2025年5月29日,在浙江杭州(zhou)舉(ju)辦的(de)第(di)十二屆中國(guo)(guo)國(guo)(guo)際光熱大(da)會(hui)暨CSPPLAZA年會(hui)上,常州(zhou)龍騰光熱科技股份有限公(gong)司(si)技術(shu)總監盧智恒發(fa)表了(le)《第(di)三代槽(cao)式光熱大(da)容量電站的(de)技術(shu)與成本分析(xi)》主題演講,系(xi)統闡述了(le)熔鹽槽(cao)式技術(shu)在光熱發(fa)電領域的(de)創新突破與產業化(hua)應用(yong)前景(jing)。
圖:盧智恒
1、第三代槽式光熱技術的核心特征與系統架構革新
盧智恒(heng)在演講(jiang)中首先明確(que),雖然熔(rong)(rong)鹽槽技(ji)(ji)術(shu)并非(fei)全新概念,其技(ji)(ji)術(shu)雛形(xing)在國外已(yi)有探索,但以(yi)熔(rong)(rong)鹽槽作為載體的第三(san)代(dai)槽式(shi)(shi)光(guang)熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)理念,在全世界范圍內屬于由中國首次提出。該技(ji)(ji)術(shu)以(yi)8.5米以(yi)上開口寬度大(da)槽集熱(re)(re)(re)器、熔(rong)(rong)鹽傳儲熱(re)(re)(re)一體化介質、機組規(gui)(gui)模(mo)(mo)200MW及以(yi)上規(gui)(gui)模(mo)(mo)為三(san)大(da)核心(xin)特征,通過大(da)開口、高參數、規(gui)(gui)模(mo)(mo)化效應(ying)提升槽式(shi)(shi)光(guang)熱(re)(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)的市場競爭力,以(yi)技(ji)(ji)術(shu)創新繼續推動光(guang)熱(re)(re)(re)行業的降本增(zeng)效。
在(zai)工(gong)藝流(liu)程對比中,盧智恒通過工(gong)藝流(liu)程圖清晰展(zhan)現了熔鹽槽與導熱油槽技術的關(guan)鍵差(cha)異(yi)。
圖:圖中紅色標記字段為熔鹽槽(cao)與導熱油(you)槽(cao)二者關鍵的區別點。
圖(tu)(tu):圖(tu)(tu)示工藝(yi)流程中,紅色(se)線(xian)段(duan)代表導熱油介質,綠色(se)線(xian)段(duan)代表熔鹽介質。
盧智(zhi)恒(heng)表示,傳統導(dao)熱油(you)槽一般采(cai)用“非解耦模(mo)式”,導(dao)熱油(you)優先驅(qu)動汽輪機組發(fa)電,僅在(zai)能量富余時(shi)(shi)才流(liu)入熔鹽(yan)儲(chu)罐,這種設計導(dao)致(zhi)后(hou)端(duan)發(fa)電環(huan)節(jie)在(zai)一定程度上仍然(ran)會受前(qian)端(duan)集(ji)熱環(huan)節(jie)的(de)影(ying)響,同(tong)時(shi)(shi)電站運(yun)(yun)行(xing)模(mo)式眾(zhong)多,模(mo)式切換(huan)復雜。而熔鹽(yan)槽的(de)工藝流(liu)程“天生就(jiu)是解耦”的(de),集(ji)熱環(huan)節(jie)與發(fa)電環(huan)節(jie)完全獨(du)立(li)運(yun)(yun)行(xing),這與熔鹽(yan)塔、熔鹽(yan)線(xian)菲技術是一致(zhi)的(de),能夠在(zai)最大程度上降(jiang)低前(qian)端(duan)集(ji)熱環(huan)節(jie)對后(hou)端(duan)發(fa)電環(huan)節(jie)的(de)影(ying)響。
進一步地,盧智恒通過對比熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)和(he)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽的(de)(de)(de)(de)(de)工藝流程,指出兩者的(de)(de)(de)(de)(de)區別主要體現(xian)(xian)在(zai)鏡(jing)場集熱(re)方式的(de)(de)(de)(de)(de)不同:熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽采(cai)用短(duan)(duan)光(guang)(guang)程的(de)(de)(de)(de)(de)槽式集熱(re)器(qi)技(ji)(ji)術(shu)(shu),反(fan)射鏡(jing)面至集熱(re)管的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)程的(de)(de)(de)(de)(de)距離僅2~3米(mi),進而通過長管程收集光(guang)(guang)熱(re)轉換(huan)后的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang),這種(zhong)“短(duan)(duan)光(guang)(guang)程+長管程”的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)能夠在(zai)不同氣(qi)象(xiang)條件下保持光(guang)(guang)熱(re)轉換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)高效(xiao)(xiao)率(lv)和(he)穩(wen)定性,同時管道(dao)(dao)散熱(re)在(zai)現(xian)(xian)有(you)工程技(ji)(ji)術(shu)(shu)水平上(shang)是可(ke)控的(de)(de)(de)(de)(de),所(suo)以熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽仍然繼(ji)承了(le)傳統(tong)槽式鏡(jing)場集熱(re)效(xiao)(xiao)率(lv)高效(xiao)(xiao)穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)勢;而熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)則采(cai)用長光(guang)(guang)程的(de)(de)(de)(de)(de)定日鏡(jing)+塔(ta)頂吸熱(re)器(qi)技(ji)(ji)術(shu)(shu),定日鏡(jing)面至塔(ta)頂吸熱(re)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)程可(ke)達200~2000米(mi),鏡(jing)場光(guang)(guang)熱(re)轉換(huan)效(xiao)(xiao)率(lv)易(yi)受(shou)浮(fu)塵、水汽、大風等氣(qi)象(xiang)條件的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,雖然從塔(ta)頂吸熱(re)器(qi)到塔(ta)底熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)罐(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)管程較短(duan)(duan),在(zai)管道(dao)(dao)散熱(re)量(liang)上(shang)有(you)優(you)勢,但這種(zhong)“長光(guang)(guang)程+短(duan)(duan)管程”技(ji)(ji)術(shu)(shu)全年累計的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學損(sun)失較高,且控制難度很大,所(suo)以熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)鏡(jing)場的(de)(de)(de)(de)(de)集熱(re)效(xiao)(xiao)率(lv)較低(di),最后也(ye)反(fan)映在(zai)全年累計的(de)(de)(de)(de)(de)系統(tong)發電效(xiao)(xiao)率(lv)上(shang)。這種(zhong)鏡(jing)場技(ji)(ji)術(shu)(shu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)差異,直接影(ying)響了(le)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽和(he)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)兩種(zhong)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)轉化效(xiao)(xiao)率(lv)與(yu)系統(tong)穩(wen)定性。
圖:熔鹽槽式電站VS熔鹽塔式電站
2、熔鹽槽技術的關鍵性能解析與常見問題釋疑
接下來,盧智恒(heng)圍(wei)繞行業對熔(rong)鹽槽技術的(de)關鍵性能和常見(jian)問題,通(tong)過定(ding)量計算分析給出了解答(da)。
(一)熔鹽槽熱平衡與散熱特性的定量研究
針對行業普遍關注的熔(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)散熱(re)問(wen)題,盧智恒引用2003年(nian)美國可再生能源實驗室NREL提出的導熱(re)油(you)槽(cao)式集(ji)熱(re)回(hui)路(lu)二維熱(re)平(ping)衡(heng)分析(xi)方法(fa),將其推廣至熔(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)集(ji)熱(re)回(hui)路(lu)的熱(re)平(ping)衡(heng)分析(xi),該方法(fa)通過解(jie)構集(ji)熱(re)回(hui)路(lu)的熱(re)傳遞機制和建立熱(re)平(ping)衡(heng)模型,實現對熔(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)系(xi)統不同工況下熱(re)平(ping)衡(heng)狀態的精準解(jie)析(xi)。
該熱(re)(re)平衡方法的(de)(de)(de)分析(xi)思(si)路(lu)(lu),是以集(ji)(ji)熱(re)(re)管橫(heng)截面(mian)為基本(ben)研究對象,以管內熔(rong)鹽流(liu)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、吸(xi)熱(re)(re)鋼(gang)管內壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、吸(xi)熱(re)(re)鋼(gang)管外壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、玻(bo)(bo)璃(li)(li)管內壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、玻(bo)(bo)璃(li)(li)管外壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、環境溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、天空溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)作(zuo)為溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)節點(dian)(dian),通過入射(she)輻射(she)能量(liang)吸(xi)收、熔(rong)鹽流(liu)體(ti)的(de)(de)(de)對流(liu)換熱(re)(re)、吸(xi)熱(re)(re)鋼(gang)管與玻(bo)(bo)璃(li)(li)管之(zhi)間的(de)(de)(de)對流(liu)散(san)熱(re)(re)及(ji)輻射(she)散(san)熱(re)(re)、玻(bo)(bo)璃(li)(li)管與環境及(ji)天空之(zhi)間的(de)(de)(de)對流(liu)散(san)熱(re)(re)及(ji)輻射(she)散(san)熱(re)(re)分析(xi)計(ji)算(suan),得出橫(heng)截面(mian)處(chu)于熱(re)(re)平衡時(shi)各溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)節點(dian)(dian)的(de)(de)(de)數值(zhi),同時(shi)在沿集(ji)(ji)熱(re)(re)回路(lu)(lu)軸線方向(xiang)劃分多個微(wei)元,熔(rong)鹽流(liu)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)作(zuo)為微(wei)元的(de)(de)(de)進出口溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du),分析(xi)得出沿集(ji)(ji)熱(re)(re)回路(lu)(lu)軸線方向(xiang)上的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)分布,最終完整呈現回路(lu)(lu)的(de)(de)(de)熱(re)(re)平衡狀態以及(ji)沿程流(liu)動阻力(li)結果。
分析(xi)結果顯示:在(zai)正常運(yun)行工況(kuang)下,以(yi)入射太陽輻(fu)射設計值同為(wei)800 W/m2為(wei)例,導熱油(you)槽與熔鹽(yan)槽的(de)(de)工質(zhi)質(zhi)量流量分別為(wei)8 kg/s和9 kg/s,兩者的(de)(de)壓降分別約(yue)為(wei)6.1 bar和2.5 bar。這一差(cha)異源于熔鹽(yan)密(mi)度約(yue)為(wei)導熱油(you)的(de)(de)2倍,當兩者質(zhi)量流量相近時,熔鹽(yan)的(de)(de)實(shi)際流速(su)僅1 m/s,而導熱油(you)為(wei)2.8 m/s。更(geng)低的(de)(de)流速(su)可以(yi)使熔鹽(yan)槽回路的(de)(de)沿程阻力(li)更(geng)小(xiao),運(yun)行工況(kuang)下所需(xu)的(de)(de)泵(beng)功明顯降低。
圖:在相同太陽輻照下(xia),熔鹽槽回路的工(gong)質流(liu)速(su)更慢。
在(zai)夜間散熱(re)(re)(re)(re)(re)工(gong)況下,當入口(kou)溫(wen)(wen)(wen)度(du)同為280℃時(shi),熔鹽(yan)槽(cao)和(he)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)回(hui)(hui)路(lu)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)降(jiang)(jiang)均在(zai)20℃左右(you)(導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)約21℃、熔鹽(yan)約22℃),扣除(chu)管徑(jing)和(he)回(hui)(hui)路(lu)長度(du)的(de)(de)差別(bie),熔鹽(yan)槽(cao)回(hui)(hui)路(lu)散熱(re)(re)(re)(re)(re)功率(lv)與(yu)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)回(hui)(hui)路(lu)基(ji)本一致。但(dan)由于熔鹽(yan)因凝固點限制需(xu)維(wei)持入口(kou)溫(wen)(wen)(wen)度(du)在(zai)280℃以上,而(er)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)可將入口(kou)溫(wen)(wen)(wen)度(du)降(jiang)(jiang)至最低(di)60℃,通過降(jiang)(jiang)低(di)回(hui)(hui)路(lu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)減少散熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang),所以熔鹽(yan)槽(cao)回(hui)(hui)路(lu)的(de)(de)年累計散熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)高于導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao),約為導(dao)熱(re)(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)的(de)(de)2倍(bei)。
圖:導熱(re)(re)油槽溫度允許降得更低(di)(最低(di)60℃),所以熔鹽槽回(hui)路(lu)的實(shi)際散熱(re)(re)量>導熱(re)(re)油槽回(hui)路(lu)
但值(zhi)得注意的(de)(de)(de)是,除了集熱(re)(re)(re)(re)回路散(san)熱(re)(re)(re)(re)以外(wai),在(zai)母(mu)管(guan)道散(san)熱(re)(re)(re)(re)方面(mian),熔鹽槽因流(liu)速(su)慢,相同(tong)鏡場面(mian)積下熔鹽槽母(mu)管(guan)的(de)(de)(de)管(guan)徑(jing)尺寸僅為(wei)導熱(re)(re)(re)(re)油槽的(de)(de)(de)一(yi)半,相應地母(mu)管(guan)管(guan)道表(biao)面(mian)積也僅為(wei)導熱(re)(re)(re)(re)油的(de)(de)(de)一(yi)半,全年(nian)累(lei)計熔鹽槽的(de)(de)(de)母(mu)管(guan)散(san)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)反(fan)而少約1/4,體(ti)現了小管(guan)徑(jing)在(zai)散(san)熱(re)(re)(re)(re)控制(zhi)方面(mian)的(de)(de)(de)積極作(zuo)用。
圖:相同鏡場面(mian)積下(xia)熔鹽(yan)槽與導熱(re)油槽在母管管徑、表面(mian)積、散熱(re)功率(lv)方面(mian)的(de)對比
以德令哈場(chang)址(zhi)350MW、280萬(wan)平米鏡場(chang)、14h儲(chu)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)熔(rong)鹽(yan)槽(cao)電(dian)站(zhan)為例,對電(dian)站(zhan)全(quan)場(chang)能(neng)量(liang)平衡進(jin)行(xing)分(fen)析。以投(tou)射到(dao)電(dian)站(zhan)的(de)入(ru)射光輻(fu)射總量(liang)定義為100%,扣除(chu)鏡場(chang)光學損失(shi)后,熔(rong)鹽(yan)槽(cao)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)系(xi)統可保留約54%的(de)能(neng)量(liang),進(jin)一步扣除(chu)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)管年散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)10.4%、母(mu)管道年散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)1%(其中集(ji)夜間集(ji)熱(re)(re)(re)(re)(re)管和母(mu)管道散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)約為三分(fen)之一)、泵流量(liang)及儲(chu)罐液位限制導致的(de)棄熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)0.2%、熔(rong)鹽(yan)早晨(chen)預熱(re)(re)(re)(re)(re)升溫所(suo)需熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)1.6%、熔(rong)鹽(yan)罐年散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)量(liang)0.5%后,全(quan)年可用于發電(dian)的(de)能(neng)量(liang)占比(bi)為39.2%,經汽輪機熱(re)(re)(re)(re)(re)電(dian)轉(zhuan)換后,最終電(dian)站(zhan)的(de)年光電(dian)轉(zhuan)換效率達到(dao)16%,高于現有的(de)導熱(re)(re)(re)(re)(re)油槽(cao)、熔(rong)鹽(yan)塔、熔(rong)鹽(yan)線菲等其他(ta)光熱(re)(re)(re)(re)(re)技術。
針對(dui)熔(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)是否需要進行每(mei)日(ri)(ri)卸鹽(yan)(yan)的(de)(de)疑問,盧智(zhi)恒化繁為簡,從最基本的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)損(sun)益(yi)邏輯角度(du)(du)進行了分析:若采用(yong)卸鹽(yan)(yan)操作,可減少集(ji)熱(re)(re)管(guan)在(zai)夜間及全(quan)(quan)年35個白(bai)天陰天約200GWh的(de)(de)散熱(re)(re)量(liang),但槽(cao)式系統(tong)卸鹽(yan)(yan)后(hou)需在(zai)次(ci)日(ri)(ri)日(ri)(ri)出后(hou)進行掃掠預(yu)熱(re)(re)和注鹽(yan)(yan),要求條件(jian)為垂直集(ji)熱(re)(re)器開(kai)口(kou)面(mian)的(de)(de)日(ri)(ri)照輻射(she)分量(liang)強度(du)(du)500W/㎡、持(chi)(chi)續(xu)時間約1小(xiao)時的(de)(de)非持(chi)(chi)續(xu)對(dui)焦預(yu)熱(re)(re),此過程將(jiang)浪費全(quan)(quan)年共計(ji)464 GWh的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang),收(shou)益(yi)小(xiao)于代(dai)價,因(yin)此每(mei)日(ri)(ri)卸鹽(yan)(yan)對(dui)熔(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)系統(tong)而言不合適(shi)。
此外(wai),盧智恒將上述熔(rong)鹽(yan)(yan)槽電(dian)(dian)(dian)站方(fang)案與相同集熱(re)(re)面積的三(san)(san)塔(ta)一機熔(rong)鹽(yan)(yan)塔(ta)進行對比(bi)分析,結果發現,熔(rong)鹽(yan)(yan)塔(ta)鏡場在扣除光學損(sun)失后(hou),能(neng)量(liang)(liang)保留率約(yue)為(wei)43%;經吸(xi)熱(re)(re)器(qi)預熱(re)(re)、管(guan)道散熱(re)(re)等(deng)環(huan)節損(sun)耗后(hou),可用于發電(dian)(dian)(dian)的能(neng)量(liang)(liang)占比(bi)只有35.2%,經汽輪機熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)換后(hou),最終電(dian)(dian)(dian)站的年(nian)光電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)換效率約(yue)14%。值得注意(yi)的是,該14%的數值尚未扣除三(san)(san)塔(ta)與中(zhong)央儲(chu)罐(guan)直線距離為(wei)3×1100m連(lian)接管(guan)道的散熱(re)(re)量(liang)(liang)及熔(rong)鹽(yan)(yan)輸送泵(beng)功損(sun)耗。若計入(ru)這些因素,熔(rong)鹽(yan)(yan)塔(ta)的實際(ji)效率將進一步降低。
另外,盧智恒還進一步指(zhi)出,即(ji)使(shi)對于(yu)(yu)單個熔(rong)鹽塔,14.0%光(guang)電(dian)效率(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)實際(ji)(ji)達產(chan)水平(ping)仍需商榷。從(cong)已投產(chan)6-7年的(de)(de)首批熔(rong)鹽塔式光(guang)熱示范項(xiang)(xiang)目(mu)來(lai)看(kan),達產(chan)率(lv)(lv)(lv)(lv)最(zui)好(hao)的(de)(de)可(ke)勝(sheng)德(de)令(ling)哈(ha)50兆瓦熔(rong)鹽塔電(dian)站,實際(ji)(ji)達到(dao)的(de)(de)最(zui)高(gao)光(guang)電(dian)轉換(huan)效率(lv)(lv)(lv)(lv)為13.7%,而此(ci)項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)場(chang)(chang)面(mian)積為54萬平(ping)米,由(you)于(yu)(yu)塔式電(dian)站的(de)(de)光(guang)學(xue)效率(lv)(lv)(lv)(lv)與鏡(jing)(jing)(jing)場(chang)(chang)面(mian)積呈負相關,即(ji)鏡(jing)(jing)(jing)場(chang)(chang)面(mian)積越大,鏡(jing)(jing)(jing)場(chang)(chang)整體效率(lv)(lv)(lv)(lv)越低(di),因此(ci)當鏡(jing)(jing)(jing)場(chang)(chang)面(mian)積擴大至(zhi)95萬平(ping)米時,光(guang)學(xue)損失加(jia)劇,效率(lv)(lv)(lv)(lv)極(ji)大概率(lv)(lv)(lv)(lv)會進一步下降(jiang),光(guang)電(dian)轉換(huan)效率(lv)(lv)(lv)(lv)將(jiang)低(di)于(yu)(yu)13.7%。
而在鏡場規(gui)模更(geng)大的(de)其他熔(rong)鹽塔項目中(zhong),截至(zhi)目前(qian)達產率(lv)僅在50%-70%之間。按70%的(de)達產率(lv)折算,14%的(de)理論效率(lv)實(shi)(shi)際(ji)可能降(jiang)至(zhi)10%以(yi)內。這意味(wei)著,熔(rong)鹽塔的(de)實(shi)(shi)際(ji)發電效率(lv)仍存(cun)在較大的(de)不確定性,需在項目設計過程中(zhong)謹慎評(ping)估。
圖:第一批塔式電站項目運(yun)行情況(50MW及以上(shang))
(二)凍堵風險防控體系的全流程設計
針對熔鹽槽(cao)技(ji)術(shu)最受(shou)關注的(de)凍堵(du)問題,盧智恒通過仿真數據的(de)定量分析,總結防凍堵(du)規律,并構建了從凍堵(du)預防到(dao)凍堵(du)處置的(de)完整技(ji)術(shu)體系。
仿真數據顯示:春季夜(ye)間(jian)(jian)12小時(shi),冷鹽溫(wen)降(jiang)約12℃,平均降(jiang)溫(wen)速(su)率(lv)為1℃/h;冬季夜(ye)間(jian)(jian)極端工況下,夜(ye)間(jian)(jian)15小時(shi)熔(rong)鹽從306℃降(jiang)至291℃,平均降(jiang)溫(wen)速(su)率(lv)也為1℃/h。若前一(yi)日日間(jian)(jian)優化發(fa)電(dian)策略(lve),犧牲一(yi)小部(bu)分發(fa)電(dian)量(liang)保(bao)存(cun)高溫(wen)熔(rong)鹽熱(re)(re)量(liang),則晚間(jian)(jian)完全(quan)(quan)可以避免啟動防凝(ning)系統,說明(ming)熔(rong)鹽槽電(dian)站完全(quan)(quan)可以依賴自(zi)身的(de)儲熱(re)(re)容量(liang)應對一(yi)般的(de)夜(ye)間(jian)(jian)防凝(ning)需求。
在熔鹽(yan)(yan)(yan)(yan)槽電(dian)站(zhan)的(de)日常運維中,防(fang)(fang)凍(dong)(dong)堵的(de)預防(fang)(fang)措施采(cai)用“流(liu)水不腐、戶(hu)樞不蠹”的(de)理念,維持熔鹽(yan)(yan)(yan)(yan)在全(quan)場的(de)持續(xu)(xu)循(xun)環流(liu)動,避(bi)免發生全(quan)場凍(dong)(dong)堵。在日常檢修中,應將冷鹽(yan)(yan)(yan)(yan)泵作(zuo)為重點檢修維護(hu)對(dui)(dui)象(xiang),避(bi)免冷鹽(yan)(yan)(yan)(yan)泵全(quan)部(bu)同(tong)時罷工。在系(xi)(xi)統設計(ji)中,適(shi)當加(jia)(jia)大冷鹽(yan)(yan)(yan)(yan)泵的(de)冗余設計(ji),如兩用兩備(傳統為兩用一(yi)備),并(bing)對(dui)(dui)鏡場采(cai)用“分區(qu)隔離”設計(ji)策略(lve),各回(hui)路、各分區(qu)可單獨(du)隔斷,一(yi)旦發生局部(bu)凍(dong)(dong)堵,果斷隔離凍(dong)(dong)堵的(de)回(hui)路、分區(qu),確保局部(bu)故障(zhang)不影(ying)響全(quan)場運行(xing)。作(zuo)為應對(dui)(dui)連續(xu)(xu)多(duo)天陰天、完(wan)全(quan)沒(mei)有DNI極端天氣的(de)方(fang)案,設置電(dian)加(jia)(jia)熱器或輔助燃料加(jia)(jia)熱爐系(xi)(xi)統,對(dui)(dui)熔鹽(yan)(yan)(yan)(yan)進行(xing)加(jia)(jia)熱維溫至290-300℃,保證電(dian)站(zhan)安(an)全(quan)的(de)最低紅線。
對于(yu)凍(dong)堵處置,包(bao)(bao)含多層(ceng)級技(ji)術方案,包(bao)(bao)括(kuo)母管(guan)道(dao)配(pei)置電(dian)(dian)伴(ban)熱(re),常(chang)(chang)態休眠(mian),凍(dong)堵時(shi)啟(qi)動(dong)(dong);集(ji)(ji)熱(re)回路(lu)進(jin)(jin)出口連接管(guan)可采用(yong)預設(she)電(dian)(dian)伴(ban)熱(re)(同樣是常(chang)(chang)態休眠(mian),凍(dong)堵時(shi)啟(qi)動(dong)(dong)),或采用(yong)可拆卸式(shi)移動(dong)(dong)加熱(re)套,通(tong)過便攜式(shi)電(dian)(dian)源(yuan)組驅動(dong)(dong)局部化(hua)(hua)鹽(yan)(yan);集(ji)(ji)熱(re)管(guan)利(li)用(yong)鋼(gang)管(guan)材(cai)質(zhi)特(te)性(xing),采用(yong)阻抗(kang)加熱(re)技(ji)術(兩端接入低電(dian)(dian)壓大電(dian)(dian)流直(zhi)流電(dian)(dian),使管(guan)道(dao)自身發熱(re)化(hua)(hua)鹽(yan)(yan)),在凍(dong)堵發生后對集(ji)(ji)熱(re)管(guan)內(nei)的熔鹽(yan)(yan)進(jin)(jin)行解(jie)凍(dong)化(hua)(hua)鹽(yan)(yan)操(cao)作。
3、350MW熔鹽槽項目的經濟性突破與市場競爭力構建
盧智恒(heng)指(zhi)出,在(zai)與(yu)傳統導(dao)熱(re)油槽的經濟性對比中,350MW級熔(rong)鹽槽技(ji)術方案(an)將可展現出多重優勢:
1)熔(rong)(rong)鹽(yan)用(yong)量減少至1/3,直(zhi)接降(jiang)低儲熱系統成(cheng)本,在350MW規模下(xia),導熱油槽方案超過(guo)50%造價用(yong)于(yu)儲熱系統,而熔(rong)(rong)鹽(yan)槽儲熱系統造價占(zhan)比顯著下(xia)降(jiang);
2)汽(qi)輪(lun)機效率(lv)可(ke)從40.5%提升(sheng)至44.5%,帶動電站(zhan)光電轉化(hua)效率(lv)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)導熱油槽提高8.5%(相(xiang)(xiang)(xiang)對值),即使在“白(bai)天讓峰、夜間發(fa)電”的調度模式(shi)下(xia),相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)能(neng)發(fa)盡發(fa)模式(shi),效率(lv)降幅也(ye)控制在0.6%(絕對值);
3)電站單位造價(jia)區(qu)間為1.5萬(wan)-1.7萬(wan)元/千(qian)瓦,較導熱油(you)槽(cao)1.9萬(wan)-2.1萬(wan)元/千(qian)瓦降低約20%;
4)度電成本(ben)綜合測算(suan)顯示,熔(rong)鹽(yan)槽較導(dao)熱油槽降低(di)(di)(di)約1/3,在相同廠址與裝機規(gui)模下,形成“高效率(lv)、低(di)(di)(di)造(zao)價(jia)、低(di)(di)(di)成本(ben)”的三(san)重競(jing)爭力。
5)能(neng)耗數據對比(bi)表(biao)明:在相同350MW、280萬(wan)平米鏡場、14小時儲(chu)熱(re)的電站配置(zhi)下,熔鹽槽(cao)鏡場循環(冷鹽泵)年(nian)(nian)功耗約18 GWh,僅(jin)為導熱(re)油槽(cao)35GWh的一半;綜合廠(chang)用(yong)電耗計算,熔鹽槽(cao)的全年(nian)(nian)廠(chang)用(yong)電量(liang)僅(jin)為導熱(re)油槽(cao)的60%。
6)針對突發云層遮(zhe)擋的(de)最(zui)極(ji)端工(gong)況,熔鹽槽(cao)因為(wei)回路(lu)長(chang)度更(geng)長(chang)、流速(su)更(geng)慢(1m/s),出口端集熱管在最(zui)極(ji)端工(gong)況下的(de)溫(wen)度變(bian)化率為(wei)20℃/min,低(di)(di)于導(dao)熱油槽(cao)的(de)26℃/min,結合運行預(yu)測及降低(di)(di)流速(su)的(de)調控策略,可(ke)進一步減緩溫(wen)度波(bo)動(dong)。30年導(dao)熱油槽(cao)運行數(shu)據表明,導(dao)熱油集熱管可(ke)以耐受(shou)此等最(zui)低(di)(di)端工(gong)況的(de)溫(wen)度熱沖擊,則熔鹽槽(cao)集熱管更(geng)可(ke)以耐受(shou)要求更(geng)低(di)(di)的(de)熱沖擊。
最(zui)后,盧(lu)智恒總結,在(zai)光熱發電(dian)與新能源融合發展的(de)趨勢下(xia),作為第三代槽式(shi)光熱技術(shu)的(de)熔(rong)鹽槽,憑借其“高(gao)效率、低造價、低成本”三重(zhong)競(jing)爭(zheng)力(li),構建起更具(ju)市場價值和應用(yong)前景(jing)的(de)技術(shu)路徑。隨著規(gui)模化應用(yong)的(de)推進(jin),第三代槽式(shi)光熱技術(shu)將在(zai)大(da)容量(liang)調峰支撐電(dian)源、綜(zong)合能源系統等領域(yu)展現出更大(da)的(de)潛(qian)力(li),為光熱發電(dian)規(gui)模發展提(ti)供核心(xin)支撐,為全(quan)球清潔能源順利轉(zhuan)型提(ti)供中國方案。