以項目為依托 提升光熱電站設(shè)計能力
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Jason | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 6436查看 | 2012-11-16 16:30:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：太陽能光熱電站的建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，電站的系統(tǒng)設(shè)計則是項目建設(shè)之初最重要和最基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，其設(shè)計水準(zhǔn)將直接影響電站的建設(shè)及運行效果。
2007年，中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院（以下簡稱華北院）敏銳地意識到太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，率先進(jìn)入太陽能光熱電站的設(shè)計領(lǐng)域。經(jīng)過五年時間的探索和積累，今天，華北院已經(jīng)參與了國內(nèi)數(shù)個光熱電站項目的設(shè)計工作。
11月14日，CSPPLAZA記者走進(jìn)華北院，采訪了負(fù)責(zé)光熱電站設(shè)計的主要設(shè)計人員田增華，他是華北院最早進(jìn)行光熱電站設(shè)計研究的工程師之一。
光熱電站設(shè)計難度大
從對光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行全面細(xì)致的了解，到逐步掌握大規(guī)模光熱電站的設(shè)計方法，一路走來，田增華對光熱電站的設(shè)計難度深有感觸，他說：“光熱電站的設(shè)計首先涉及到太陽直接輻照強度DNI值的測定，這與光伏電站的地表總輻射值GHI值的測定不盡相同，DNI值的測量要求更加精確，測定難度更大；另外，太陽光的精準(zhǔn)聚焦、工質(zhì)的傳熱、換熱、儲熱等多個方面也都是設(shè)計上的一些難點，門檻較高，相對于目前已經(jīng)十分成熟的光伏電站的設(shè)計，光熱電站的設(shè)計難度要大很多?！?/div>
在談及目前我國在光熱電站設(shè)計方面面臨的主要困難時，田增華說：“從根本上來說，是我們對光熱電站的運行細(xì)節(jié)還不是完全了解，在和國外的相關(guān)成熟廠商進(jìn)行交流探討時，他們也不會對電站的相關(guān)設(shè)計和運行細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的解釋。比如對于槽式光熱電站來講，在光場系統(tǒng)的設(shè)計方面，太陽能集熱場該如何布置？一定規(guī)模的電站應(yīng)該對應(yīng)設(shè)置多少個回路才能達(dá)到集熱效率的最大化？在儲熱系統(tǒng)的設(shè)計方面，配置多長時間的儲熱系統(tǒng)才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化？如何從設(shè)計角度確保熔鹽的應(yīng)用安全？如何防止熔鹽凝固造成管路堵塞等等這樣一些細(xì)節(jié)上的問題，國內(nèi)現(xiàn)在還沒有完全搞清楚。這是我們目前遇到的主要難點?！?/div>
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而對于塔式電站的設(shè)計，田增華認(rèn)為，“最大的設(shè)計難點在于光場系統(tǒng)，特別是定日鏡的控制，槽式電站采用一套控制系統(tǒng)對所有反光鏡進(jìn)行整體跟蹤控制即可，而塔式定日鏡則需要對每一面鏡子都進(jìn)行跟蹤控制，如何做到這一點？如何根據(jù)電站出力確定光場的建設(shè)面積？如何根據(jù)光場的面積確定集熱塔的高度和接收器的位置等等這些都是一些設(shè)計上的難點?！?/div>
雖然在上述方面，華北院都已作過相關(guān)研究，并取得了一定的突破。但由于其參與設(shè)計的幾個大規(guī)模商業(yè)化光熱電站都尚未成功投運，也就無從檢驗其設(shè)計方案的最終效果如何。
多方發(fā)力光熱電站設(shè)計
在全球范圍內(nèi)，擁有大規(guī)模商業(yè)化光熱電站設(shè)計能力的企業(yè)也只有寥寥數(shù)家，他們大都擁有已投運的商業(yè)化光熱電站。而中國的諸多廠商試圖與這些廠商進(jìn)行深度交流以期獲取光熱電站設(shè)計的相關(guān)細(xì)節(jié)時，均被婉拒。
中國人還需要自己摸索著前進(jìn)。當(dāng)前，中國多家單位都已經(jīng)開始對光熱電站的設(shè)計進(jìn)行研究，以期掌握自主的電站設(shè)計能力。
據(jù)田增華介紹，在光熱電站的設(shè)計領(lǐng)域，目前已有部分設(shè)計院、項目公司及光熱發(fā)電設(shè)備制造商投入其中。華北院積極開展太陽能熱發(fā)電的研究及設(shè)計工作，目前已完成多個項目的前期咨詢及設(shè)計工作。
另據(jù)本網(wǎng)記者了解，華能集團(tuán)、浙江中控太陽能技術(shù)公司等企業(yè)也正在逐步依托自有技術(shù)掌握相對應(yīng)的電站設(shè)計方法。
電站建設(shè)中逐步優(yōu)化設(shè)計
成功的設(shè)計最終需要實際電站運行的檢驗，雖然包括華北院在內(nèi)的多家設(shè)計單位已經(jīng)對多個光熱電站項目進(jìn)行了前期咨詢及設(shè)計工作，但事實是，國內(nèi)目前還沒有一個已投運的大規(guī)模商業(yè)化光熱電站。除少數(shù)試驗示范電站和裝置投入運行外，多數(shù)大規(guī)模商業(yè)化電站項目甚至尚未能動工建設(shè)。
延慶1MW塔式光熱發(fā)電示范項目的投運為我國塔式光熱電站的設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗，華能三亞1.5MWth菲涅爾光熱發(fā)電示范項目的成功運行也為我國菲涅爾光熱電站的設(shè)計積累了寶貴的經(jīng)驗，而在最為成熟的槽式技術(shù)上，我國目前還沒有一個具有示范意義的項目投運。
田增華認(rèn)為，“延慶塔式示范電站的投運就為塔式電站積累了一定的設(shè)計運行經(jīng)驗，這對掌握塔式電站的設(shè)計十分重要。目前，我們也亟需建設(shè)一個槽式光熱示范電站來驗證并優(yōu)化我們的設(shè)計方案?！?/div>
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幸運的是，業(yè)界已經(jīng)開始著手建設(shè)這樣一個示范項目。中科院電工研究所聯(lián)合北京有色金屬研究總院等16家單位組織開展的“十二五太陽能槽式集熱發(fā)電技術(shù)研究與示范項目”此前已經(jīng)獲得了國家863計劃3000多萬元的資金扶持。CSPPLAZA記者就此采訪了該項目首席專家徐二樹博士，他表示，該項目的其中一項重要任務(wù)就是建設(shè)1MW的太陽能槽式熱發(fā)電實驗平臺。田增華認(rèn)為，“這將對今后槽式電站的設(shè)計工作提供重要支持?！?/div>
另外，光熱電站的整體設(shè)計能力的提升不僅僅是設(shè)計單位自己的事，還涉及到各種光熱發(fā)電設(shè)備、組件、材料的性能及設(shè)備工裝技術(shù)的發(fā)展。田增華也就此說道，“比如儲熱系統(tǒng)熔鹽材料的選擇，國際上目前也僅有少數(shù)幾家廠商如全球最大的硝酸鹽生產(chǎn)商智利SQM公司能夠供應(yīng)這種高純度硝酸鹽，國內(nèi)制造商生產(chǎn)的熔鹽尚未經(jīng)過大規(guī)模太陽能熱發(fā)電站的實際運行檢驗。又比如太陽能熱發(fā)電集熱場相關(guān)產(chǎn)品及其裝配工藝，國內(nèi)雖然已有不少廠商取得了一定的研究成果，但都尚需實際項目的運行檢驗”。
光熱電站的整體設(shè)計最重要的還在于實踐，只有通過實際電站項目的建設(shè)、在建設(shè)過程中不斷改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計方案，才能最終掌握成熟的設(shè)計方案。西班牙在光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，就有某光熱電站因設(shè)計方案錯誤造成熔鹽罐整體報廢的案例，但正是有了類似的這些嘗試，他們才最終掌握了成熟的光熱電站設(shè)計方案。而我們，也必須經(jīng)歷這樣一系列的探索和歷練。
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