來源:中國電力網 | 5評論 | 11857查看 | 2014-05-29 18:06:00
2014年5月28日,中國電力企業聯合會專職副理事長、中國電力發展促進會會長魏昭峰一行9人考察位于河北張家口宣化縣的兆陽光熱示范電站。這是電促會就光熱發電技術在中國的產業推廣前景所進行的一次實地摸底考察,體現出行業協會高度重視新興能源技術領域并密切關注其重大進展。
光熱發電采用聚光方式加熱工質,再推動汽輪機發電,是具有巨大發展前景的可再生能源技術。光熱電站在美國、歐洲已成功運行了20年以上。但是,目前歐美光熱發電技術在我國的實際應用中遇到兩個方面的嚴重問題:其一是難以適應我國沙塵、大風、高寒、冰雪、光照較弱等特殊的地理、氣候環境,光熱電站可靠性較差;其二是國外技術路線下的發電成本高,不但大大高于煤電、天然氣等化石能源發電,也明顯高于同為可再生能源的風電和光伏發電,經濟性較差。這一戰略性可再生能源技術在中國環境下如何實現以替代常規能源為目標的實質性突破?我國政府、行業組織、各能源企業均對此投入了高度的關注和期待。

圖:考察現場(兆陽(yang)光熱供圖)

圖:考察現場(兆陽光熱供圖)
電促會本次所考察的光熱示范電站由北京兆陽光熱技術有限公司(“兆陽光熱”)于2013年10月在河北張家口宣化縣黃羊灘中信生態基地上開工建設,歷時半年建成。示范電站目前建有兩個標準商品級400米聚光回路,鏡場面積7500平方米,有效集熱功率2*1.5兆瓦;投入運行一座固體儲熱塔,動態有效儲熱量2.5兆瓦時;安裝50千瓦小型汽輪機一臺。回路采用安全經濟的DSG直接蒸汽傳熱體系,可實現直接聚光發電、聚光熱量存儲、熱量提取發電以及鏡場蒸汽發電并儲熱、鏡場蒸汽和取熱蒸汽聯合輸出發電等多種運行模式,鏡面自動清掃、鏡面姿態調整、跟蹤聚光、傳熱、儲熱、取熱、汽機出力調節均實現中央電氣化控制。該光熱發電系統已經穩定運行一個月以上,完成了全技術體系的商業驗證和展示,充分證明了兆陽光熱公司原創技術體系的核心優勢。
據介紹,兆陽光熱經過十多年的研發,全面掌握了光熱發電領域的核心技術,取得了全產業鏈完整的自主知識產權,涉及產品的制造技術、工程安裝技術、系統集成技術和運維技術,具體包括:反射鏡、支架及跟蹤系統、清掃系統、集熱器及熱傳系統、直接蒸汽(DSG)技術系統、儲能系統、冷卻系統,雨水收集系統,從而形成了兆陽光熱原創技術體系。該體系在技術、產品、設備、原材料等各方面均不存在對外依賴性,更針對中國氣候條件獨創了高倍率(High-rate)、線性(Linear)、傾斜(Inclined)陣列(Array)聚光系統(Concentrated System),簡稱HLIACS,大大強化了系統的經濟性和可靠性指標。目前,兆陽光熱已獲授權的發明專利12個,待審批發明專利34個,已提交PCT國際階段申請專利21個(其中已有2個進入PCT國家階段)。已獲授權的實用新型專利45個,待審批實用新型專利5個。
據了解,本次所考察的光熱技術體系具有非常突出的經濟性和可靠性優勢。在經濟性方面,該光熱技術體系與傳統光熱技術方案相比更具經濟競爭力。在配備12小時儲能系統的情況下,在青海地區,采用該技術體系建成的光熱電站電價需求水平略高于光伏電價,即使在山西大同、河北張家口等光照相對弱的地區,電價需求水平也在可接受范圍內。未來隨著產業化程度的提高,電價需求還將有一定的下降空間。在可靠性方面,該技術體系更適合中國“三北”大部分地區光照相對弱、風沙大、冬季晝夜溫差大、干旱少雨的自然環境。
兆陽光熱技術及其產業化能力通過本示范電站得到展示,也宣告該套全產業鏈自主知識產權技術體系能夠在我國環境條件下高度穩定并以優越的技術經濟指標運行,有助于厘清關于光熱發電產業能否在我國大規模發展、是否必須走國外技術消化吸收之路、是否存在新的產業瓶頸等諸多疑問。
兆陽光熱匯報了兆陽光熱團隊的研發歷程、設計理念,并針對高聚光比、直接蒸汽發生技術和儲能系統這三個顯著區別于目前其他主流光熱發電技術體系的技術特點作了重點介紹。中電聯規劃與信息統計部主任歐陽昌裕、標準化管理中心主任許松林和中電聯、電促會有關部門人員參加考察,參與考察的同志們對電站的控制室、發電系統、儲能系統、太陽島等電站整體和重點部位進行了細致的觀測指導并提出了相關問題,兆陽光熱的專家給予了充分的解答。此次考察的內容和成果,將會成為研究我國光熱發電的重要素材。
魏昭鋒會長高度評價兆陽光熱發電的先進優勢和兆陽團隊的科研務實精神,并從國家能源戰略和新產業發展的角度給予了工作指導,鼓勵兆陽光熱充分發揮可靠、經濟、效率高的技術特點、結合國家可再生能源相關政策,迅速實現產業化,大力推動光熱發電這一利國利民的戰略能源產業在中華大地上蓬勃開展,并寄希望在不久的將來,這項中國擁有完全自主知識產權的技術體系能夠參與國際競爭,造福全人類。
背景材料: 光熱發電的戰略意義
光熱發電是戰略性的可再生能源技術,與其他電源相比,光熱發電具有如下獨特的優勢:
一,大(da)規(gui)模發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)有助于推動(dong)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)生能源的整體發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)供(gong)應結構轉型。“十(shi)八大(da)”提(ti)出要推動(dong)能源生產和(he)(he)消費革命,發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)生能源是不可(ke)(ke)(ke)(ke)或缺(que)的途徑。光(guang)伏(fu)(fu)(fu)和(he)(he)風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)已(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)生能源和(he)(he)清(qing)潔能源的主力(li)(li)。2013年(nian)(nian)年(nian)(nian)底,我(wo)國風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)(he)光(guang)伏(fu)(fu)(fu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)并(bing)網(wang)(wang)(wang)裝機容量(liang)分別達到7548萬(wan)(wan)(wan)(wan)千瓦和(he)(he)1479萬(wan)(wan)(wan)(wan)千瓦,其中2013年(nian)(nian)新增風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)(he)光(guang)伏(fu)(fu)(fu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)并(bing)網(wang)(wang)(wang)裝機容量(liang)分別達到1406萬(wan)(wan)(wan)(wan)千瓦和(he)(he)1130萬(wan)(wan)(wan)(wan)千瓦。由于光(guang)伏(fu)(fu)(fu)和(he)(he)風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)難(nan)以(yi)存儲(chu),出力(li)(li)波動(dong)性(xing)(xing)大(da),難(nan)以(yi)調度(du),西部和(he)(he)北(bei)部地(di)(di)區(qu)(qu)(qu)均出現(xian)程度(du)不同(tong)的并(bing)網(wang)(wang)(wang)和(he)(he)限(xian)(xian)(xian)制送出問(wen)題。2012年(nian)(nian)全國風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)限(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)比(bi)例(li)(li)為(wei)17%,部分地(di)(di)區(qu)(qu)(qu)超過(guo)30%,2013年(nian)(nian)通(tong)過(guo)外送通(tong)道建(jian)設和(he)(he)完(wan)善電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)調度(du)等措施,限(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)比(bi)例(li)(li)有所下降,但全國限(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)水平仍在10%左右,“三(san)北(bei)”地(di)(di)區(qu)(qu)(qu)風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)基地(di)(di)限(xian)(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)比(bi)例(li)(li)在15-20%甚(shen)至(zhi)更高,光(guang)伏(fu)(fu)(fu)風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的進一步(bu)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)遇到了原理性(xing)(xing)的障礙(ai)。光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)過(guo)技術可(ke)(ke)(ke)(ke)行、成(cheng)(cheng)本相對(dui)低廉的儲(chu)熱(re)(re)裝置實(shi)現(xian)按電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)(li)調度(du)要求發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian),既可(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)基礎(chu)支(zhi)撐電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源,也具備較為(wei)靈活的調峰(feng)能力(li)(li),能夠成(cheng)(cheng)為(wei)未來(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的主力(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源;同(tong)時,光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)與光(guang)伏(fu)(fu)(fu)、風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)配(pei)套建(jian)設,能夠顯著緩解出力(li)(li)波動(dong),減(jian)少(shao)對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)的沖擊。大(da)規(gui)模開發(fa)(fa)光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)可(ke)(ke)(ke)(ke)以(yi)緩解“三(san)北(bei)”地(di)(di)區(qu)(qu)(qu)的風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、光(guang)伏(fu)(fu)(fu)限(xian)(xian)(xian)制出力(li)(li)情況,共同(tong)組(zu)成(cheng)(cheng)全清(qing)潔發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong),大(da)大(da)提(ti)高可(ke)(ke)(ke)(ke)再(zai)生能源在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源結構中的比(bi)例(li)(li)。
二,光熱發電發展潛力巨大。我國太陽能資源豐富,尤其是“三北”地區,土地和太陽能資源能夠滿足光熱發電大規模發展的需要,建設數千萬千瓦至數億千瓦光熱發電裝機,從土地、太陽能、水資源角度測算都可行。光熱發電的發展可以著眼于兩大類市場,一方面是建設配備儲能裝置的大規模光熱電站,以及建設光熱天然氣聯合電站、光熱煤電聯合電站、30萬千瓦及以下煤電機組改造光熱電站等,另一方面是光熱發電的分布式應用,包括在海島、偏遠地區利用光熱發電實現供電、供熱和海水淡化,在有工業用熱需求地區推廣建設光熱熱電聯產、光熱工業蒸汽等。
三,大規模發展光熱發電可改善氣候、改良土地。我國“三北”大部分地區光照強,干旱少雨,土地沙化嚴重,是沙塵暴的主要來源。兆陽光熱的東西軸HLIACS鏡場結構采用了包括架空結構在內的若干針對性結構設計,可以大幅度減少地面土壤所接收到的輻照量,大幅緩解地面風速,顯著降低地表水分蒸發量,有助于改良土壤,從根本上治理改善沙漠化、鹽堿化土地,并可以在此基礎上進一步開展種植業和畜牧業,可以形成發電、種植、畜牧三業并舉的有利格局,增加“三北”干旱地區就業機會,有力拉動區域經濟發展。
四,發展光熱發電對經濟和相關產業的拉動作用顯著。光熱發電產業鏈的絕大部分環節為傳統制造業,如建設太陽集熱島需要大量鋼材、玻璃、水泥、儲熱材料等。一個5萬千瓦裝機配套2500兆瓦時儲熱的光熱發電系統,約需要鋼材3萬噸,玻璃1萬噸,混凝土8萬立方米或石材6萬立方米。發展光熱發電可以適度緩解我國相關產業產能過剩問題,推動汽輪機、發電機等我國傳統產業進一步提升,并造就光熱發