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中国独创的光热发电技术体系及其大规模推广前景

2018-7-5 15:05| 发布者: xylona| 查看: 392| 评论: 0|来自: CSPPLAZA光热发电网

  CSPPLAZA光热发电网报道:“兆阳光热创新的原则,实际上就两点,可靠性和经济性。可靠性更多表现在稳定和寿命,经济性当然是它的基础。所有一切谈高效率、高精尖而不谈经济性的,其实是一个伪命题,很难想象投资者会为高难度买单。所以,我们从事技术开发的企业唯一能做的就是创新,在保证可靠性的前提下降低成本,提高经济性,其他的就交给政府和银行了。”2018年6月20~22日,第五届中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2018(CPC2018)在北京召开,北京兆阳光热技术有限公司总工程师李维出席大会并作主题演讲时如是表示。

  李维表示,兆阳聚光热利用技术体系延承了槽式的可靠性和成熟性,选择了具有经济性优势的线性菲涅尔,同时沿用了火电中非常成熟的水体系,自主研发清洗车、雨水收集装置等实用化设计,并以农业优先,综合利用镜场底部架空土地。

  据李维介绍,2018年6月1日,华强兆阳张家口一号太阳能热发电站一次性顺利通过24小时连续发电测试,兆阳光热完整的光热发电技术体系已获得全面商业化验证,证明了以东西轴南向斜面布局、高倍率聚光、水工质传热和混凝土固态储热为基本特征的兆阳光热技术体系具有强大的可靠性和经济性优势。

  事实上,在本次会议闭幕后,该电站在6月22日到6月25日的两天三夜中,又顺利完成了连续60小时的发电测试。


  在谈及电站建设、运行过程中的经验和教训,李维在会上表示,由于首次建设缺乏经验,导致堵塞卡涩、膨胀不畅、镜面过热等等小问题较多,但问题均能迅速彻底解决,困扰不大,反而充分显示了该技术体系具备很好的容错能力,朴素安全。而建设过程中遇到的大问题仅有一项:集热管玻璃管破裂及连带引起的CPC破损,用时数月分析研究,得以彻底解决,目前实际运行效果大幅优于国外电站披露的数据。

  对于兆阳光热技术体系的前景展望,李维认为,兆阳光热独创的技术体系使用材料普通,安装调试简单,适宜大规模推广,是火电技术转型升级的优选。目前,完整的全国产化的兆阳光热合作供应链体系已经建立起来,国产核心零部件完全满足使用要求。未来,兆阳光热电站将进一步发挥优势,与经济成熟的光伏、风电组成清洁能源综合电站,基本实现按照电网日负荷曲线要求稳定可调度输出,同时实现与火电相当的度电成本,具有广阔的发展空间。

更多精彩内容,请阅读下面刊出的李维的演讲全文:

  各位嘉宾,女士们、先生们,大家上午好!

  我是北京兆阳光热技术有限公司的李维,今天很荣幸能够代表公司站在这个讲台上,首先我得感谢一下CSPPLAZA胡总对我们的邀请,同时感谢章总对我们的介绍!

  在此之前,我们公司都是很少公开的宣传,通常都是怀着埋头苦干、行胜于言的理念。我们每届光热大会都参加,但是更多是以坐台下学习的姿态和听众的状态,大家对我们比较陌生或者认为我们是(一个)神秘的组织,今天站在这个讲台,是基于我们取得了比较重大的阶段性成果。

  我们非常愿意跟大家分享一些我们的数据与结果,我们的结果是客观真实的,我们的结论是严谨可靠的。而且我们也非常有信心能够在比较短的时间内(进一步)实现可靠性、经济性比较大的提升,这也是我们独创技术的核心优势之一。另外,我们也希望能够与大家开展更加深入的合作,下面,我开始我的PPT介绍。我的PPT内容包括五个方面。

  北京兆阳光热技术有限公司,从事这个行业有15年了,目前研发、设计、制造队伍有600余人,已经形成原创的光热发电技术体系,具备了全产业链完全的自主知识产权,目前已经获得了发明专利35项、实用新型专利110项,申请PCT有23项,获得14个国家和区域的专利授权。

  目前我们公司办公地点在马桥,也就是亦庄南边,在东南六环。固安还有100亩区域是我们的试验场地,因为我们电站在现场制作,所以,我们目前还有一些制造人员和调试建设队伍在张北。

  兆阳公司还有一个全资子公司,四川苏能电力工程设计有限公司,目前拥有新能源设计和建筑全部资质,包括五个设计资质和四个工程设计资质。所以目前在这个资质范围内的建设工程都可以承接。

  随着国内外光热事业的发展,目前服务范围逐渐扩大,我们也增加了我们的技术和队伍,目前可以承接重要的分系统的研发、制造、销售,包括一些已建成电站的诊断和改造,以及新建电站全部的EPC项目。当然,还包括调试和运行,我们都拥有全部的技术团队。

  为什么我们要选择一个完全独立自主的路线来走呢?可能得说到十年以前了,我们的总裁刘阳先生在很早以前就有一个到现在来看都偏于理想的目标,那就是要实现一个无补贴的清洁能源,在之前也说到21世纪是高度发达的人类,不应该限制能源的使用,所以,他提出一个观点,说21世纪是能源自由的王国,当时我们听着也很受鼓舞,同时,感觉压力也很大。

  纵观我们所有的比较成熟的技术体系,包括槽式、塔式、菲涅尔和碟式,再结合中国实际的光热电站资源条件,我们也深深地感觉到使用现有的技术体系实际上很难达成我们最终的目标。

  目前,我们受到这样一些条件制约,第一,DNI值,中国整体DNI值不是特别高,大概在1700-2100左右,更多在1800、1900左右,相比较国外2100、2300、2700,我们只有羡慕,所以,我们只能更加努力。

  另外,高纬度的问题,刚才大家也提到了这个问题,国内好一点资源都在35-42度,大家应该重视这个区别。

  条件劣势,包括大风,还有霜冻、沙尘污染、严重缺水,都会影响到我们电站的建设,包括用钢量、建设期短、启动时候霜冻、镜面反射率下降,包括严重缺水,可能要使用效率比较低的空冷系统,建设成本比较高。

  另外还要提到一点,行业竞争,随着我们目前火电慢慢退出,风电和光伏逐渐成熟,目前可能已经趋于平价上网,所以,我们面临更多的是行业外新能源的竞争,光热行业内部应该更多紧密地合作,更多体现在可靠性和经济性上,使得我们风电、光伏、光热真正能够形成新能源三足鼎立。

  另外,我们的财政补贴,目前缺口比较大,而且补贴周期比较长,我们应该形成一个共识,不能够长期依赖国家补贴。

  兆阳光热创新的原则,实际上就两点,可靠性和经济性。可靠性更多表现在稳定和寿命,经济性当然是它的基础,所有一切谈高效率、高精尖而不谈经济性的,其实是一个伪命题,很难想象投资者会为高难度买单。所以,我们从事技术开发的企业唯一能做的就是创新,在保证可靠性的同时,降低成本,提高经济性,其他的就交给政府和银行了,当然,他们有更多的创新,包括政策,包括银行一些合作模式。

  兆阳技术体系经过各个环节的取长补短,真正完成我们可靠、成熟的技术,也做了下面这几项工作。菲涅耳技术本身不算太创新,它是槽式的延续,我们的菲涅耳延承了槽式的可靠性和成熟性,选择了线性菲涅耳的经济性,同时沿用了比较成熟的火电体系。产生过热蒸汽之后,我们应运而生开发了新的能够对过热蒸汽储热的技术,(也就是)混凝土储热技术。还有一些系统的综合的实用技术,整体的体系使用的是朴实的材料,而且沿用了以前火电的经验、规范,所以我们是真正的可以做得到可靠性和经济性完美的结合。

  目前,北京兆阳光热技术已经完成了验证定型,进入大规模商业化推广阶段,与常规光热技术路线相比,可靠性和经济性得到明显加强。在中国较好的资源环境、资金政策等条件下进行规模化建设,短时间内能够实现与燃气发电相当或者更佳的综合指标。

  当然,我们刚才提到一些条件:第一,资源环境,我们认为(DNI)要在1850((kWh/㎡/a))资源环境下;第二,资金政策,包括政府的政策和银行的政策;第三,大规模的建设,我们认为每一年有300兆瓦的建设量的话,我们是可以实现与燃气相当的综合指标的。

  下面说一下HLIACS聚光集热系统,以及DSG和储热系统。在2017年年底,CSPPLAZA对此进行了系统的介绍,在这里我可能不会特别详细地描述。在这方面,一个重要的区别点是我们采用东西轴向阳倾斜布置的结构,聚光倍数达到160-200倍。这里我讲讲160-200倍的这个概念,刚刚俞总也提到了要向比较大的方向去发展镜面开口,我们镜面目前可以获得200倍的聚光倍数。它带来的好处是建设时集热管数量可以减少,大概会减少60%左右。更多的DNI使用范围,也就是在DNI较低的情况下都可以继续运行。在这个基础上,与常规的光热镜场部分相比减少40%成本。在使用的土地面积方面,我们的效率很高,我们(的镜场)是向阳斜的。

  这两张图显示的是四个季度获得能量的均衡,左图可以看出来我们在1、2、3和10、11、12月得热量比槽式还高,使得全年得热量很均衡,右图取全年4个典型天,获得的信息是每个季节获得的能量是均衡的,差别在于每一天不同时刻的区别。比如说早晚在的DNI值比较低的情况下效率比较低,中午DNI值比较高的情况下效能比较高。



  这两张图想表达的是在DNI值不是特别高的中国,我们应该选择聚光倍数更高(的聚光系统),来解决经济性问题。右图描述的是我们设计的一个重要点,镜场入射到CPC入口的角度是我们能够获得200倍核心的原因。我们镜场因为是整体向阳布置,每一列回路中间都有很大的空档,我们可以综合利用土地,可以在中间设置温室大棚,可以做成养殖或者种植。要说明的一点是,可以实现以农业为优先、综合利用能源的目标,因为我们在CPC底下可以设置农业反射镜,通过镜场入射聚焦的点来控制入射大棚的光线,真正实现节能减排、降低运营成本的目的。


  水工质的优势,更多的是价格低廉,发电成本比较低,在大家努力寻找熔盐,80-100度低熔点熔盐的时候,实际上我们有一个天然的传热介质,而且是非常成熟的。我想描述的一点是,我们容错能力比较高,因为火电跑冒滴漏类似的现象比较常见,我们电站也一样,用的是水体系,跑冒滴漏问题因为我们(在这方面)经验丰富,迅速可以解决。另外,火电设计院和建设单位在寻求转型升级,当然,我们光热是一个非常好的方向,但是,我想强调的是,我们的水体系是火电转型最好的切入点。

  对于DSG运行技术,这个图表达的意思是,蒸发段和过热段,中间还有蒸汽发生器,多条回路产生的过热蒸汽,进入到混凝土储热系统,凝结成水之后进入到镜场,进行第一回路的循环。第二,回路可以从储热系统进行取热,产生过热蒸汽驱动汽轮机发电,通过空冷系统冷凝完之后,进入混凝土再次循环,这两个系统是独立系统,可以在多云天气下进行,当然,如果天气特别好的话,完全可以实现镜场产生的蒸汽直接对汽轮机发电,我们整体对阳光的(不稳定性)影响有很大的可控制空间。
  

  这是现场的一张照片,描述的是镜场与汽水分离器的布置位置,汽水分离器是我们很重要的一个设备,可以有效地保证我们的振动不再发生,同时,我们可以保证集热管的寿命。我们镜场大概一万平米一个,布置一个汽水分离器,成本很低。
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