盘点光热发电项目的“全球首个”
发布者:本网记者Cecilia | 来源:CSPPLAZA光热发电 | 0评论 | 1717查看 | 2018-04-18 18:50:00    
CSPPLAZA光热发电报道:技术的发展离不开创新与突破。从上个世纪50年代至今,光热发电技术的实践之路不断得以拓展,全球建成了总量超5GW、不同技术路线、不同装机的项目。在不断追求创新与突破的过程中,光热发电技术日臻成熟,并创造出诸多的“全球首个”。

 

一、全球首个投运的商业化槽式光热电站--SEGS I光热电站

 

1984-1991年,以色列和美国联合组建的LUZ公司在美国加州沙漠相继建成并投运9座槽式光热电站SEGS I~SEGS IX,总装机353.8MW。其中SEGS I电站为全球首座槽式太阳能热发电商业电站,装机规模13.8MW,于1984年12月20日投运。

 

  图:SEGS槽式电站 

 

该项目采光面积为82,960m²,运营方为凯雷投资集团旗下的Cogentrix公司,所采用的集热器类型为LS-1。其建成时配有3小时的储热系统,采用导热油储热方案,但该储热系统在1999年因一次火灾而被毁坏,此后未再修复。电站于2016年1月份正式停运,不再供电,运行时间共计30余年。

 

二、全球首个投运的商业化塔式光热电站--西班牙PS10塔式光热电站

  

西班牙PS10塔式光热电站装机为11MW,于2005年7月开工建设,并于2007年6月投运,是全球首个投运的商业化塔式光热电站。

 

该电站采用塔式水工质技术路线,场址面积为55公顷,由Abengoa Solar负责开发,并配置1小时蒸汽储热系统。该项目集热塔高度为115m,总采光面积达75,000m²,冷却方式为水冷。

 

  图:PS10塔式电站

 

三、全球首个投运的商业化菲涅尔光热电站--西班牙Puerto Errado 2菲涅尔光热电站

 

西班牙Puerto Errado 2菲涅尔光热电站于2011年4月开工建设,并于2012年3月并网发电,是全球首个投运的商业化菲涅尔光热电站。该项目装机为30MW,储热时长0.5小时,共配置28个16米宽的集热阵列,总采光面积为302,000m²。该项目开发商、EPC厂商与运维商均为Novatec Solar。

 

  图:Puerto Errado 2电站

 

四、全球首个采用熔盐储热的光热电站--西班牙Andasol-1槽式光热电站

 

装机为50MW的西班牙Andasol-1槽式光热电站不仅是世界上首个采用熔盐储热的光热电站,同时也是欧洲第一个槽式太阳能热发电站。

 

该项目开工建设日期为2006年7月,投运日期为2008年11月。其位于西班牙阳光资源丰富的Andalusia的Guadix附近,占地面积为200公顷,配置了7.5小时的储热系统,总采光面积达510,120㎡,设计发电量为158,000MWh/yr。

 

  图:Andasol-1电站

 

五、全球首个商业化塔式熔盐光热电站兼全球首个实现24小时连续发电的光热电站--西班牙Gemasolar塔式光热电站

 

坐落于西班牙南部小镇塞维利亚(Seville)的Gemasolar光热电站始建于2009年2月,于2011年4月实现并网发电。其装机规模为19.9MW,储热时长长达15个小时,设计发电量为110,000MWh/yr,可以满足当地27500户居民的日常用电,每年可减少30000吨的CO2排放量,是全球范围内最早实现24小时全天候不间断发电的光热电站。

 

  图:Gemasolar光热电站

 

2013年夏天,Gemasolar电站创造了连续36天无间断24小时持续运行的记录,它也因此成为西班牙工程设计建筑业的骄傲,并被视为世界上最具创造性的光热电站和可再生能源革命的里程碑之作。在2015年举办的世界气候大会上,Gemasolar这一具有开创性意义的太阳能热发电站被选为西班牙的国家“形象大使”。

 

此外,该电站还是全球首个商业化塔式熔盐光热电站。

六、全球首个二次反射塔式光热发电示范/商业化项目--阿联酋Masdar二次反射塔式光热发电示范项目/玉门鑫能5万千瓦塔式熔盐光热示范项目

 

全球首个基于二次反射原理的塔式光热发电示范项目于2010年1月份在阿联酋Masdar建成,装机容量100kWth。项目由全球首个专为可再生能源教育而设立的大学阿联酋Masdar理工学院和日本东京工业大学等单位共同设计,并由日本三井造船株式会社建设完成。

 

该项目由33套联动的定日镜组成光场系统,集热塔是一种特殊的二次反射塔,塔顶安装二次反射镜,将太阳能二次反射至置于地面的热量接收装置,与传统的塔式热发电的热量接收器的位置完全不同。

 

 

定日镜场以三个同心圆的方式排列,每个定日镜系统有前、中、后三面反射镜板组成,前后两个反射镜板又各由14面镜片组成,中间的反射镜板由15面镜片组成。单个镜片的面积为0.2025m²,中间的反射镜板的中心两面镜片的面积较小。单个定日镜系统的总镜面面积为8.5m²,总反射面积为280.5m²。

 

集热塔塔高20米,上方安装二次反射镜系统,共由45面固定式CR平面镜组成,也以同心圆的方式排列,通过此将太阳能二次反射至置于距水平面2米高处的陶瓷集热器上。

 

全球首个采用二次反射塔式熔盐技术开发的商业化光热电站为中国首批光热示范项目之一——玉门鑫能5万千瓦塔式熔盐光热示范项目。

 

该项目位于玉门郑家沙窝光热发电示范区,占地面积2.47平方公里,总装机容量为50MW,设计由15个二次反射塔集热模块组成,每个模块的集热功率达17MW,配备时长9小时的储热系统,年发电量预计达2亿kWh。计划总投资约17.9亿元,包括太阳岛、储热系统、动力岛、生产基地和运维基地及配套建设的相关附属设施。

 

  图:玉门鑫能5万千瓦塔式熔盐光热示范项目

 

该项目已于2017年6月8日开工建设,目前,该项目1号模块在有序推进中,正在进行二次反射塔网架拼装,塔柱涂刷及定日镜安装工作;同时又启动了2、3、4、5号模块的施工,力争今年年底实现并网发电。

 

七、全球首个光热发电生物质混合电站--Termosolar Borges电站

 

全球第一个光热发电生物质能混合发电站Termosolar Borges电站已于2012年年底并网发电。

 

该项目投资1.53亿欧元,于2011年3月底开工建设,建设期共持续20个月,总装机58.5MW,其中生物质发电装机36MW,太阳能热发电装机22.5MW,由槽式光热镜场和生物质能锅炉两大部分组成,在白天太阳光照较好的时候主要采用光热发电,在晚间或太阳光照条件不佳的时候主要采用生物质能发电,采用这种互补发电的方式可实现24小时持续发电。

 

图:Termosolar Borges电站 

 

该电站的容量因子为生物质发电15%,太阳能热发电22.4%。年发电量可达101.6GWH,生物质贡献发电量47.3GWH,太阳能贡献发电量44.1GWH,另有燃气辅助贡献发电量10.2GWH。年发电能力可满足27000户普通家庭的日常用电需求,年减排二氧化碳24500吨。


该项目由西班牙Comsa Emte公司和西班牙Abantia集团共同设计建设并持有,槽式光场系统共装配了2688套槽式反射镜系统(共56个回路)。其采用水冷系统,同时配备了一定量的天然气用于光场系统的辅助加热。


八、全球首个商业化光热地热混合电站--美国Stillwater地热光热混合发电项目


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图:Stillwater光热地热混合电站


美国Stillwater地热光热混合发电项目是全球首个地热和光伏、光热两种太阳能发电系统联合运行的混合电站。


该混合电站由意大利国家电力公司旗下的Enel绿色电力公司位于美国的子公司负责建设。该电站通过采用光伏、光热和地热互补发电的形式,可以实现较高的能源使用效率。据项目方介绍,当阳光充裕和气温较高——地热发电系统产能低于平均值的时候,该电站主要依靠光伏和光热发电系统发电。


2009年,Enel北美公司在美国Reno以东75英里,Fallon农牧区和Stillwater国家野生动物保护区的中间区域建造了最初的地热电站。2012年,该地热电站加入了新的太阳能光伏发电系统,2015年又添加了装机17MWth的槽式太阳能光热发电系统。


2016年3月29日,该项目举行了投运仪式。


九、全球首个塔式CSPV示范项目--澳大利亚Newbridge塔式CSPV示范项目


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图:建设中的Newbridge示范项目


2015年3月27日,全球首个将光伏发电与光热发电相结合的创新型塔式太阳能发电CSPV示范项目在澳大利亚维多利亚州的Newbridge建成。该项目采用Raygen公司的CSPV技术建设。据了解,该项目共耗资360万美元,其中170万美元由ARENA提供。


和常见的塔式技术一样,其采用定日镜反射阳光至集热塔产生高温热能,聚光倍数为750倍,每一个塔式模块安装一个大小约1平方米的高效聚光GaInP/GaAs/Ge三结太阳能电池,发电功率为200kW。


RayGen的CSPV技术集合了光热发电可廉价存储、光伏发电成本较低的双重优势。750倍的聚光能量照射在高效聚光太阳能电池板上,一平方米的电池板可产出的电能是同等面积的普通电池板的1500倍。


置于塔顶的能量吸收器分为两个部分,上层部分为热量吸收器,主要吸收红外辐射,下层部分为聚光光伏电池板,主要吸收可见光发电。吸收的热量存入储热系统,聚光光伏电池发出的电能用压缩机来压缩空气存入压缩空气罐中,发电时释放压缩空气中的空气驱动空气透平发电,同时利用储热系统加热空气,空气受热膨胀做功,发电效率大幅提升。


十、全球首个沙子工质塔式光热电站--意大利西西里岛2MWth塔式光热电站


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全球首个以沙子作为工质的塔式光热电站坐落于意大利西西里岛,该电站装机2MWth,配备786台定日镜,将太阳光通过集热塔上方的二次反射镜,集中于下置的集热器上。其占地面积2.25公顷,日产蒸汽量为20.5吨,每年可减少约890吨的二氧化碳排放量。


该项目的核心技术是STEM,即Solar Thermo Electric Magaldi的简写,这是一种基于空气/沙子流化床的太阳能蒸汽发生技术,该项目是首个在MW级规模对STEM进行示范的电站,能够吸收,储存太阳能并将热量转化为电力和其他热能使用。


十一、全球首个光热综合能源利用项目--丹麦Aalborg CSP Sundrop农场项目


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图:光热综合利用系统


2016年10月,全球首个专为沙漠农场供给清洁能源的商业化光热发电项目在南澳大利亚正式投运,该项目由丹麦Aalborg CSP公司负责开发,可为沙漠农场持续不断供应再生光热能源和海水淡化水,确保这座占地面积约20万平方米的Sundrop农场每年可生产约1700万公斤温室番茄,几乎占据澳大利亚全国西红柿产能的15%。


据了解,这个基于光热技术的综合能源系统(IES)每年可以生产1700MWh的电能和250000m³淡水,每年可减排二氧化碳16000吨,相当于每年澳大利亚的道路上少了3100辆疾驰的汽车。


和世界上其他只单一产出一种能源(比如电能)的光热电站不同,该集成能源系统能满足多种能源需求,实现了太阳资源利用最大化。安装在沙漠地区的超过23000个定日镜(由电脑控制的镜子)收集太阳光线,并将太阳光线反射至高达127米的集热塔的顶端。


太阳能的聚集会产生超高温度,在冬天,这些高温将为温室中的作物提供充足热能。在夏天凉爽的夜晚,通过净化从附近5千米的Spencer海湾引入的海水为温室提供淡水。该系统还会利用产生的高温蒸汽驱动蒸汽轮机来生产温室所需的电能。该集成系统的能量生产会根据温室对能量需求的季节性变化而相应变动,以实现全年能源成本的最低化。


十二、全球首个商业化熔盐槽式光热电站--金钒阿克塞50MW熔盐槽式光热发电示范项目


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图:金钒阿克塞50MW熔盐槽式光热发电示范项目建设现场


2013年9月12日,由深圳市金钒能源科技有限公司投资建设的50MW槽式太阳能光热发电项目在甘肃阿克塞正式开工。这是中国乃至全球范围内首个商业化的高温熔盐型槽式太阳能热发电站。


该项目采用熔盐传热储热槽式技术,配置15小时储热系统,设计建设152个回路,设计年发电量2.56亿千瓦时,总投资19.86亿元。其力争2018年年底实现并网发电,确保2019年6月30日前全部建成且并网发电。


目前,该项目已完成了集热场桩基的全部浇筑任务,桩基承台和封闭蓄水池完成浇筑;已安装集热器支架700多个,发电主厂房、储热罐完成基础开挖,进入基础浇筑阶段,项目配套建设的110KV汇流升压站已开工建设。


十三、全球首个投运的单机百兆瓦级别的光热电站--阿联酋Shams 1 100MW槽式太阳能热发电站


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图:建在沙漠中的Shams 1光热电站


装机为100MW的阿联酋Shams 1槽式太阳能热发电站于2010年7月开始建设,占地面积2.5平方公里,年发电量210GWH,总投资额约为6亿美元,可满足2万户普通家庭的日常电力需求,年减排二氧化碳175,000吨。该电站于2013年3月17日正式投运,它不仅是阿联酋甚至中东和北非地区首个大型光热电站,也是全球首个投运的单机百兆瓦级别光热电站。


该电站太阳能集热场由258,048面槽式反射镜组建,共设置了192个集热回路,每个回路拥有4套集热单元,总计768套集热单元,单个集热单元由36套槽式集热器组成,共使用了27648根真空集热管,镜场总采光面积627,840平方米。


该电站原本由阿联酋Masdar(占60%股份),法国Total公司(占20%股份),西班牙Abengoa太阳能公司(占20%股份)三家公司共同投资建设运营,2016年2月4日,深陷破产危机的Abengoa宣称已将其在阿联酋Shams1槽式电站中持有的20%股权出售给了Masdar。此次股权出售后,Abengoa不再持有该电站的股权。


十四、全球首个熔盐菲涅尔商业化光热电站--兰州大成敦煌50MW熔盐菲涅尔光热项目


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图:敦煌大成光热发电示范项目实景


兰州大成敦煌熔盐菲涅尔光热项目选址于甘肃省敦煌市七里镇光电产业园,是目前全球范围内在建装机规模最大的熔盐工质线性菲涅尔式项目。该项目总发电装机为50MW,配置了13小时熔盐储热,先期工程已于2015年5月投入建设。


该项目计划于2019年6月30日前实现并网发电。项目已取得环评、安评、水保、节能评估、建设项目选址意见书、压覆矿、土地预审稳评等前期手续;并取得电力接入系统一次、二次设计报告批复以及土地批复文件。项目主要设备招标采购工作顺利完成,正在进行其他附属设备的招标工作。


项目自2017年开始施工,现场场平工作已完成,项目围墙和厂内临时设施建设工作已完成,集热场首期运行回路正在建设调试。其他相关的工作也正在有序推进中。


该项目业主为兰州大成科技股份有限公司,其自2008年起在太阳能光热领域开展关键件以及系统集成开发研究,至2012年5月国内首个200kW线性菲涅尔+槽式太阳能热发电系统成功并网发电,在国内率先掌握了太阳能热发电整个流程的集成经验。


兰州大成自主研发具有完全知识产权的线性菲涅尔式聚光集热器具有占地少、抗风能力强、建设周期短、调试简单以及易维护等特点。


十五、全球首个类菲涅尔电站--华强兆阳15MW光热发电项目


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图:华强兆阳15MW光热发电项目


位于张北县二圪塄村的华强兆阳张家口一号15MW光热发电项目于2015年3月份正式开工建设,总投资7亿元,年发电量达7500万度。该项目采用了北京兆阳光热技术有限公司具有完全自主知识产权的类菲涅尔式太阳能光热发电技术,在机组正常运行、机组的启动期间均采用太阳能,仅在施工期采用少量天然气,对环境影响极小。


2017年7月10日,该项目常规岛冲转试发电一次成功,这标志着其开始进入联机调试试运行阶段。据了解,项目至2018年上半年预计可投入商业化运行。


张北华强兆阳光热发电项目共分为三期,上述为一期项目,二期和三期项目位于张北县公会镇,将建设总装机规模为100MW(二期三期各50MW)的光热电站及配套现代设施农业项目。


十六、全球首个硅基导热油光热发电项目--玉门龙腾导热油槽式5万千瓦光热发电示范项目


目前正在推进建设的中国首批光热示范项目之一——玉门龙腾导热油槽式5万千瓦光热发电示范项目位于甘肃玉门东镇境内,占地面积约2.5平方公里,采用抛物面槽式集热技术,建设1套50MW太阳能热发电空冷凝汽式机组,配9小时熔盐储热系统。项目的一大亮点是将采用新一代硅油作为传热流体而非常规槽式电站所使用的联苯/联苯醚,这将使该项目成为全球首个采用硅油为传热介质的大型商业化光热电站。


该项目计划于2019年12月底前建成并投入运行。项目计划2018年4月正式开工建设,目前项目前期工作已基本完成,已获得当地政府开工许可批复。项目初步设计已由电力规划设计总院完成初评。主机设备(汽轮机、发电机)已完成招标、定标,目前汽轮机和发电机合同已签订完成,正在按照进度履行合同内容,硅油已采购且部分已到货项目地。蒸汽发生器、油盐换热器已完成招标、评标,待定标,熔盐泵等其它辅机正在招标过程中。

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