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法电携手首航改造10MW塔式光热电站 工程预计2020年底投运

2019.02.21 来自:CSPFocus光略咨询

面对气候变化带来的挑战,世界正处于能源变革的“十字路口”。作为全球低碳转型的领军企业,法国电力集团致力于发展以核电和新能源为核心的低碳能源结构,通过技术创新提升低碳能源的发电效率和经济性,加快能源转型步伐。


首航节能敦煌100MW塔式光热电站


近年来,太阳能光热发电技术逐渐兴起,受到越来越多的关注。光热发电是太阳能发电的一种形式,首先通过聚光集热系统加热吸热介质,再通过换热系统产生高温过热蒸汽推动汽轮机发电,并可通过储热系统实现连续稳定发电,解决了当前新能源发电面临的间歇性问题,具有广阔的发展前景。

 

作为极具潜力的“未来产业”,太阳能光热发电领域聚集了顶尖的研发力量,为今后大规模商业化应用探索经济、高效的模式。通过携手国内工业和学术界的领先力量,法国电力(EDF)在中国这片创新沃土参与了当前光热发电领域的前沿研究,探索这项技术的未来前景。


法电携手首航节能打造全球首座超临界二氧化碳循环光热发电电站


2018年12月28日,在中国西部的甘肃省敦煌市,亚洲首座百兆瓦级光热电站正式并网投运。这座100MW熔盐塔式光热电站是由北京首航艾启威节能技术股份有限公司(“首航节能”)开发运营的中国首批光热发电示范项目之一。同样在敦煌光电产业园内,首航节能还运营着一座10MW塔式光热电站,已于2016年12月实现并网发电。正是得益于10MW光热电站的实践与探索,首航节能在此领域拥有了深厚的技术积淀,为100MW光热电站的成功投运打下基础。


首航节能敦煌10MW塔式光热电站


作为产业化初期的新兴技术,太阳能光热发电技术还有很大的提升和创新空间。作为中国光热发电产业的领军企业,首航节能未停下探索的脚步,选择与法电强强联手,对首航节能敦煌10MW塔式光热电站进行改造,共同打造全球范围内首座超临界二氧化碳循环光热发电电站。2018年6月15日,法电与首航节能在北京举办了超临界二氧化碳光热发电技术研发项目的启动仪式。


2018年6月,法电和首航节能在京举办项目启动仪式


超临界二氧化碳发电循环是一项具有变革性的工业技术,也是当前电力领域的崭新课题,国内外研究尚处于初期阶段。该循环使用超临界态的二氧化碳代替水蒸气作为发电循环介质,具有循环效率高、系统体积小等优势,可进一步提高电站的发电效率和经济性,并摆脱传统热电机组对水资源的依赖,可应用范围更加广泛,未来商业化价值可观。


超临界二氧化碳循环可应用于火电、核电、光热发电、工业余热发电等多个领域,而光热电站较为适合作为该循环初步商业化的应用场景:光热电站550摄氏度的运行温度可以初步体现超临界二氧化碳循环的效率优势,不会对设备材料产生太大挑战;同时,相较于火电、核电等发电模式,光热电站规模较小,降低了技术风险和研究成本。


首航节能敦煌10MW塔式光热电站,法电和首航节能将对电站进行改造,新建超临界二氧化碳循环系统


法电是国际上率先就超临界二氧化碳技术开展研究的公司之一,具备深厚的技术基础。作为技术顾问和项目协调方,法电将与首航节能一同对敦煌10MW塔式光热电站进行改造,在保留镜场和储热系统的基础上,新建一整套超临界二氧化碳循环系统。整个改造过程将是一次全新的尝试,涉及众多技术环节和设备的测试和创新。除电站改造外,基于在超临界二氧化碳和光热发电两大领域的技术积累,法电还将深入参与项目可行性研究、供应商筛选、项目运营维护等方面。目前,电站的改造设计已经就绪,改造工程即将启动,预计将于2020年底正式投入运行。

 

这次合作是超临界二氧化碳循环与光热发电技术的首次商业化结合,法电将与首航节能一同克服实践中的技术难题,提高超临界二氧化碳系统应用于光热发电的可行性,进一步提升光热发电的经济性和竞争力,为未来建设大规模光热发电项目奠定基础。


法电非常重视中国光热发电市场的业务探索,为此,公司将出席即于3月21-22日在北京举办的第九届光热发电中国聚焦大会(点击查看详情),中国区首席运营官Patrick Charignon以及可再生能源发电项目负责人杨子江先生将现场与光热同行切磋交流。


法电携手中科院电工所基于亚洲首个兆瓦级太阳能光热发电项目开展广泛研究合作


2011年,法电中国研发中心与中国科学院电工研究所(“中科院电工所”)合作,基于八达岭光热实验电站签署了长期科研合作协议。八达岭实验电站是国家“863”高技术科学试验项目,由科技部、中国科学院、北京市科委共同投资,于2012年8月投产,是亚洲首个兆瓦级塔式太阳能光热电站,为开发高效、稳定的光热系统提供了先进的实验平台。

 

电站位于北京郊区的八达岭镇,占地约300亩,在高达108米的集热塔下安装有100面定日镜,每个镜面大小为100平方米。定日镜可跟随太阳的位置自动旋转,将太阳光反射到吸热塔上,位于塔顶的吸热器将太阳能转化为热能产生过热蒸汽,推动汽轮机发电。


八达岭光热发电示范电站全景


目前,项目研究已从最初阶段的水工质吸热系统,发展到对熔融盐、超临界二氧化碳、空气等各类先进吸热系统的探索。项目研发团队汇集了来自法电、中科院电工所的多名中法资深工程师。双方组建了项目委员会,每年定期举办会议汇报研究进展,对技术问题进行深入探讨。2014年,在中法建交五十周年之际,八达岭项目荣获法中委员会颁发的首届“中法团队合作创新奖”。

 

法电中国研发中心深入参与了八达岭示范电站的实验研究,充分发挥了数字仿真方面的技术优势。运用集团总部先进的动态模拟工具和模块工具库,中国研发中心基于八达岭电站设计开发出了整套电站数字解决方案,包括动态数字电站的建立,关键设备三维仿真模型以及先进自动控制系统的开发。这套数字模型可以对太阳能热发电站正常及瞬态运行过程进行优化,并在实验中得到改进和验证。此外,法电与中科院电工所还围绕电站关键部件寿命、高温吸热储热技术等最新课题展开多领域多方面的研究。

 

八达岭项目多年来开展的创新性研究使项目双方在光热发电领域积累了丰富的研发和实践经验。这些研究成果和数字解决方案为进一步推动光热发电的商业化进程提供了有力支持。


八达岭光热发电示范电站镜场



相关线下活动:


第九届CSP Focus光热发电中国聚焦大会(2019.3.21-22,北京)

第四届CSP Focus光热发电中东北非聚焦大会(2019.6.27-28,迪拜)


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