發(fā)布者:CSPPLAZA | 來源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 2評論 | 9601查看 | 2015-07-10 18:04:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道:中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2015于6月25~26日在京盛大召開,中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院可再生能源發(fā)電技術(shù)部所長鄭建濤出席本屆大會并發(fā)表演講,分享了華能集團(tuán)在菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)開發(fā)方面所取得的經(jīng)驗(yàn)及最新進(jìn)展。
下面刊出的是鄭建濤演講的主要內(nèi)容(注:本文根據(jù)速記和錄音資料整理,文章內(nèi)容未經(jīng)演講者本人審閱):
非常榮幸能有這個(gè)機(jī)會與大家分享一下我們的工作和一些想法。光熱和光伏是兩種太陽能的利用方式,也是互相不沖突的,可以并行發(fā)展,各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前來說光伏發(fā)電加上儲能和光熱儲熱相比成本要稍微高點(diǎn),但是隨著技術(shù)的發(fā)展兩者也可以具有一定的競爭性。

圖:鄭建濤在發(fā)表演講
關(guān)于光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展情況,大家都比較清楚,在此我就不贅述了。

圖:中國光熱發(fā)電資源分布

圖:國內(nèi)已建成的部分光熱發(fā)電示范項(xiàng)目
這是我國太陽能光熱發(fā)電資源分布情況,國內(nèi)已經(jīng)建成的一些光熱示范工程。光伏和光熱比,光伏受太陽能輻射波動(dòng)影響更大,相對光熱儲熱發(fā)電系統(tǒng)來說,電網(wǎng)需要光伏和風(fēng)電更準(zhǔn)確的預(yù)測;而光熱則是采用汽輪機(jī)發(fā)電,電能已經(jīng)穩(wěn)定,可以進(jìn)行調(diào)峰和轉(zhuǎn)移發(fā)電時(shí)間。在西藏一些電網(wǎng)容量比較小的地區(qū),由于光伏對電網(wǎng)沖擊比較大,可能更歡迎這種更穩(wěn)定的光熱發(fā)電。

圖:菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展歷程
談到大規(guī)模光熱并網(wǎng)發(fā)電技術(shù),大家往往提到塔式和槽式比較多。我把我們關(guān)于線性菲涅爾光熱技術(shù)方面的研發(fā)工作給大家簡單匯報(bào)一下。先看看菲涅爾技術(shù)的發(fā)展歷程,2008年阿?,m在Kimberlina建設(shè)了一個(gè)5MWe的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng),2009年和2012年,Novatec則分別建設(shè)了規(guī)模為1.4MWe的PE1和規(guī)模為30MWe的PE2菲涅爾光熱電站。華能清能院于2012年10月份在三亞建成了規(guī)模為1.5MWth的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng),這是相當(dāng)于一個(gè)天然氣和光熱發(fā)電組成的ISCC聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),這個(gè)是阿?,m2014年在印度做的125MW的菲涅爾光熱電站。非常高興看到咱們國內(nèi)也有華強(qiáng)兆陽(DSG菲涅爾發(fā)電技術(shù))和蘭州大成也有菲涅爾光熱發(fā)電項(xiàng)目在開工建設(shè)。線性菲涅爾和槽式相比是有一定的相似性,但是也有不同,比如反熱鏡、支架、吸熱器、跟蹤裝置和基礎(chǔ)都有一些區(qū)別;它也有它的一些優(yōu)勢,比如抗風(fēng)性能,再一個(gè)是系統(tǒng)比較靈活,適應(yīng)性好,水、導(dǎo)熱油、熔鹽也都可以使用;土地利用性高,因?yàn)樗x地面低,遮擋比較少;清洗比較方便,因?yàn)樗梢苑牌?,進(jìn)行大面積、高效率的清洗;成本比較低;效率雖然是相比槽式和塔式略有下降,但是成本下降的幅度更大,所以性價(jià)比也有一定優(yōu)勢。

圖:菲涅爾光熱技術(shù)與槽式光熱技術(shù)對比
菲涅爾技術(shù)其實(shí)和其它技術(shù)一樣,也都是存在幾個(gè)方面的成本下降的途徑,一個(gè)是規(guī)?;?yīng),再一個(gè)就是說重大的技術(shù)革新;其次是在工藝流程和安裝方面有優(yōu)化和提高效率的空間。

圖:華能清研院菲涅爾光熱技術(shù)發(fā)展歷程
我們的菲涅爾發(fā)展經(jīng)歷是這樣的,2010年西安做了一個(gè)原型機(jī),2011年有一個(gè)集熱場的單元樣機(jī),2012年建設(shè)了一個(gè)規(guī)模為1.5MWth的試驗(yàn)系統(tǒng),相當(dāng)于是中小試。

圖:華能在海南三亞建成的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng)

圖:華能清研院完成的菲涅爾反射鏡面寬度研究

圖:華能清研院自主研發(fā)的跟蹤控制系統(tǒng)
我們對框架進(jìn)行了一些研究,包括風(fēng)載和應(yīng)力方面的一些分析等等。另外,我們還對鏡面寬度進(jìn)行了一系列研究,從0.6m寬到0.8m,再到1.0m,最后到1.8m,同時(shí)鏡面的變化也引起了框架的變化。這是我們研發(fā)的跟蹤機(jī)構(gòu)和控制軟件系統(tǒng),相當(dāng)于一體化的低成本控制器,全自動(dòng)跟蹤系統(tǒng);這個(gè)是我們優(yōu)化后的集熱場,僅需進(jìn)行積木式的模塊化設(shè)計(jì)和安裝,即可完成大規(guī)模電站的集熱場建設(shè)。我們2012年4月開始建設(shè)規(guī)模為1.5MW的太陽能熱發(fā)電裝置,10月開始投入運(yùn)行,現(xiàn)在運(yùn)行也比較穩(wěn)定。此外在菲涅爾光熱技術(shù)方面我們也取得了一些知識產(chǎn)權(quán)和發(fā)明專利。在上述基礎(chǔ)上我們也進(jìn)行了一些導(dǎo)熱油系統(tǒng)創(chuàng)新性的系統(tǒng)開發(fā),研發(fā)出這個(gè)緊湊式蒸發(fā)器,這個(gè)系統(tǒng)可以減少夜間的散熱,而且可以把儲熱和蓄熱結(jié)合到一塊。儲熱也是光熱系統(tǒng)一個(gè)非常大的優(yōu)勢,我們也在做全流程嘗試,并且也發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵技術(shù)方面的問題。此外,我們也做了一些關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)及工藝優(yōu)化方面的研究,包括鏡面、反射鏡微弧檢測等。同時(shí)菲涅爾的系統(tǒng)不僅僅可以使用在高溫太陽能熱發(fā)電方案,也可以利用中溫太陽能集熱的方案,應(yīng)用在紡織、食品和海水淡化等場合。


圖:華能清研院菲涅爾光熱技術(shù)可應(yīng)用于中溫?zé)崂煤透邷責(zé)岚l(fā)電兩個(gè)方向
針對菲涅爾光熱發(fā)電技術(shù),我們經(jīng)過這次研發(fā)之后有以下一些想法可以跟大家分享,一方面,太陽能集熱場從實(shí)質(zhì)上雖然說是一個(gè)跟機(jī)械或者是跟控制相關(guān)聯(lián)的行業(yè),但它的發(fā)電原理實(shí)際上也是光學(xué)系統(tǒng),其核心技術(shù)是機(jī)械的精度,表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)精度和跟蹤精度,在下面可以跟大家詳細(xì)的說一下。還有一個(gè)熱力系統(tǒng)的控制是將不可控的太陽能輻射變?yōu)榭煽?、可調(diào)的太陽能發(fā)電功率輸出。首先這個(gè)結(jié)構(gòu)精度要保證太陽光經(jīng)過反射鏡反射后,最大限度地照在這個(gè)集熱管上。大家知道,機(jī)械強(qiáng)度在工程設(shè)計(jì)時(shí)的誤差可以是厘米甚至更高的誤差,但是光學(xué)精度要用來檢測更細(xì)微的變化,所以說精度要求更高,包括反射鏡鏡面安裝的直線度和平行度等。還有一個(gè)是要準(zhǔn)確的追蹤太陽,跟蹤器跟蹤誤差應(yīng)≤0.1°,如果焦距越長則精度要求越高;其次是大量跟蹤器因?yàn)槊娣e比較大,控制器數(shù)量也比較多,如何保證實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,集中控制、通訊和調(diào)度技術(shù)也是需要研究的。
熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì),如何將不穩(wěn)定的太陽能輻射變成穩(wěn)定的、可調(diào)的功率輸出,要考慮儲熱系統(tǒng)如何最優(yōu)化的匹配、容量的選擇、運(yùn)行控制策略和設(shè)計(jì)定的優(yōu)化、多回路并聯(lián)流量分配及變工況控制技術(shù)等等。除此之外除了以下幾個(gè)方面也需要在全過程進(jìn)行把控,一個(gè)是地基的測量,施工直線度、平行度,因?yàn)檫@個(gè)直接影響到設(shè)備安裝的精度,還有場內(nèi)外運(yùn)輸時(shí)要保證設(shè)備不變形,另外設(shè)備組裝的精度也很重要。
再來講一講太陽能光熱項(xiàng)目如何成功和保證經(jīng)濟(jì)性的前提,有以下幾個(gè)問題需要注意。一個(gè)是如何保持設(shè)備在現(xiàn)場條件下長時(shí)間高精度、高可靠性,保持光熱效率不明顯下降?因?yàn)殚L期運(yùn)行的話可能會變形,或者跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)生一些問題,可能達(dá)不到最初的一些光熱效率。再一個(gè)就是如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,克服太陽能隨機(jī)性,減少非計(jì)劃停車,保