1、國家能(neng)源局關(guan)于印(yin)發(fa)(fa)(fa)太(tai)陽能(neng)發(fa)(fa)(fa)電發(fa)(fa)(fa)展“十(shi)二(er)五(wu)”規劃的通知(國能(neng)新能(neng)[2012]194號)——推動光熱(re)進入實質性發(fa)(fa)(fa)展階段;
5、國(guo)家能源局關于(yu)組織太陽(yang)能熱發電示范項目建設的通(tong)知國(guo)能新能〔2015〕355號——開展(zhan)示范項目的投標工作(zuo);
DNI年法向直(zhi)接輻(fu)射量(kwh/m2.a);
3、反光鏡
圖(tu)7反射(she)鏡結構圖(tu)
表5反射鏡技術參數(shu)參考表
4、吸熱傳熱介質(導熱油)
其特性(xing)主要有:工作溫度高;熱穩定性(xing)強;傳熱性(xing)佳(jia);熱傳遞損失小;低(di)蒸汽壓;低(di)凝固(gu)點;材料相容(rong)性(xing)好;經濟性(xing)好。
表6吸熱傳熱介質(導熱油)技術參(can)數參(can)考(kao)表
5、蒸汽發生裝置
(1)蒸(zheng)汽發生系統主要由(you)預(yu)熱器(qi)、蒸(zheng)汽發生器(qi)、過熱器(qi)和再熱器(qi)組成。
(2)單套系(xi)統(tong)具有管系(xi)簡(jian)單、設備占(zhan)地(di)小、閥門(men)少、運行調節(jie)簡(jian)單等(deng)特點(dian)。
(3)而兩套系(xi)統(tong)具(ju)有低負荷調(diao)節(jie)性能強(qiang)的特點,但(dan)整體占地較大。
表7蒸汽發生(sheng)裝(zhuang)置(zhi)參數參考表
6、儲熱方式
太陽(yang)能儲熱主要有三(san)種(zhong)形式(shi):A.顯熱儲熱B.潛(qian)熱儲熱C.化(hua)學(xue)反(fan)應儲熱。
儲(chu)熱材(cai)料應(ying)滿(man)足以下(xia)要求:
儲(chu)熱密(mi)度大;穩定性好;無毒、無腐(fu)蝕、不易燃(ran)易爆,且價格低(di)廉;導(dao)熱系數(shu)大,能(neng)量可以及(ji)時地(di)儲(chu)存或取出;不同(tong)狀(zhuang)態間轉化(hua)時,材料體積變化(hua)要小;合(he)適的使用溫(wen)度。
7、汽輪發電機組容量和型式
合理選擇機組容量:
(1)單機(ji)容量的(de)增大,有利(li)于降低工程單位造(zao)價(jia),但(dan)需要(yao)技術成熟度作為支撐,同時,還要(yao)考慮儲熱系統(tong)的(de)容量和機(ji)組的(de)整(zheng)體經濟性。
(2)對于槽式(shi)電站,集(ji)熱(re)場規模增(zeng)大,傳熱(re)介質的流動距(ju)離更長,阻力也將更大,會使廠用電消耗增(zeng)加。
(3)機(ji)組容(rong)量(liang)應綜合技術成熟(shu)度、儲熱系統容(rong)量(liang)和機(ji)組的整(zheng)體經濟性進行多方案(an)比選后確定。
汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)型式(shi)的(de)主要特點有:啟動迅速(su)、頻繁(fan)啟停、高(gao)效可靠,應具(ju)有快速(su)響應進汽(qi)(qi)(qi)參數變化及低負荷(he)連(lian)續(xu)運行(xing)的(de)能力(li)。其型式(shi)有:高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)(ya)或(huo)中(zhong)(zhong)溫(wen)高(gao)壓(ya)(ya)、一次中(zhong)(zhong)間再熱(re)、雙(shuang)缸(gang)、雙(shuang)軸(zhou)、雙(shuang)轉(zhuan)速(su)(高(gao)壓(ya)(ya)缸(gang)轉(zhuan)速(su)6000rpm,低壓(ya)(ya)缸(gang)轉(zhuan)速(su)3000rpm)、凝汽(qi)(qi)(qi)式(shi)汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)。額(e)(e)定功(gong)率背壓(ya)(ya):在缺(que)水(shui)地區,采用空冷(leng)機(ji)組(zu)。為提高(gao)機(ji)組(zu)全(quan)(quan)年(nian)(nian)運行(xing)的(de)經(jing)濟性(xing),建議按照(zhao)額(e)(e)定背壓(ya)(ya)(冷(leng)卻(que)介質(zhi)全(quan)(quan)年(nian)(nian)平均計算溫(wen)度對應的(de)背壓(ya)(ya))作為汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)額(e)(e)定功(gong)率背壓(ya)(ya)。
圖8槽(cao)式太陽能熱電項目汽輪發電機組(zu)外形圖
與常規火電機組的不同點是:
(1)發電機布置在高壓缸與(yu)低壓缸之間(jian),高壓缸通過變速箱與(yu)發電機連接。高低壓缸可單獨運(yun)(yun)行也可以聯合運(yun)(yun)行;
(2)采(cai)用再熱設計可顯著提高汽輪發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)效率(lv)(lv),最高效率(lv)(lv)可達40%以上(shang);
(3)可長時間低(di)負荷運行(20%負荷),冷態啟動(dong)時間僅需(xu)1~2小時(0%~100%負荷),溫態啟動(dong)時間僅需(xu)20~30分(fen)鐘(0%~100%負荷)。
8、主變壓器選擇
(1)主變(bian)壓(ya)器容量(liang)(liang)應按(an)照發電機(ji)的額定(ding)容量(liang)(liang)扣除本(ben)機(ji)組(zu)的廠(chang)用負荷后,留有10%的裕度。
(2)主變壓器額(e)定電(dian)壓根(gen)據發電(dian)機出口電(dian)壓,以及并網電(dian)壓選擇。
(3)主變主要技術(shu)參數注意事項請見表8(數據為參考值)。
表(biao)8主變主要技術參數表(biao)
9、導體選型
導體(ti)及設(she)備選擇(ze)遵照《導體(ti)和電器選擇(ze)設(she)計技術規定》DL/T5222-2005,并考慮以下特殊(shu)條(tiao)件(jian)。
(1)項目(mu)所在區域室內外環境(jing)溫度。
(2)當地(di)的污穢(hui)等(deng)級(ji)。
(3)敷設方式。
(4)直埋式要考慮土壤腐蝕度和地(di)下水位。
(5)地(di)震(zhen)裂度(du),地(di)震(zhen)加(jia)速度(du)值(zhi)等。
(6)導體(ti)及電氣(qi)設備(bei)均根據海拔高度(du)選擇,并做(zuo)修(xiu)正。
(三)土建工程
光熱(re)電站選址應(ying)根據國家可再生能源(yuan)中長(chang)期發展(zhan)規(gui)劃(hua)、地區(qu)自然條件、太(tai)陽能資源(yuan)、交通運輸、接入系統、地區(qu)經濟發展(zhan)規(gui)劃(hua)、其它設(she)施等因素全面考(kao)慮,綜合規(gui)劃(hua)。選址過程(cheng)中應(ying)考(kao)慮以(yi)下(xia)因素:①不宜占用耕地。②光照時間長(chang),提高(gao)發電量。③地勢高(gao)差小(xiao),減(jian)少土石方工(gong)程(cheng)量(場地平整度要求嚴(yan)格)。④應(ying)避開嚴(yan)重污染區(qu)、地質災害易發區(qu)、氣(qi)候災害嚴(yan)重區(qu)、影(ying)響(xiang)人(ren)類居住或受人(ren)類活動(dong)影(ying)響(xiang)區(qu)。⑤水資源(yuan)相對豐富(100MW-17.6萬噸(dun))。
總平面布置原則:
1、滿足各(ge)場(chang)地和設(she)施功(gong)能要求,為生產過程創造有(you)利(li)條(tiao)件。
2、符(fu)合當(dang)地(di)規劃要求。
3、充分(fen)利用(yong)占地,緊湊布置總平面。節省投資,加快(kuai)本期建(jian)設的進(jin)度。
4、盡(jin)量縮短運(yun)輸距離和(he)管線長度(du)。
5、利用風向減少相互干擾,改善環境。
6、滿足各(ge)種防護距(ju)離(li)的要求。
表9太陽能熱(re)發(fa)電站選址(zhi)一(yi)般性(xing)條件
建筑物(wu)主(zhu)要類型有(you)汽機(ji)房(fang)、化學水處(chu)(chu)理站、換熱站、綜合水泵(beng)房(fang)、補給水泵(beng)房(fang)、生(sheng)活污水處(chu)(chu)理站、辦公(gong)樓、HTF泵(beng)房(fang)、啟動與(yu)防凝鍋爐房(fang)、空冷配電間、原水預處(chu)(chu)理。
建筑(zhu)(zhu)物布置原則:廠(chang)區(qu)內建筑(zhu)(zhu)物的(de)布置在結(jie)(jie)合廠(chang)區(qu)的(de)總體規劃、滿足生產(chan)工(gong)藝要求(qiu)及方便管理的(de)前提下,盡(jin)可能創造較好(hao)的(de)工(gong)作環(huan)境。除辦公樓用(yong)于人員(yuan)生活外,其(qi)他建筑(zhu)(zhu)均用(yong)于生產(chan),故最好(hao)都采用(yong)單層結(jie)(jie)構。建筑(zhu)(zhu)材(cai)(cai)料盡(jin)量就地取材(cai)(cai),節約成本。
在查明場區地(di)質條件的情況下,需對場區內構筑物(wu)進(jin)行結(jie)構設計(ji)。主要包(bao)括:
1、集熱區:槽式集熱陣列(lie)基(ji)礎及(ji)結(jie)構設計。
2、儲熱(re)區:事故油坑、HTF溢流罐(guan)、HTF膨脹(zhang)箱、HTF泵房、熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)罐(guan)、導(dao)熱(re)油熔(rong)鹽(yan)換(huan)熱(re)器和(he)熔(rong)鹽(yan)熔(rong)化爐(熔(rong)鹽(yan)初始(shi)融化系統(tong))等基礎及結(jie)構設計。
3、發電區:空(kong)冷(leng)平(ping)臺(tai)、換熱站、架構(gou)和設備支架等。
(四)安裝工程
1、場地平整:對(dui)場區平整度要求(qiu)較(jiao)高,土方量(liang)較(jiao)大,應結合地形,合理布(bu)局,在滿足(zu)要求(qiu)的前提下做到(dao)減(jian)少土方工(gong)程量(liang),降(jiang)低造價。
2、防(fang)洪防(fang)澇(lao):場區(qu)占(zhan)地面(mian)積較大,大雨天容易積水形成沖(chong)涮和(he)洪澇(lao),應做好排水措施。
3、施工(gong)(gong)難(nan)度:高海(hai)拔,溫度低,要考慮(lv)工(gong)(gong)程防凍及冬季施工(gong)(gong)要求。
4、水(shui)(shui)資源(yuan):高海拔地區,水(shui)(shui)資源(yuan)不(bu)足,需要提(ti)前(qian)做好(hao)相關準備,若(ruo)條件(jian)允許,盡量(liang)使用(yong)地表水(shui)(shui)資源(yuan)及處(chu)理后(hou)的污(wu)水(shui)(shui)。
5、占(zhan)地面(mian)積:占(zhan)地面(mian)積與(yu)太陽直(zhi)接輻(fu)射(she)強度、機組容量、聚(ju)光集熱(re)方式(shi)和儲熱(re)系統容量等均有(you)關系,故申(shen)請(qing)用地面(mian)積前,一定要根據收(shou)集到的基礎(chu)數據進行計算分析確定。
6、安裝:安裝精(jing)度(du)會影(ying)響聚光鏡(jing)跟(gen)蹤(zong)的命中率和精(jing)準度(du),從而影(ying)響發電量,需(xu)要嚴格控(kong)制。
占地面積包括:
a、集熱場安(an)裝施工區(qu)(安(an)裝車(che)間和倉庫)
b、換熱安裝施工區
c、汽機機力塔安裝施(shi)工區(汽機施(shi)工區和(he)機力塔施(shi)工區)
d、其它(ta)安裝(zhuang)區(電氣施工區、設備堆放區、修配鉚焊(han)區、機械站區)
e、土(tu)建施工區(qu)(鋼筋加工、混凝(ning)土(tu)攪拌站、木工模板區(qu))
f、輔助(zhu)生產及(ji)(ji)施(shi)(shi)工管(guan)理(li)區(qu)(施(shi)(shi)工管(guan)理(li)區(qu)和倉庫)、宿舍及(ji)(ji)其它生活設施(shi)(shi)占地等。
g、100MW工程(cheng)占地面積約4.50hm2,其中施工區用地3.7hm2,施工生活區占地0.8hm2
四、光熱電站經濟性分析
(一)投資
1、測算基本條件
以槽式光熱項目為例,其各類投資投產比例見圖9所示
圖9槽式光熱項目靜(jing)態投資投產比(bi)例圖
表10主(zhu)輔生(sheng)產工程投資構成與(yu)占(zhan)比(bi)分析(槽式)
(二)經濟性分析
1、基本收益情況
(1)測算條件
槽式100MW光(guang)熱(re)項(xiang)(xiang)目,儲能7小時,運行(xing)25年(nian),建設期2年(nian),投資(zi)(zi)按前述(shu)測算投資(zi)(zi)。電(dian)(dian)價按1.15元/kW(示范項(xiang)(xiang)目電(dian)(dian)價),年(nian)發電(dian)(dian)量暫(zan)按3000h;
年耗(hao)水量15×104t,水價3元(yuan)(yuan)/t,發電(dian)(dian)(dian)場用(yong)電(dian)(dian)(dian)率(lv)10%,發電(dian)(dian)(dian)標準氣(qi)耗(hao)0.015Nm3/kWh,氣(qi)價2元(yuan)(yuan)/Nm3,外購電(dian)(dian)(dian)量2700MWh,工業電(dian)(dian)(dian)價0.75元(yuan)(yuan)/kWh;材料費8元(yuan)(yuan)/MWh;其(qi)他費用(yong)12元(yuan)(yuan)/MWh;
資(zi)本金20%,80%的銀行貸(dai)款,長期(qi)貸(dai)款利率4.90%;
(2)收益情況
表11測(ce)算投資收(shou)益匯總表
(3)敏感性分析
表12測算(suan)敏感性分析表
圖10敏感(gan)性(xing)圖
從圖10中(zhong)可以看出,收(shou)益對電價最為敏感,其次(ci)是(shi)(shi)投資(zi),再次(ci)是(shi)(shi)利率。
2、投資變化的影響
表(biao)13主要成本構成表(biao)
各設備隨(sui)著降價幅(fu)度的(de)不(bu)(bu)同(tong),都收益的(de)影(ying)響也不(bu)(bu)同(tong),但隨(sui)著技(ji)術進(jin)步(bu)和(he)創新,設備價格的(de)持續下降,在現有電價條件下,光熱電站是可以實現8-10%的(de)收益率。
表14主要設備成本變化(hua)(hua)對應(ying)收益及相當(dang)的電價變化(hua)(hua)表
3、發電量變化的影響
發(fa)電量增長和降(jiang)低的變(bian)化(hua)趨(qu)勢有所不(bu)同,下(xia)降(jiang)時都收(shou)益影響(xiang)會大一些。發(fa)電量每(mei)變(bian)化(hua)100h,資(zi)本(ben)金內(nei)部(bu)收(shou)益率約調(diao)整1.2%,相(xiang)當于(yu)電價調(diao)整0.042元(yuan)/kWh。詳見表(biao)13
表(biao)(biao)15發(fa)電(dian)量變化對收益和相當(dang)的電(dian)價變化表(biao)(biao)
4、預期電價的調整趨勢
在(zai)2020年電價降(jiang)到0.75元(yuan)/kWh,下降(jiang)幅(fu)度(du)為34.78%;
成本下降(jiang)到15000元/kW左右,下降(jiang)幅度約為40%。
圖11數據(ju)來源于《中(zhong)國太(tai)陽能發展路線(xian)圖》
2020年電價(jia)0.75元(yuan)/kWh,仍以發電量(liang)3000h,廠用電率10%,2700h進行測(ce)算(suan),以資(zi)本金稅(shui)后IRR8%對投(tou)資(zi)進行測(ce)算(suan):
投(tou)資(zi)下(xia)降37%,財務(wu)內部收(shou)益率可達(da)到(dao)8%,下(xia)降41%資(zi)本金(jin)稅(shui)后(hou)IRR可達(da)到(dao)10%。具體見表所(suo)示
表16電價(jia)變化后的(de)收益變化分析
我(wo)國(guo)常規能源(yuan)儲采比遠低于世(shi)界平均(jun)水平,目前已成為(wei)世(shi)界第一大(da)(da)能源(yuan)消費國(guo)、原(yuan)煤(mei)進(jin)口國(guo)、電力裝機國(guo),原(yuan)油和天然氣對外依存度高達60%和30%,中(zhong)國(guo)大(da)(da)范圍持(chi)續霧(wu)霾等大(da)(da)氣污染已成為(wei)“心肺大(da)(da)患”。
光熱(re)(re)的發(fa)展(zhan)未來并非一條陽光坦途,從技(ji)術(shu)研發(fa)、方案設(she)計、設(she)備(bei)制(zhi)造(zao)、到(dao)系統(tong)集成、運營(ying)維(wei)護,需要整(zheng)個行業,全產業鏈齊心協力共同(tong)努(nu)力,十(shi)三五是光熱(re)(re)發(fa)展(zhan)的關(guan)鍵時期!