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高海拔地區光熱電站開發的路徑選擇

發布者：本網記者Cyrstal Jason | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 1評論 | 6805查看 | 2013-09-23 14:05:00

　　CSPPLAZA光熱發電網報道：高海(hai)拔(ba)往往意味著高寒和(he)較大的(de)晝夜溫差(cha)，高海(hai)拔(ba)地區的(de)光熱電站的(de)項目(mu)開發(fa)(fa)和(he)運營也(ye)因(yin)之面臨更(geng)為嚴峻的(de)考(kao)驗。而在(zai)中國，在(zai)太(tai)陽能輻照條件較好，適合(he)開發(fa)(fa)光熱電站的(de)廣袤的(de)西北區域，高海(hai)拔(ba)又是這(zhe)些地區的(de)共性。

　　中國西北地區當然也有低海拔地區，但其整體環境遠不如高海拔地區。本網記者此前曾一路驅車從甘肅阿克塞縣城趕往金釩阿克塞項目地，兩地距離150公里左右，從海拔1600米左右到海拔3000米左右，明顯可以感覺到空氣逐漸清潔，天空逐漸高遠，可視范圍逐漸增加，太(tai)陽輻(fu)照逐漸(jian)增強(qiang)。這主(zhu)要是由于當地(di)低海拔(ba)地(di)區受西(xi)北(bei)沙塵天氣影(ying)響導致空氣質量下(xia)降，大(da)大(da)削弱了(le)太(tai)陽輻(fu)照。

　　對中國的光熱電站開發商來說，在高海拔地區建設光熱電站成為不可選而不得不選之選擇。你無法找到一個類似于西班牙那樣擁有優越自然環境的選址，甚至于無法與中東北非等較為惡劣的沙漠地區的電站開發環境相比。

　　大唐鄂爾多斯項目、中廣核德令哈項目、華能西藏山南項目、金釩阿克塞項目等諸多項目的選址都在海拔3000米左右，這也成(cheng)為項(xiang)目設計時讓各設計方分(fen)外頭疼(teng)的問題。一(yi)方面要做好(hao)保(bao)溫(wen)，另一(yi)方面又(you)不能(neng)因之增加過多成(cheng)本。

　　高寒環境使得電站的保溫等維護成本陡增，中國首個光熱特許權招標項目在混亂的競爭下以超低價中標收場，待事后認真核算成本后才發現電價太低而難具收益保障。對在高海拔地區開發光熱項目的困難認識不足也是其中一大原因。

　　保溫主要指的是對電站(zhan)工作(zuo)介(jie)質的保溫。傳熱介(jie)質流通(tong)的管路越(yue)(yue)長，在(zai)(zai)高(gao)寒環境下對傳熱介(jie)質投入的保溫代(dai)價就(jiu)越(yue)(yue)大(da)。由此看(kan)來(lai)，塔式(shi)電站(zhan)似(si)乎(hu)比槽式(shi)電站(zhan)更適宜在(zai)(zai)高(gao)海(hai)拔地區開(kai)發，因為(wei)同等(deng)裝機規(gui)模的光熱電站(zhan)，塔式(shi)電站(zhan)的管道長度要遠遠低于槽式(shi)電站(zhan)。

　　美國可再生能源私募股權基金（SolarReserve的投資方之一）高級顧問傅可夫曾表示，“到目前為止，全球范圍都尚無一座槽式光熱電站在海拔超過2000米的地區建成。”這主要是由于槽式電站無論以導熱油還是熔鹽作為傳熱介質，在寒冷的夜晚，系統都很難做好保溫，即便可以做(zuo)到，也需要通過輔(fu)助燃料如天(tian)然氣或(huo)電(dian)伴熱(re)等方式實(shi)現，而這將耗費大量(liang)資(zi)本支出(chu)，大大削減(jian)光熱(re)電(dian)站(zhan)的投資(zi)收益。

　　傅可夫認為，在高寒環境下開發光熱電站，熔鹽塔式技術優勢明顯。一個100MW的槽式電站約需要長度超過上百公里的集熱管和管道，對這些管道的保溫難度很大，集熱管中的導熱油在夜間無法被抽出，整個光場就成為一個巨大的散熱場，雖然可以采用天然氣輔助，但耗能(neng)占比過高(gao)而(er)難以(yi)保(bao)障經濟(ji)性；而(er)一個100MW的(de)(de)熔鹽塔(ta)式電站僅需(xu)要600米長的(de)(de)管(guan)道(dao)，所有的(de)(de)管(guan)道(dao)都位于(yu)集熱(re)塔(ta)等建(jian)筑(zhu)結構內部(bu)，在夜間，管(guan)道(dao)里(li)的(de)(de)熔鹽還可流回保(bao)溫能(neng)力極強的(de)(de)儲熱(re)罐中(zhong)，甚至于(yu)無需(xu)使用天(tian)然氣或(huo)其它(ta)輔助(zhu)燃料來保(bao)溫。

　　目前常用的二元熔鹽的結晶點在230攝氏度左右。在高寒環境下如何維持這一溫度？SolarReserve公司首席技術官Bill Gould稱，對于塔式熔鹽電站，這一問題可以輕松應對。一個100MW的熔鹽塔式電站，從集熱塔底部到熱量接收器的熔鹽管道的長度在200碼（1碼=0.9144米(mi)）左右(you)，從(cong)集熱(re)(re)塔底部到(dao)熔鹽罐(guan)的管道長(chang)度又在200碼(ma)左右(you)，從(cong)熔鹽罐(guan)到(dao)蒸汽(qi)發生器的距(ju)離也約200碼(ma)，總長(chang)度約600碼(ma)，而且這600碼(ma)的管道都處(chu)于集熱(re)(re)塔內(nei)部或其(qi)它建筑體(ti)內(nei)，同(tong)時還(huan)進行了管道保溫(wen)處(chu)理，完(wan)全(quan)可以保證熔鹽處(chu)于高溫(wen)液化(hua)狀態(tai)。

　　開發了全球首個24小時運行的Gemasolar熔鹽塔式電站的Torresol能源公司的運維技術總監Santiago Arias表示，熔鹽塔式電站的集熱場無任何傳熱介質流動，熔鹽被限制于一個相對封閉的空間，有很強的熱慣性，更易控制，幾乎不可能出現結晶事故。總的來看，熔鹽塔式技術(shu)的一(yi)大優勢就是工質的散(san)熱面(mian)積很小(xiao)，外部環境的低溫基本不會對其造成太(tai)大影(ying)響。

　　Gould還稱，對于槽式電站，要克服這一問題要難的多，比如阿本戈正在開發的280MW的Solana光熱電站，其整體的管路長度約達250英里，這么長的管路暴露于外部環境下，在冬天的寒冷夜晚下，將造成大量的熱量損失。

　　但一些獨立性的(de)(de)行業專家也指出，槽式(shi)電站采用(yong)導(dao)熱油作為傳熱介(jie)質，在寒冷(leng)的(de)(de)環(huan)境下完全(quan)可以穩定運(yun)行，不會出現導(dao)熱油結晶的(de)(de)問題(ti)。

　　德國CSP Services（DLR的衍生公司）的Eckhart Lupfert博士曾擔任過多個槽式電站和塔式電站的設計顧問，他對槽式技術有20余年的研究歷史。他認為，目前來看，寒冷環境對槽式電站已經不是一個多大的問題。

　　他表示，防凍保溫是上述兩種光熱電站都必須考慮的問題。槽式電站的導熱油結晶點遠低于熔鹽的結晶點，雖然塔式電站的管道更集中，保溫做起來更為簡單，但其采用的熔鹽的結晶點過高。導熱油12攝氏度和熔鹽230攝氏度的結晶點相比，一個在戶外做保溫，一個在室內(nei)做保溫(wen)(wen)(wen)，其實(shi)際操作難度(du)大體(ti)相當。在高海拔地(di)區(qu)，晝夜溫(wen)(wen)(wen)差很大，臨(lin)近晚上，溫(wen)(wen)(wen)度(du)下降很快(kuai)，每個電站都需(xu)要一個具體(ti)的(de)保溫(wen)(wen)(wen)方案，區(qu)別主(zhu)要是耗能多(duo)少和(he)成本(ben)多(duo)少的(de)問題。

　　NREL高溫太陽能熱利用研究團隊的帶頭人Mark Mehos也認為，采用導熱油作傳熱介質應對寒冷的環境并不是一個太大的問題。目前的槽式集熱管的熱損很小，在夜間也可以輕松維持管內的油溫在結晶點以上。

　　國內也有業內人士認同此觀點，從夜間保溫的角度出發，利用現有的集熱管和配置防凝泵和輔助鍋爐等保溫方案完全可以保障管內的導熱油不會凝固，即便在中國西部的高海拔高寒環境下，整個電站也可維持正常運行，主要問題是如果夜間導熱油的保持溫度過低，即保溫措施做得不夠好，會造成(cheng)第(di)二天(tian)的電(dian)站(zhan)啟動(dong)時間(jian)增加(jia)，造成(cheng)運營成(cheng)本增加(jia)。

　　但必須看到的(de)(de)是，銀行等金融(rong)機(ji)構考量一個項(xiang)目是否可以給(gei)予融(rong)資(zi)的(de)(de)主要(yao)指標是項(xiang)目的(de)(de)投(tou)資(zi)風(feng)險(xian)系(xi)數，沒有融(rong)(rong)資，項目就難以啟動，在此(ci)前(qian)提下討論的一(yi)切都將(jiang)歸于空談。當前(qian)，槽(cao)式(shi)技術在全球范(fan)圍內有多項實踐(jian)證(zheng)明案例，對中(zhong)國(guo)(guo)光熱(re)發(fa)電項目開(kai)發(fa)來(lai)說(shuo)，在項目融(rong)(rong)資方面可(ke)能更(geng)易說(shuo)服銀行(xing)。因(yin)此(ci)，即便在中(zhong)國(guo)(guo)西部(bu)的高寒(han)環境下開(kai)發(fa)槽(cao)式(shi)電站(zhan)將(jiang)面臨(lin)更(geng)多的保溫成本(ben)投入，槽(cao)式(shi)技術依然最可(ke)能成為國(guo)(guo)內光熱(re)發(fa)電項目開(kai)發(fa)的突破(po)口。塔式熔鹽技(ji)術(shu)(shu)雖然在理(li)論上(shang)擁有更適宜高寒環境的(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)(fa)優勢，但整體(ti)的(de)(de)塔式技(ji)術(shu)(shu)成熟度難以與槽式相比，即便某一開(kai)(kai)發(fa)(fa)商堅信自身的(de)(de)能(neng)力，但想要說服銀(yin)行，邁(mai)出第一步還(huan)是要面臨更大的(de)(de)困難。

　　整體來看，不論增加多少保溫成本，業(ye)主衡量(liang)一個光(guang)熱電(dian)(dian)(dian)站的(de)投資(zi)收益最(zui)終都要折(zhe)算到度(du)電(dian)(dian)(dian)成本(ben)上來(lai)。目前在(zai)中(zhong)國的(de)特(te)殊自然環境下(xia)，還沒有實際數據可以核算建設一個同樣發(fa)電(dian)(dian)(dian)能(neng)力(li)的(de)槽式(shi)和塔式(shi)熔鹽(yan)電(dian)(dian)(dian)站的(de)度(du)電(dian)(dian)(dian)成本(ben)。最(zui)終的(de)整體度(du)電(dian)(dian)(dian)成本(ben)將決定哪種(zhong)技(ji)術更(geng)適合(he)在(zai)中(zhong)國開(kai)發(fa)，而不能(neng)單從保溫成本(ben)這一點來(lai)考量(liang)。　

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