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中国首个自主知识产权光热技术体系通过验证

2018.01.09 来自:中国电力新闻网

——实测数据是检验评估光热投资风险的唯一标准


日前,华强兆阳张家口一号15MW光热电站(以下简称一号电站)一期工程建成并投入试运行,完成了对兆阳光热技术体系的商业化验证,此项目由北京兆阳光热技术有限公司(以下简称兆阳光热)总承包建设。


兆阳光热历经十多年的技术研发,通过在河北固安厂区的小试和在河北宣化黄羊滩的中试,最终形成了一套完整独特的专利技术体系,并具备了电站设计、建设、调试和运行能力。目前,采用兆阳光热技术体系并由兆阳光热总包的2个线性菲涅耳光热电站项目已成功入选中国首批光热电站示范项目名单。


一号电站是世界上首个全面采用中国独创的光热技术体系建设的太阳能热发电站,兆阳光热完整地拥有这套技术体系的知识产权。这一创新型技术体系包括兆阳光热独创的双玻璃冷弯曲面镜结构、倾斜类菲涅耳高倍聚光系统设计、配方混凝土储热系统、雨水自动收集系统、镜面高频次全自动清扫等多种实用化独创技术。


据了解,该项目采用东西轴倾斜向阳布置方式,克服了南北轴水平线性聚光体系季节性余弦效应突出,冬夏光照差异大的重大缺陷,特别适合我国高纬度酷寒地区DNI资源富集的国情,电站全年各月份的发电能力均衡。



       图:华强兆阳张家口一号15MW光热电站


该项目采用的跟踪传动装置为纯机械式构造,简单可靠,跟踪精度高,抗风沙,维护简单;其双玻璃冷弯微曲面镜片经济可靠,精度高,寿命长,配合小夹角二次高倍聚光设计,在实现综合聚光倍率高达150到200倍的情况下仍有较好的光学容差角度。高倍率时聚光集热效率明显提高,可有效利用低DNI强度的光照资源,弥补光照不足,从而扩大了适合进行光热发电项目开发的区域,使得光热电站作为一种可储能电站具有更广阔的发展空间。


该项目的集热系统采用直接蒸汽发生(DSG)技术体系,以水作为循环工质,直接产生高温高压蒸汽,既可实现对汽轮机的直接推动高效发电,也可利用其高效混凝土储热系统进行储热发电,无燃烧爆炸、环境污染等安全隐患。由于采用了有效技术手段和独特设计解决了一般DSG体系中比较突出的管路震动问题,从而使得系统运行平稳可靠,且建设运行成本低廉。


该项目的集热系统在结构设计中配套了全自动干式清扫车,无人操作、无需水源,清扫频率高,可保持镜面高反射率。该项目的集热系统配备的镜面雨水收集系统与镜场融合设计则可以解决一定比例甚至全部的电站运行需水量,增加投资很少且基本不需增加运行成本。这两项设计一个是减少用水,一个是收集利用雨水,使得光热电站对于地表水和地下水资源的依赖度大大降低,有助于解决在中国西北部地区开发光热电站时经常遇到的缺水难题。


该项目的固态混凝土储热系统虽然总体造价低廉,貌不惊人,却是混凝土储热在全球范围内的首次商业化应用。该储热系统的储热时间为14h,设计压力为16MPA,长期运行条件下最高可耐550摄氏度高温。相比传统熔盐储热系统为维持系统运行而对防止过热及防止凝固所提出的严格要求,混凝土储热系统运行维护安全可靠。经过多年实验验证及第三方权威检测机构验证,完全可以满足光热电站储热系统的设计要求,并可推广至更多热能存储应用领域,发展前景广阔。一号电站实测结果表明,换热性能指标与设计计算结果一致,完全能够满足各种工况条件下的储热、放热工艺需求,标志着兆阳光热混凝土储热技术体系已具备大规模推广条件。



兆阳光热技术体系的设计充分考虑了中国特殊自然条件下建设运行光热电站可能遇到的问题,以提高电站投资经济性和运行可靠性乃至最终实现平价上网为设计目标,实现了对传统光热发电技术的一次彻底革新,开创了一条有助于实现大规模产业扩张的技术通道,其设计理念将对全球范围内现有的光热技术和行业发展产生重大影响。


该项目的验证成功,在国内各光热发电示范项目中首家采用大规模建设运行的实际技术经济数据,证明了所用兆阳光热发电技术体系在中国环境资源条件下的真实可行性,在很大程度上规避了进一步大规模建设示范项目的投资风险,为稳妥高效推进光热发电示范项目奠定了坚实基础,并将对首批光热发电示范项目的调整推进产生重大影响。


光热发电相关活动:2018 CSP Focus光热发电中国聚焦大会(3月22-23 北京)



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