棄(qi)掉(diao)很多(duo),這(zhe)對設計(ji)電(dian)站(zhan)來講是(shi)有(you)好處(chu)的(de),因為棄(qi)熱(re)棄(qi)的(de)越多(duo),證明你扔掉(diao)的(de)錢越多(duo)。
同時,南北(bei)向換(huan)成東(dong)西向布(bu)置之后可以(yi)節省土(tu)地。如圖(tu),上(shang)面(mian)是(shi)南北(bei)向布(bu)置,下(xia)面(mian)是(shi)東(dong)西向布(bu)置,他們的(de)間(jian)距都用L來表示,通(tong)過計算改變行(xing)間(jian)距的(de)距離,我(wo)們可以(yi)看(kan)下(xia)邊(bian)的(de)圖(tu),一般(ban)南北(bei)向布(bu)置的(de)烏拉特項目用了17米左右的(de)行(xing)間(jian)距。
通過(guo)計算可(ke)以(yi)(yi)知(zhi)道,因為(wei)有陰影阻擋關系(xi),所以(yi)(yi)無限長的(de)(de)(de)距(ju)離都會(hui)有損失(shi),我們就以(yi)(yi)20米的(de)(de)(de)間(jian)(jian)(jian)距(ju)為(wei)起點(dian),看藍色(se)的(de)(de)(de)線是南北向布置的(de)(de)(de),17米的(de)(de)(de)行間(jian)(jian)(jian)距(ju)意味(wei)(wei)著(zhu)要犧牲1%的(de)(de)(de)能(neng)量(liang),如(ru)果(guo)進一步縮小行間(jian)(jian)(jian)距(ju),那棄(qi)掉(diao)的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)就會(hui)越(yue)多,但是能(neng)越(yue)節省(sheng)土地。橙(cheng)色(se)線比藍色(se)線更(geng)平(ping)滑,這意味(wei)(wei)著(zhu)我可(ke)以(yi)(yi)把行間(jian)(jian)(jian)距(ju)縮的(de)(de)(de)更(geng)短,但是棄(qi)掉(diao)的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)更(geng)少,換(huan)句話說(shuo)即(ji)收集相同的(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang),我可(ke)以(yi)(yi)將(jiang)這個行間(jian)(jian)(jian)距(ju)縮的(de)(de)(de)更(geng)短。對于(yu)節省(sheng)土地來說(shuo),這是立(li)竿見影的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo),因為(wei)光熱(re)(re)項目大部分都是鏡場(chang)的(de)(de)(de)占地,如(ru)果(guo)行間(jian)(jian)(jian)距(ju)從17米縮到(dao)14米,能(neng)省(sheng)20%的(de)(de)(de)占地。
這(zhe)(zhe)是兩個不同(tong)廠址(zhi)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)玫(mei)瑰(gui)圖(tu),風(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)荷載(zai)(zai)對(dui)槽式集熱器(qi)來(lai)說是一個重要影(ying)響因素,它(ta)決定(ding)了集熱器(qi)設計(ji)的(de)(de)(de)強度,而設計(ji)強度意(yi)味(wei)著(zhu)鋼材的(de)(de)(de)用量(liang);如(ru)果(guo)我們(men)把這(zhe)(zhe)個布置(zhi)的(de)(de)(de)方向和風(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)玫(mei)瑰(gui)圖(tu)結合起來(lai),可以減少迎風(feng)(feng)(feng)面(mian)時(shi)的(de)(de)(de)設計(ji)荷載(zai)(zai),為什么?因為槽式集熱器(qi)正(zheng)對(dui)風(feng)(feng)(feng)吹的(de)(de)(de)時(shi)候所(suo)受到的(de)(de)(de)力(li)是最(zui)大的(de)(de)(de),當風(feng)(feng)(feng)從兩行之間過去的(de)(de)(de)時(shi)候,受到的(de)(de)(de)負荷是最(zui)小的(de)(de)(de),這(zhe)(zhe)也是一個我們(men)在優化布置(zhi)里(li)面(mian)可以考慮的(de)(de)(de)因素。
這樣的(de)話(hua),鋼(gang)材(cai)用量減少下來了,整個項目的(de)造價也就降低了。
第三個認識(shi)誤區(qu)是地(di)(di)(di)形。我們都說槽式對(dui)地(di)(di)(di)形的(de)(de)(de)影響很高(gao),需要場地(di)(di)(di)非常平(ping)整,這句話說對(dui)了一半(ban),為什么?槽式集(ji)熱器是對(dui)軸線(xian)方(fang)向上(shang)的(de)(de)(de)坡度要求很高(gao),但是在垂直于軸線(xian)方(fang)向上(shang)的(de)(de)(de)可以沿著(zhu)自(zi)然的(de)(de)(de)坡度。我們知道,場地(di)(di)(di)的(de)(de)(de)平(ping)整土方(fang)量是組(zu)成造(zao)價的(de)(de)(de)很大的(de)(de)(de)一部分,如果我們能(neng)把這個布置的(de)(de)(de)方(fang)向和場地(di)(di)(di)的(de)(de)(de)自(zi)然地(di)(di)(di)形結合起來(lai),場平(ping)的(de)(de)(de)土方(fang)量就能(neng)夠減少。
槽式(shi)集熱器的(de)布置(zhi),不是(shi)只有南北東(dong)西兩個方(fang)向,其實可以任意(yi)的(de)角度來布置(zhi),但布置(zhi)的(de)目的(de)第(di)一個當然(ran)是(shi)為了得(de)到更(geng)多的(de)能量(liang),第(di)二(er)個是(shi)能夠(gou)減少整個系統的(de)造價(jia)。所以后續無(wu)論在分析或(huo)者(zhe)考慮設計(ji)槽式(shi)項(xiang)目的(de)時候(hou),這一步是(shi)需要做的(de)。
上(shang)面的(de)(de)(de)(de)對(dui)比都是只到了吸熱(re)(re)管集(ji)熱(re)(re)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)那一步,但實(shi)際上(shang)影響最后發(fa)電(dian)的(de)(de)(de)(de)還(huan)有很多(duo)(duo)。最簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)(de)大家(jia)可(ke)以想,在夏天(tian)的(de)(de)(de)(de)時候(hou),如果(guo)到達集(ji)熱(re)(re)管的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)很多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)時候(hou),就(jiu)要棄光了,就(jiu)要棄掉一部分,那進(jin)入(ru)儲(chu)熱(re)(re)系統和汽機的(de)(de)(de)(de)能量(liang)(liang)就(jiu)會少了。所以即使集(ji)熱(re)(re)器南(nan)北(bei)布置和東西(xi)布置集(ji)熱(re)(re)量(liang)(liang)相差(cha)不大的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),最終的(de)(de)(de)(de)發(fa)電(dian)量(liang)(liang)肯定(ding)也(ye)是有區別的(de)(de)(de)(de)。計算表明,其實(shi)在更低的(de)(de)(de)(de)緯度下(xia),東西(xi)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)布置已經顯現出(chu)這樣的(de)(de)(de)(de)優勢。
槽(cao)式集熱(re)(re)器技術的(de)(de)(de)(de)發展是朝(chao)著大(da)開口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)方向,所(suo)以大(da)開口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)集熱(re)(re)器有(you)助(zhu)于進一步降低造價,降低度電(dian)成本。目(mu)前常用開口(kou)(kou)5.7米的(de)(de)(de)(de)歐槽(cao),大(da)開口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)新(xin)疆(jiang)現(xian)在有(you)8.6米開口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)項目(mu),長度可能有(you)變化(hua)(hua),單個集熱(re)(re)器集熱(re)(re)量輸出已經超過原來。還有(you)更大(da)的(de)(de)(de)(de)14米的(de)(de)(de)(de)超大(da)槽(cao)的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji),包括槽(cao)式集熱(re)(re)器的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)點,設(she)計(ji)點的(de)(de)(de)(de)功率和(he)長度,這些都會有(you)變化(hua)(hua)。
接下來我們再想一想,一個光熱電(dian)站究竟能(neng)做到多大,單機的電(dian)站,全世界最大的槽(cao)(cao)式(shi)(shi)電(dian)站是(shi)美(mei)國(guo)裝機280兆瓦(wa)(wa)的Solana電(dian)站,目(mu)前已經投產(chan)的摩洛哥NOOR2槽(cao)(cao)式(shi)(shi)項目(mu)是(shi)200兆瓦(wa)(wa),在建(jian)迪拜槽(cao)(cao)式(shi)(shi)項目(mu)也是(shi)200兆瓦(wa)(wa)。
單機槽式(shi)電(dian)站(zhan)(zhan)其實非(fei)常適(shi)合(he)規(gui)模化的(de)(de)部署,那最大的(de)(de)槽式(shi)電(dian)站(zhan)(zhan)能(neng)做到多大?當然(ran)我(wo)們回答這個問題的(de)(de)時(shi)(shi)候要先(xian)設一(yi)些邊際條(tiao)件,第一(yi)個是如何調度。是像目前已建(jian)成的(de)(de)示范電(dian)站(zhan)(zhan)那樣(yang)每天(tian)(tian)任(ren)何時(shi)(shi)候都可(ke)以發,還(huan)是要適(shi)應大基(ji)地的(de)(de)調度。如果(guo)現在考(kao)(kao)慮設計(ji)超(chao)大電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)時(shi)(shi)候,考(kao)(kao)慮適(shi)應大規(gui)模的(de)(de)調峰(feng)方(fang)式(shi)設計(ji)的(de)(de)——意思就(jiu)是頂晚(wan)高峰(feng),下(xia)午(wu)大概4點開始,一(yi)直到晚(wan)上這個電(dian)站(zhan)(zhan)發完電(dian)為止,可(ke)能(neng)覆蓋6-7個小時(shi)(shi),每天(tian)(tian)不一(yi)樣(yang)。
剛(gang)才(cai)我(wo)說了(le)很多包(bao)括(kuo)布置(zhi)方式(shi)(shi),新的(de)(de)(de)(de)(de)技術,我(wo)們(men)都(dou)應用(yong)在(zai)這個(ge)(ge)超大(da)電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)設計里(li)面(mian)(mian),包(bao)括(kuo)開口8.6米的(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi),集(ji)(ji)(ji)熱(re)管內徑從(cong)原來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)70mm變成(cheng)90mm(全(quan)(quan)廠流(liu)阻(zu)就會降(jiang)低),用(yong)東西向的(de)(de)(de)(de)(de)布置(zhi)(希望全(quan)(quan)年每個(ge)(ge)季度(du)每天都(dou)是(shi)差(cha)不多的(de)(de)(de)(de)(de),同時在(zai)高緯度(du)地區可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)獲(huo)得更多的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量)、采用(yong)新一代的(de)(de)(de)(de)(de)硅油(好處(chu)是(shi)在(zai)于它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)凝固點非(fei)常低,零下40℃,非(fei)常適合國內的(de)(de)(de)(de)(de)氣候條(tiao)件,不需要防凝系(xi)統);還(huan)有(you)我(wo)要糾正的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)剛(gang)才(cai)有(you)同行說槽(cao)(cao)式(shi)(shi)不能(neng)解(jie)耦(ou),其實槽(cao)(cao)式(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)解(jie)耦(ou),如右上圖槽(cao)(cao)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)耦(ou)工(gong)藝方式(shi)(shi):把(ba)導熱(re)油全(quan)(quan)部進熔鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)和(he)熔鹽(yan)(yan)(yan)換(huan)熱(re),要產生蒸(zheng)汽的(de)(de)(de)(de)(de)時候,是(shi)熔鹽(yan)(yan)(yan)和(he)水來(lai)換(huan)熱(re),這樣它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)面(mian)(mian)集(ji)(ji)(ji)熱(re)和(he)后面(mian)(mian)放熱(re)部分完全(quan)(quan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)解(jie)耦(ou)了(le);而且用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)硅油的(de)(de)(de)(de)(de)好處(chu),前(qian)面(mian)(mian)導熱(re)油系(xi)統不管到(dao)晚上多少度(du),我(wo)不需要防凝,一直(zhi)讓它(ta)循環就行了(le),我(wo)只要做好熔鹽(yan)(yan)(yan)管路和(he)熔鹽(yan)(yan)(yan)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)保溫就可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)了(le),所以(yi)(yi)這種解(jie)耦(ou)流(liu)程是(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)滿足(zu)調峰電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)白天集(ji)(ji)(ji)熱(re),晚上(或晚高峰)發電的(de)(de)(de)(de)(de)調度(du)方式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)。
還有這(zhe)(zhe)種(zhong)單體超大(da)的(de)(de)槽式項目(mu)需要(yao)用到(dao)平行鏡場的(de)(de)設計理念(nian),為什(shen)么(me)?請看右下角圖片(pian),因為所有的(de)(de)槽式管(guan)路(lu)每個回(hui)路(lu)是并聯的(de)(de),最后(hou)(hou)要(yao)匯(hui)集到(dao)最粗的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)里(li)面,而這(zhe)(zhe)個最粗的(de)(de)管(guan)道(dao)(dao)按照當前(qian)的(de)(de)工業生產(chan)的(de)(de)工藝(yi)是有尺(chi)寸(cun)(cun)限(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)的(de)(de),為了(le)(le)避開這(zhe)(zhe)個尺(chi)寸(cun)(cun)限(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)(即使匯(hui)集成(cheng)母(mu)管(guan)道(dao)(dao),到(dao)了(le)(le)油(you)鹽(yan)(yan)換熱器(qi)還是要(yao)分成(cheng)不同(tong)級(ji)路(lu)的(de)(de),那為什(shen)么(me)要(yao)匯(hui)成(cheng)一路(lu)呢?)這(zhe)(zhe)樣(yang)就能(neng)突破最大(da)管(guan)徑的(de)(de)限(xian)(xian)(xian)制(zhi)(zhi)。相當于我們要(yao)把(ba)(ba)鏡場分成(cheng)上下兩半,如圖每一套(tao)鏡場進一個油(you)鹽(yan)(yan)換熱器(qi),最后(hou)(hou)把(ba)(ba)熱量儲(chu)存到(dao)熔鹽(yan)(yan)罐(guan)里(li)。同(tong)時(shi)(shi)罐(guan)子也是分成(cheng)8個或10個,發(fa)電的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)把(ba)(ba)熔鹽(yan)(yan)從熔鹽(yan)(yan)罐(guan)里(li)泵出來,再(zai)匯(hui)集到(dao)母(mu)管(guan),然(ran)后(hou)(hou)再(zai)進蒸汽(qi)發(fa)生器(qi)。因為熔鹽(yan)(yan)的(de)(de)密度要(yao)比導熱油(you)要(yao)高很多,所以(yi)它的(de)(de)管(guan)徑能(neng)夠在目(mu)前(qian)工藝(yi)能(neng)夠生產(chan)的(de)(de)范圍內。
剛才也說(shuo)了,就(jiu)是電站的設計(ji)目標是年(nian)利用(yong)1500-2000小(xiao)(xiao)時(shi),盡量(liang)覆(fu)蓋晚(wan)高(gao)峰(feng),設計(ji)的結果(guo)怎么樣呢(ni)?我們(men)拿烏拉(la)(la)特(te)這個(ge)(ge)(ge)位置進行概念設計(ji),參(can)數(shu)如(ru)下(xia):北緯41.5°,汽機(ji)裝機(ji)量(liang)600兆瓦,這個(ge)(ge)(ge)規模(mo)在火電里面不算大;整個(ge)(ge)(ge)電站采(cai)用(yong)東(dong)西向(xiang)布置,一共有(you)700多個(ge)(ge)(ge)回(hui)路(lu),占(zhan)(zhan)地1.5萬(wan)畝地,相當于已建成(cheng)烏拉(la)(la)特(te)100MW槽(cao)式(shi)電站占(zhan)(zhan)地面積(ji)(ji)的兩(liang)倍多;集熱(re)面積(ji)(ji)是385萬(wan)㎡;儲熱(re)時(shi)長8小(xiao)(xiao)時(shi);最后(hou)計(ji)算的結果(guo)是每年(nian)能(neng)夠覆(fu)蓋1700個(ge)(ge)(ge)小(xiao)(xiao)時(shi),就(jiu)是晚(wan)高(gao)峰(feng)的時(shi)候(hou),如(ru)果(guo)按每天晚(wan)高(gao)峰(feng)6.5小(xiao)(xiao)時(shi)來算,覆(fu)蓋率(lv)能(neng)達到72%。
最后講一講降本路徑。
剛才我說過(guo),降(jiang)本(ben)有三種(zhong)不同的(de)槽型,同時降(jiang)本(ben)也是三條路徑:第(di)一、規模化,第(di)二(er)、經驗積累,第(di)三、技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)。
第(di)一(yi)階段(duan),我(wo)們(men)認為(wei)降(jiang)本有(you)(you)三個階段(duan),第(di)一(yi)階段(duan)是(shi)(shi)現有(you)(you)成熟技術的(de)規(gui)模化;我(wo)們(men)要把現在的(de)100兆瓦裝機(ji)(目前(qian)已經(jing)投產,各方面都(dou)已經(jing)證實)容量做(zuo)大,無論是(shi)(shi)多(duo)個的(de),還是(shi)(shi)你做(zuo)一(yi)個超大型(xing)的(de)槽(cao)式電站,只有(you)(you)通(tong)過規(gui)模化的(de)效應(ying),才能讓更(geng)多(duo)的(de)供應(ying)商進來,實現更(geng)多(duo)的(de)市(shi)場競(jing)爭,這樣才能帶(dai)動產品造價的(de)下(xia)降(jiang)。
第二階段(duan),要(yao)通過(guo)大開口槽(cao)(cao)式集熱(re)器+硅基(ji)導熱(re)油來實現,比(bi)如8.6米集熱(re)器+硅油,度電成本在(zai)此條件下我們預(yu)計相(xiang)比(bi)上一個(ge)階段(duan)可以下降20%-30%。因為采用這種大開口槽(cao)(cao)可以減(jian)(jian)少回路設備,減(jian)(jian)少防凝系統,同時工(gong)作溫度提高(gao)到(dao)420-430℃,熔鹽(yan)的使(shi)用量也能(neng)相(xiang)應減(jian)(jian)少。
第(di)三階段(duan),我們要用(yong)到超大(da)開口槽和熔鹽(yan)(yan)。使(shi)用(yong)熔鹽(yan)(yan)作為(wei)傳儲熱(re)工(gong)質(zhi)可(ke)以減(jian)少油鹽(yan)(yan)換熱(re)器,這是非常好的一(yi)個優點;當然(ran)還會有一(yi)些(xie)反射鏡(jing)工(gong)藝上面的改進(jin),現(xian)在(zai)反射鏡(jing)面反射率(lv)一(yi)般為(wei)94%左(zuo)右,目前(qian)正在(zai)做的技術研(yan)發計劃把反射率(lv)再提升2-3%。
這個(ge)階(jie)段度電(dian)(dian)成本(ben)預計還可(ke)以在上一階(jie)段基礎上再下降15-20%,經(jing)過這三(san)個(ge)階(jie)段之后,光熱電(dian)(dian)站的(de)電(dian)(dian)價(jia)能夠(gou)接近于調峰火電(dian)(dian)電(dian)(dian)力(li)的(de)平價(jia)價(jia)格。
最后羅(luo)嗦(suo)幾(ji)句,光(guang)熱發電技(ji)(ji)(ji)術(shu)其實(shi)在國(guo)(guo)際上(shang)已經(jing)存在了(le)很多(duo)(duo)年,也不是我(wo)們國(guo)(guo)內自(zi)創的(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu),但是我(wo)們在把國(guo)(guo)際上(shang)的(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)拿(na)到(dao)國(guo)(guo)內來用的(de)時候,不能說(shuo)簡單復制(zhi)粘貼,因為國(guo)(guo)內有很多(duo)(duo)特殊要(yao)求,比如說(shuo)緯(wei)度的(de)要(yao)求。我(wo)們必須得改變思路(lu),而不是別人怎么干我(wo)們就怎么干,專業(ye)技(ji)(ji)(ji)術(shu)方面,要(yao)做到(dao)知其然而且要(yao)知其所以然。我(wo)今天就分享(xiang)到(dao)這里。
謝謝!