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含熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式光熱電站的大基地項(xiàng)目進(jìn)展及未來(lái)規(guī)劃

發(fā)布者：xylona | 來(lái)源：CSPPLAZA | 0評(píng)論 | 4883查看 | 2023-08-01 10:34:58

CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：6月13日，2023中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA第十屆年會(huì)在浙江杭州盛大召開(kāi)，蘭州大成科技股份有限公司副總經(jīng)理范玉磊出席會(huì)議并帶來(lái)主題報(bào)告《含熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式光熱電站的大基地項(xiàng)目進(jìn)展及未來(lái)規(guī)劃》。

圖：范玉磊

范玉磊向與會(huì)來(lái)賓分享了蘭州大成科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“蘭州大成”）熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式光熱電站建設(shè)技術(shù)以及對(duì)該技術(shù)未來(lái)規(guī)模化的思考。

熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式光熱技術(shù)及在建項(xiàng)目介紹

▋蘭州大成熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式光熱技術(shù)介紹

據(jù)范玉磊介紹，蘭州大成的熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式聚光集熱系統(tǒng)主要由主反射鏡陣列、跟蹤控制裝置和接收器三部分組成，主反射鏡陣列實(shí)時(shí)跟蹤匯聚太陽(yáng)光加熱吸熱裝置中流動(dòng)的熔鹽，由于聚光比高，熱損較低，熔鹽工質(zhì)通過(guò)單個(gè)聚光支路就可以加熱至額定的550℃高溫，從而將低能流密度的太陽(yáng)輻射能匯聚成高能流密度的熱能。

光熱電站用集熱產(chǎn)生高溫熔鹽換熱產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)常規(guī)的汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，由于熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式技術(shù)采用熔鹽作為集熱、傳熱和儲(chǔ)熱的統(tǒng)一工質(zhì)，集熱產(chǎn)生的熱量?jī)?chǔ)存后可以與發(fā)電過(guò)程實(shí)現(xiàn)完全解耦，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)、穩(wěn)定的“光能－熱能－電能”轉(zhuǎn)化，使光熱電站能夠承擔(dān)儲(chǔ)能和調(diào)峰功能。

圖：線(xiàn)性菲涅爾技術(shù)

圖：熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

▋?cè)诮?xiàng)目介紹

（一）蘭州大成敦煌熔鹽線(xiàn)菲光熱發(fā)電示范項(xiàng)目

上圖為在光照并不穩(wěn)定時(shí)配合電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰的發(fā)電曲線(xiàn)（紅色為太陽(yáng)輻射曲線(xiàn)，綠色為出力曲線(xiàn)）。由圖可知，即便天氣狀況不好，配合電網(wǎng)的發(fā)電功率曲線(xiàn)也可穩(wěn)定、向后平移以滿(mǎn)足電網(wǎng)要求。

如上圖所示，以電站全發(fā)電曲線(xiàn)為例（由于線(xiàn)路調(diào)試，中途幾天暫停發(fā)電），基本可實(shí)現(xiàn)連續(xù)多日、每日啟停發(fā)電，因此光熱電站的運(yùn)行策略相對(duì)靈活。

敦煌50MW熔鹽工質(zhì)光熱電站能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，范玉磊總結(jié)出了以下技術(shù)特點(diǎn)：

1、集熱場(chǎng)低熱損運(yùn)行工藝

創(chuàng)新線(xiàn)聚焦集熱場(chǎng)低熱損運(yùn)行的新模式，防凝技術(shù)安全可靠，集熱場(chǎng)防凝能耗顯著下降，可解決熔鹽線(xiàn)聚焦集熱場(chǎng)凍堵風(fēng)險(xiǎn)和防凝能耗之間的矛盾以及大規(guī)模線(xiàn)聚焦集熱場(chǎng)高溫管線(xiàn)長(zhǎng)造成的防凝能耗大的難題。

2、可靠便捷的運(yùn)維方案

由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集熱、換熱儲(chǔ)熱統(tǒng)一工質(zhì)，因此運(yùn)行系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、設(shè)備操作簡(jiǎn)單，可靠性高，維護(hù)方便，人員配置少。

高效的清洗機(jī)器人自動(dòng)清洗方案，保證大規(guī)模集熱場(chǎng)快速清洗、自動(dòng)化干濕結(jié)合清洗，少人值守，簡(jiǎn)便高效。

3、主要關(guān)鍵件制備能力

二次反射鏡

該二次反射鏡采用整體成型及復(fù)雜曲面磁控濺射鍍反射膜工藝。

一次反射鏡制造

目前，蘭州大成的一次反射鏡建設(shè)產(chǎn)能已達(dá)到300萬(wàn)㎡/年，即每年可供應(yīng)3-4個(gè)100兆瓦M(jìn)W的光熱項(xiàng)目，并已計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能。

熔鹽真空集熱管

蘭州大成聚焦熔鹽真空集熱管的高溫性能以及膜系耐久性，實(shí)現(xiàn)了熔鹽工質(zhì)大口徑集熱管同等流量下傳熱量大幅提高。目前，選擇性吸收膜系已經(jīng)過(guò)超600℃的高溫實(shí)驗(yàn)。

范玉磊表示，蘭州大成敦煌50MW光熱項(xiàng)目和熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)過(guò)國(guó)際權(quán)威第三方——德國(guó)弗朗霍夫太陽(yáng)能研究所(Fraunhofer ISE)檢測(cè)和評(píng)估，結(jié)果顯示系統(tǒng)性能卓越。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也做了技術(shù)成果鑒定，專(zhuān)家一致認(rèn)為該項(xiàng)目熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式的技術(shù)成果，整體處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

（二）玉門(mén)“光熱儲(chǔ)能+光伏+風(fēng)電”一體化項(xiàng)目10萬(wàn)千瓦光熱儲(chǔ)能工程

該項(xiàng)目100MW光熱發(fā)電工程采用熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式技術(shù)路線(xiàn)，由中國(guó)電力工程顧向集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司和蘭州大成下屬全資子公司敦煌大成晟能新能源科技有限公司聯(lián)合總包建設(shè)，本期工程建設(shè)130萬(wàn)㎡線(xiàn)性菲涅爾太陽(yáng)能集熱場(chǎng)，工程于2022年8月開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)2023年12月底建成投產(chǎn)，目前項(xiàng)目已進(jìn)入建設(shè)高峰期。

項(xiàng)目整體效果圖

該項(xiàng)目與第一個(gè)示范項(xiàng)目在集熱場(chǎng)布置上已發(fā)生變化，整個(gè)常規(guī)島開(kāi)始進(jìn)行偏側(cè)布置，方便了整體項(xiàng)目運(yùn)維以及項(xiàng)目的成本優(yōu)化。

該項(xiàng)目建設(shè)歷程如下：

2022年3月25日舉行奠基儀式；

2022年8月29日監(jiān)理單位正式進(jìn)場(chǎng)，項(xiàng)目集熱島建設(shè)全面開(kāi)展；

2022年10月10日開(kāi)始組裝車(chē)間內(nèi)設(shè)備框架搭建與設(shè)備安裝；

2023年5月31日，集熱場(chǎng)土建工程順利竣工，比原計(jì)劃提前3個(gè)月完成；

本項(xiàng)目預(yù)計(jì)2023年12月建成。

據(jù)范玉磊披露，目前，該項(xiàng)目已全部完成集熱島的土建工作，其余各項(xiàng)建設(shè)正在有序的快速推進(jìn)。

（三）敦煌“光熱儲(chǔ)能+光伏”一體化項(xiàng)目10萬(wàn)千瓦光熱儲(chǔ)能工程

敦煌“光熱儲(chǔ)能+光伏”一體化項(xiàng)目10萬(wàn)千瓦光熱儲(chǔ)能工程地處甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)，規(guī)劃總裝機(jī)容量700MW，其中包括一座100MW熔鹽線(xiàn)性菲涅爾光熱發(fā)電項(xiàng)目工程，預(yù)計(jì)建設(shè)110萬(wàn)㎡線(xiàn)性菲涅爾太陽(yáng)能集熱場(chǎng)，目前項(xiàng)目正在施工準(zhǔn)備，預(yù)計(jì)近期全面開(kāi)展建設(shè)工作。

熔鹽線(xiàn)性菲涅爾光熱技術(shù)未來(lái)規(guī)劃及規(guī)?；l(fā)展

2023年3月，國(guó)家能源局發(fā)布《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于推動(dòng)光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關(guān)事項(xiàng)的通知》，意味著光熱發(fā)電邁入規(guī)模化發(fā)展新時(shí)代。

范玉磊認(rèn)為規(guī)?；l(fā)展是光熱發(fā)電目前成本降低最有效、最快速的可行路徑，光熱發(fā)電的成本降低路徑大致可分為兩方面：技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展。

圖：光熱發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的多樣形式

她指出，規(guī)模化發(fā)展對(duì)光熱發(fā)電行業(yè)促進(jìn)作用體現(xiàn)在：

1、規(guī)?；l(fā)展促進(jìn)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈參與者迅速完成經(jīng)驗(yàn)積累，進(jìn)入學(xué)習(xí)曲線(xiàn)生產(chǎn)平穩(wěn)周期，生產(chǎn)成本大幅降低。

2、規(guī)模化發(fā)展才能帶來(lái)光熱發(fā)電行業(yè)整體議價(jià)能力的提高。

3、規(guī)?；l(fā)展使更多產(chǎn)業(yè)鏈參與者參與光熱發(fā)電發(fā)展，提高行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)水平和技術(shù)水平。

以熔鹽菲涅爾式聚光集熱器作為參考，目前一體化項(xiàng)目的建設(shè)階段，經(jīng)測(cè)算，線(xiàn)性菲涅爾式集熱器本身的成本與示范項(xiàng)目建設(shè)階段相比下降了約15%。在未來(lái)光熱行業(yè)更大的規(guī)模體量促使下，設(shè)備的成本，包括集熱場(chǎng)、儲(chǔ)換熱、發(fā)電等各項(xiàng)設(shè)備成本都會(huì)快速下降，設(shè)備和系統(tǒng)性能更加可靠，進(jìn)入性能穩(wěn)定、價(jià)格合理的區(qū)間。

此外，熔鹽線(xiàn)性菲涅爾式聚光集熱技術(shù)還是適合建設(shè)單機(jī)大規(guī)模調(diào)峰儲(chǔ)能式光熱電站的光熱技術(shù)。

線(xiàn)聚焦聚光器效率與規(guī)模的弱相關(guān)性使其適合建設(shè)單機(jī)大規(guī)模光熱電站。線(xiàn)聚焦集熱系統(tǒng)的光熱效率由聚光器單體的光學(xué)效率和標(biāo)準(zhǔn)集熱支路的集熱效率確定，大規(guī)模集熱場(chǎng)是由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集熱支路并聯(lián)組成，集熱場(chǎng)的整體光熱轉(zhuǎn)化效率與鏡場(chǎng)規(guī)模弱相關(guān)，集熱場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大不會(huì)造成系統(tǒng)集熱效率的下降，可兼顧分區(qū)布置的靈活性和可靠性。

會(huì)上蘭州大成也提出2×35萬(wàn)千瓦熔鹽線(xiàn)菲光熱儲(chǔ)能電站方案設(shè)想，如下圖：

圖：蘭州大成2×35萬(wàn)千瓦熔鹽線(xiàn)菲光熱儲(chǔ)能電站方案

項(xiàng)目建設(shè)布置設(shè)想：

熔鹽線(xiàn)菲集熱場(chǎng)分區(qū)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，呈“田字型”布局，每個(gè)分區(qū)支路均勻布置，集熱島場(chǎng)平面設(shè)計(jì)為緩坡面，儲(chǔ)罐和發(fā)電島設(shè)置在廠址中心，方便整個(gè)集熱場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)退鹽的設(shè)置，以及進(jìn)行防凝操作。

范玉磊認(rèn)為光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展也會(huì)同時(shí)顯著促進(jìn)光熱供熱成本下降。光熱電站大型熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也可以應(yīng)用于其他高品質(zhì)供熱領(lǐng)域，比如火電靈活性改造以及熔鹽集成供熱的項(xiàng)目。

蘭州大成屋頂式聚光集熱熱電聯(lián)供電站案例

電站采用聚光太陽(yáng)能+谷電的聯(lián)合熱源方案，配合水儲(chǔ)熱系統(tǒng)，滿(mǎn)足了蘭州大成蘭州新區(qū)園區(qū)2萬(wàn)余平米生產(chǎn)基地冬季全部供熱需求。其余季節(jié)發(fā)電，電功率為1MW，集熱場(chǎng)布置于廠區(qū)屋頂，集熱工質(zhì)為水工質(zhì)。如此一來(lái)，項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本較原煤鍋爐供熱成本降低了70%。

蘭州大成屋頂式太陽(yáng)能集中供熱系統(tǒng)

關(guān)于蘭州大成科技股份有限公司

蘭州大成科技股份有限公司成立于1998年，2009年進(jìn)行股份制改革，是一家混合所有制企業(yè)。公司國(guó)有股占比24.86%，國(guó)有股東包括蘭州交通大學(xué)、甘肅省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)基金等；主要業(yè)務(wù)板塊包括綠色鍍膜裝備，軌道交通自動(dòng)控制，聚光太陽(yáng)能發(fā)電供熱技術(shù)及系統(tǒng)集成建設(shè)。

蘭州大成長(zhǎng)期在我國(guó)西部地區(qū)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化工作，在聚光太陽(yáng)能方向已進(jìn)行超過(guò)15年的技術(shù)研發(fā)、裝備設(shè)備制造以及項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行等工作，在光熱方向的核心競(jìng)爭(zhēng)力是通過(guò)30多年的長(zhǎng)期積累形成的，并緊緊圍繞綠色真空鍍膜和自動(dòng)控制核心技術(shù)這兩條主線(xiàn)。