光伏發(fā)電廠用電率4%，光熱10%！光熱電站廠用電率如何降低？
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Xylona | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 16988查看 | 2017-08-01 08:53:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：發(fā)電廠中為保證電廠正常運(yùn)作所消耗的電力稱為廠用電，廠用電率是電廠重要指標(biāo)之一。發(fā)電廠的廠用電率（綜合廠用電率）是指單位時(shí)間內(nèi)廠用變耗電量與發(fā)電量的百分比，計(jì)算方式為（發(fā)電機(jī)有功電量—上網(wǎng)電量）/發(fā)電機(jī)有功電量。在傳統(tǒng)電力行業(yè)中，生產(chǎn)型發(fā)電企業(yè)已把降低廠用電率作為企業(yè)向經(jīng)營(yíng)型轉(zhuǎn)變的長(zhǎng)期目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目申報(bào)時(shí)，廠用電率均控制在10%左右。在近期國(guó)內(nèi)外光熱發(fā)電項(xiàng)目的招標(biāo)階段，大部分項(xiàng)目未對(duì)廠用電率指標(biāo)提出考核要求，業(yè)主方面更多地關(guān)注項(xiàng)目年供電量，例如南非Redstone光熱發(fā)電項(xiàng)目以及迪拜水電局開發(fā)的多個(gè)光熱發(fā)電項(xiàng)目和近期招標(biāo)的魯能海西州50MW塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目便未做硬性要求。但也有個(gè)別項(xiàng)目在對(duì)供電量提出要求的同時(shí)規(guī)定了廠用電率指標(biāo)也作為考核指標(biāo)，如國(guó)華玉門100MW塔式太陽能熱發(fā)電示范項(xiàng)目。
廠用電是保證電站部分設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的動(dòng)力來源，那么如何在保證電站正常安全運(yùn)營(yíng)的前提下盡可能降低廠用電率，未來也應(yīng)該是光熱電站設(shè)計(jì)方和業(yè)主方重點(diǎn)關(guān)注的問題。
在線廠用電率與離線廠用電量
要想降低廠用電率，首先要明白它的概念以及哪些耗電屬于其范疇。
以傳統(tǒng)火電廠為例，發(fā)電廠的廠用電一般分為生產(chǎn)用電和非生產(chǎn)用電，其中生產(chǎn)用電主要包括各類生產(chǎn)機(jī)械（三大風(fēng)機(jī)，磨煤機(jī)，給煤機(jī)，給水泵，循環(huán)水泵，凝結(jié)水泵，燃油系統(tǒng)泵類，空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，輸煤系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)、工業(yè)水泵，化學(xué)制水設(shè)備，除灰設(shè)備，電除塵，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的照明用電，設(shè)備檢修用電，變壓器冷卻通風(fēng)等）；非生產(chǎn)用電則包括辦公用電，食堂浴室宿舍用電，廠區(qū)照明等。
具體到光熱電站，其后端常規(guī)島的很多用電設(shè)備是與傳統(tǒng)火電站類似，如給水泵、循環(huán)水泵和空冷風(fēng)機(jī)等。不同的是，光熱發(fā)電系統(tǒng)新增了一些太陽島和儲(chǔ)熱島的用電設(shè)備，比如導(dǎo)熱油泵、熔鹽泵和其他相關(guān)輔助設(shè)備等，其中需配置大功率電機(jī)的熔鹽泵和導(dǎo)熱油泵用電量相當(dāng)高。在光熱發(fā)電工程中有兩個(gè)常用說法，即在線廠用電率和離線廠用電量，在線廠用電是指機(jī)組正常運(yùn)行所消耗電能，離線廠用電量是指機(jī)組停運(yùn)所消耗電能和機(jī)組啟停的預(yù)熱，比如塔式的吸熱器預(yù)熱。
此外，據(jù)CSPPLAZA記者了解，關(guān)于光熱電站的廠用電來源相關(guān)行業(yè)管理機(jī)構(gòu)規(guī)定也有不同。有機(jī)構(gòu)規(guī)定，光熱電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需電力必須由電站自身發(fā)電，不允許從已有電網(wǎng)取電。而也有機(jī)構(gòu)則允許電站從已有電網(wǎng)取電以保證電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此，有觀點(diǎn)認(rèn)為，“對(duì)比1.15元/kWh的光熱標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)，以較為優(yōu)惠的價(jià)格（如0.4元/kWh）從電網(wǎng)取電供電站使用自然經(jīng)濟(jì)效益更佳。但與此同時(shí)也需要有明確的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證電網(wǎng)取電用于電廠消耗。”
光熱電站哪些設(shè)備最耗電？
與光伏發(fā)電相比，光熱電站10%左右的廠用電率有些偏高。據(jù)了解，光伏項(xiàng)目的廠用電率約為4%，主要由箱變、主變和集電線路的損耗和站用電組成，而光熱項(xiàng)目廠用電率之所以如此之高主要是由于電站中的大型輔機(jī)（轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備）用電造成。
針對(duì)光熱電站廠用電率，曾有業(yè)內(nèi)人士表示，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械廠用電率占比約（8～10）%，電伴熱的用電率占比約1.5%左右，全廠用電率實(shí)際上可能會(huì)超過10%。因?yàn)椴捎秒娋W(wǎng)取電或者其他方式，所以廠用電率的計(jì)算中并不包含機(jī)組停運(yùn)保護(hù)廠用電量。外購(gòu)電量折算到全年發(fā)電量比值則約為1~1.5%。
據(jù)內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)總工程師王小春介紹，光熱電站廠用電主要包括以下幾類設(shè)備的電力消耗：轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械、伴熱系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)。其中，泵類主要包括導(dǎo)熱油泵、熔鹽泵、給水泵、凝結(jié)水泵、空冷島、輔機(jī)循環(huán)水泵等；伴熱系統(tǒng)一般占廠用電總耗電量的1%~1.5%左右，主要是在機(jī)組停運(yùn)伴熱消耗功率較大；跟蹤系統(tǒng)耗電量較小。
多途徑降低光熱電站廠用電
光熱發(fā)電成本需要更加優(yōu)化早已是老生常談的話題，目前，光熱電站成本下降突破口主要聚焦于原材料、關(guān)鍵設(shè)備、儲(chǔ)熱系統(tǒng)等方面。事實(shí)上，若能在廠用電率的下降上實(shí)現(xiàn)突破，這將對(duì)光熱發(fā)電成本的降低和經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。
浙江中控太陽能技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱中控）董事長(zhǎng)金建祥就曾在CSPPLAZA舉辦的CPC2017以及會(huì)員單位巡回調(diào)研等活動(dòng)中多次提及廠用電的優(yōu)化。金建祥表示，降低廠用電是提升效益的有效手段。中控德令哈10MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目在運(yùn)行初期廠用電偏高，對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性提出了很大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過一段時(shí)間的總結(jié)與摸索之后，中控對(duì)此采取了一系列解決措施：優(yōu)化電伴熱控制溫度及運(yùn)行方式；優(yōu)化熔鹽泵、給水泵等主要耗電設(shè)備運(yùn)行方式；選擇在系統(tǒng)高參數(shù)效率點(diǎn)運(yùn)行等。實(shí)踐表明，在進(jìn)行一系列優(yōu)化后，電站日廠用電率下降幅度可觀，降幅達(dá)到35%。
圖：中控德令哈10MW電站相關(guān)用電優(yōu)化措施
歸納來看，針對(duì)光熱電站降低廠用電的措施可從兩方面入手：減少設(shè)備和管道的熱損耗和降低設(shè)備自耗電。
降低熱損耗一般可以通過提高熱力系統(tǒng)保溫效果，減少散熱損失，優(yōu)化電伴熱的溫度臨界點(diǎn)，既能保證介質(zhì)防凝，同時(shí)降低伴熱電耗。
王小春針對(duì)伴熱也給出了同樣的建議，他表示項(xiàng)目的傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)不同，伴熱啟動(dòng)的臨界溫度也是不同的，采用優(yōu)質(zhì)的保溫材料和合理的經(jīng)濟(jì)保溫厚度最大降低散熱損失；針對(duì)不同傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)，合理的設(shè)計(jì)伴熱帶數(shù)量和伴熱啟動(dòng)溫度，可以有效的降低伴熱廠用電量，具體工程需要詳細(xì)計(jì)算后優(yōu)化，并有針對(duì)性出具伴熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選專題，保證項(xiàng)目方案的合理性。
而在降低設(shè)備耗電方面?zhèn)鹘y(tǒng)火電廠已經(jīng)有了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，主要集中在對(duì)一些大功率設(shè)備和人員的管理優(yōu)化方面，CSPPLAZA對(duì)光熱發(fā)電系統(tǒng)或可借鑒的一些措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單整理，具體措施如下：
一、在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型上，特別是一些大功率電機(jī)一定要考慮采用變頻調(diào)速裝置，以達(dá)到機(jī)組在低負(fù)荷區(qū)間節(jié)約用電消耗的目的，還能延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。太陽能熱發(fā)電工程面臨著機(jī)組頻繁啟動(dòng)，如果采用工頻電機(jī)，啟動(dòng)電流會(huì)比額定高5~6倍，導(dǎo)致廠用變壓器容量加大，同時(shí)影響電機(jī)的使用壽命而且消耗較多的電量，因此加裝變頻裝置是非常有必要的，也能達(dá)到降低廠用電的目的。
二、在機(jī)組運(yùn)行方式上，盡量保證機(jī)組所有設(shè)備都在高效區(qū)運(yùn)行，這樣可以提高機(jī)組的效率，所有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的效率也達(dá)到了峰值，達(dá)到了降低廠用電率的目的；這就對(duì)運(yùn)行模式提出了一個(gè)更高的要求，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)整，保證機(jī)組全天候在高負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行是十分必要。
三、加強(qiáng)員工培訓(xùn)工作，提高運(yùn)行人員的素質(zhì)。發(fā)電企業(yè)可以制定不同負(fù)荷條件下的廠用電指標(biāo)，采取相應(yīng)的獎(jiǎng)懲措施，使廠用電率和工資獎(jiǎng)金掛鉤，使運(yùn)行人員能在不同的工作情況下采取不同的方式，優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行管理，努力提高機(jī)組負(fù)荷率。
針對(duì)以上措施，王小春也給予了肯定，他建議應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中盡量?jī)?yōu)化設(shè)備選型，特別是大型泵類設(shè)備設(shè)計(jì)余量的選取、管道系統(tǒng)流速控制、保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料的選擇、伴熱帶的安裝要求等，這些細(xì)節(jié)工作需要在初步設(shè)計(jì)或者基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段給出詳細(xì)的方案。內(nèi)蒙院在光熱項(xiàng)目上做了很多大膽的方案嘗試，比如導(dǎo)熱油主泵是否可考慮采用主機(jī)乏汽小汽輪機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，以達(dá)到降低廠用電的可行性專題比選。
此外，王小春建議光熱電站可以考慮配套建設(shè)光伏電站+蓄電池儲(chǔ)能作為廠用電的自備電源，所發(fā)電能全部用于光熱電站自用，目前國(guó)內(nèi)有一些項(xiàng)目采用這個(gè)模式進(jìn)行了前期可研工作，是否能獲得相關(guān)配套政策的支持和允許，尚不明確。若采用這種方案，光熱電站的運(yùn)營(yíng)期的全部廠用電成本就是光伏電站的投資成本，隨著光伏電站投資成本的迅速下降，這種方案的實(shí)施將給光熱項(xiàng)目帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益空間。
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