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用关键技术消除光热发电产业痛点——访浙江可胜技术股份有限公司董事长兼总工程师金建祥

2022.07.26 来自:中国能源报 苏南

核心观点


德令哈塔式光热电站发电量率先超过年度设计发电量,首先验证了塔式光热发电项目可以在我国西北高海拔、低温、多风沙的恶劣环境下建成并成功运行。其次,电站的运行数据说明,我国自主研发的塔式光热发电技术已经成熟,所采用的国产化聚光集热系统和储换热系统等核心设备也是可靠的。


7月5日,浙江可胜技术股份有限公司(以下简称“可胜技术”)建设的青海中控德令哈50MW塔式熔盐光热电站(以下简称“德令哈光热电站”)11个月发电量达到1.46亿千瓦时,成为全国首个年发电量完全达到设计水平的光热电站。根据预测,到8月5日,整个运行年度的发电量有望达到近1.6亿千瓦时,将成为全球范围内第一个超出年度设计发电量10%的塔式熔盐储能光热电站。


德令哈光热电站为何能优异运行?项目中有哪些经验值得分享?该项目的技术应用对我国光热行业的发展又将产生哪些影响?围绕上述问题,记者采访了可胜技术董事长兼总工程师金建祥。


快速达产的独到之处在于技术


谈及德令哈光热电站如何做到快速达产,金建祥介绍,关键是技术因素,主要包括聚光集热系统、储换热系统、汽轮发电系统等各个系统的设计匹配度,设备性能,设备可靠性,运行优化水平等多方面。以系统设计为例,光热电站的聚光集热系统、储换热系统和发电系统之间的集成是一项挑战,不仅要做好各系统之间参数匹配,还有做好设备之间接口的合理设计,确保设计方案符合光热发电的特点及运行模式。


“我们通过自主研发的塔式熔盐光热电站设计软件,并结合已建成运行的德令哈10MW电站的运行数据,实现了电站聚光集热、储换热和发电等多个系统的优化设计,以及各系统相互间的优化配置,有效提高了整个系统的运行效率。”金建祥表示,对塔式光热发电系统而言,聚光集热系统的性能是决定电站运行表现的最关键因素,而聚光精度直接决定着聚光集热系统的效率,进而影响光热电站的效率及发电量。


如何提高聚光精度?金建祥介绍,首先从定日镜的机械结构设计与加工制造入手,保证定日镜的机械精度;同时,镜场的定期校正对保证聚光精度也非常重要,采用机器视觉的自动校正方案,校正效率比传统的白板校正方案提高25倍,不仅大幅降低校正时间,更重要的是可以保证定日镜的精度在全生命周期内始终维持在最佳水平。


“依托自主研发的镜场控制系统,可实现大规模定日镜场的集群控制,并与吸热器控制系统深度耦合,在保证电站聚光集热系统安全稳定运行的同时,大幅提升光资源利用率,提升电站发电量水平。”金建祥介绍,目前,其在聚光集热系统的能力与水平得到了行业的广泛认可,牵头了IEC国际标准《太阳能光热发电站镜场控制系统》,并编制了《塔式太阳能光热发电站集热系统技术要求》、《塔式太阳能光热发电站定日镜技术要求》两项国家标准。


消除光热电站爬坡慢痛点


目前,国际上已投运的塔式光热电站,自并网发电后往往有3-5年的性能提升期。国内光热发电技术较国外起步较晚,通过国家示范项目的建设,目前已有5座大型塔式光热电站并网发电,绝大多数处于消缺阶段或性能快速提升期。


“我们从德令哈光热电站中积累了丰富运行经验,对于后续的塔式光热发电项目有充分的信心,在18个月内即实现连续12个月累计发电量达到设计值的目标,从而改变光热电站学习期长、产能爬坡慢的痛点。”金建祥表示。


据了解,德令哈光热项目运行优化的关键点是,如何在有云天气情况下,兼顾吸热器的安全稳定运行与提高光资源利用率。德令哈电站场址一年有云天气高达200天以上,影响电站的发电量。“我们自主研发的高精度镜场控制系统,可迅速对全镜场能量进行调度,实现来云情况下吸热器表面能量均匀分布,不发生表面温度巨变,尽量避免关场、疏盐,从而实现对光资源的最大限度利用。”金建祥说,镜场被云遮挡时,电站需要根据云的持续时间选择最优的运行策略,而核心是对云的运行趋势进行精准的预测。“为此,我们自主研发了云预测系统,具备云识别和云运动跟踪功能,通过与镜场控制系统的深度耦合,帮助操作人员选择最佳运行策略,减少吸热器的启停次数,提高光资源利用率。”


塔式光热电站发展前景广阔


据悉,目前,在光热发电的几种技术路线中,已实现商业化的技术路线以塔式和槽式为主。我国已建成的大型光热电站中,塔式技术路线约占60%,槽式技术约占28%,线性菲涅尔技术约占12%。我国中高纬度地区冬季太阳高度角较小,槽式采用单轴跟踪形式,冬至的镜场效率仅约为夏至的30%左右。塔式的定日镜采用双轴跟踪形式,可减少太阳高度角变小带来的余弦效率损失。


在金建祥看来,德令哈光热电站投运以来,主要解决了冷盐泵震动、吸热屏堵管、汽轮机动静摩擦等问题。对于塔式光热电站整体而言,主要设备已经不存在“卡脖子”的难题。下一步的目标是推动熔盐泵、吸热器材料等进口设备材料的国产化,开展系统和设备优化,提高系统效率,提升光热发电的经济性。


金建祥认为,德令哈塔式光热电站发电量率先超过年度设计发电量,首先验证了塔式光热发电项目可以在我国西北高海拔、低温、多风沙的恶劣环境下建成并成功运行。其次,电站的运行数据说明我国自主研发的塔式光热发电技术已经成熟,所采用的国产化聚光集热系统和储换热系统等核心设备也是可靠的。




相关线下活动:


第十二届光热发电中国聚焦大会2022(时间待定,中国北京)

第五届光热发电中东北非大会2022(时间待定,阿联酋迪拜)


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