新的集热技术将为槽式光热电站带来哪些变革?
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 1247查看 | 2018-07-06 18:54:00    
       CSPPLAZA光热发电网讯:6月20日至22日,在中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA第五届年会上,常州龙腾光热科技股份有限公司(简称“龙腾光热”)总经理俞科就“光热技术革新及其驱动下的成本下降”就行了主题发言。

  在本次发言中,俞科指出,槽式光热发电技术较为成熟,现阶段需要关注其规模化和产业化发展的问题,且槽式技术有很大的发展空间。

  据俞科介绍,目前,龙腾光热已积极开展项目立项,建立开放式研发项目平台,拟引入智能制造及玻璃工业的最新技术,在集热器技术和传储热技术领域取得更多技术突破,实现2025年光热发电度电成本降低40%的目标。

  在上述概念设计方面,龙腾光热已经取得了一些成果:在其概念设计2020中,集热器开口宽度约为8.2m,长度约为14m,采用3只管径为90mm的集热管,每只长度约为4.7m,峰值光学效率可达到81.44%,设计点光热效率达到76.1%,设计点回路集热功率可提升至约2.8MWth;在概念设计2025中,其借鉴了目前全球建筑及玻璃领域最先进的技术,将玻璃制成约10m长、4m宽的规格,仅仅用8片玻璃,就组成开口约为14m、长度约为21m的集热器模块,配套的集热管管径为105mm、长度为约5.3m,其集热效率及压降控制都会得到非常有效的提升。

  通过利用新的集热技术,可以有效地提高电站效率,并减少回路数量、减少占地面积、降低泵功耗、减少柔性连接及驱动跟踪系统,实现电站成本的下降。

  最后,俞科表示,我们希望在未来有更多的合作伙伴和技术专家能投入到光热发电领域,促使产业在各个方向、各个点上更快地降低成本,并推动新产品和新技术的应用。


更多精彩内容,请阅读下面刊出的俞科的演讲全文:

  大家上午好!我很荣幸今天能够给大家讲槽式光热发电技术发展的成本下降。那么,为什么要讲槽式技术的发展呢?提及槽式光热发电技术,大家会觉得槽式技术是一项很成熟的技术,现在需要关注其规模化和产业化的问题。今天我要讲的主题即为槽式技术一直在发展,并且存在很大的发展空间。

  首先,我先介绍国际上两个比较典型的槽式项目。第一个项目是美国装机280MW的Solana槽式光热电站,这个项目已经运行若干年了,我们在网上能查到关于该项目的诸多数据:它采用传统的联苯-联苯醚导热油作为传热介质,配置6小时的熔盐储热,集热器开口约5.8m,年设计发电量9.44亿度。大家可以看到,当地光资源较好,DNI为2519kWh/m²,年均光电效率达到17.03%,美国Solana电站选址于光照条件相当好、纬度也不高的地区,因此即使是槽式技术也可以达到相当高的转化效率,由此也说明选址的重要性。同时,我可以再提供一个数据,2017年6月份,美国Solana电站单月净发电量达到1.16亿度,折合单月的净满发小时数为414小时,从这个侧面反映出该电站整体的发电能力是相当惊人的。

  另外一个项目是大家非常熟悉的NOOR2项目,其新颖之处在于采用Sener大开口集热器,集热器开口约6.8m,集热管管径为80mm,目前该电站已投入商业运行,采用了4罐一组的形式来实现7小时的储热。我们在哈密的新项目的可研中也采用了类似的储罐设计,加之硅油的储热密度相对较高,这样通过两个储罐的布置就可以实现100MW电站8.5小时的储热能力(借鉴了NOOR2项目的技术),Noor2项目是目前在运行的槽式电站中技术水准最高的一个项目。

  下图显示的是标准集热器、新设计的开口约8m的集热器及另外一种超大开口的14m集热器的概念设计图,大家可以看到,按照人物模型比例,这三种集热器的差异其实很大,大开口聚光集热器作为槽式发展方向,主要有什么优势呢?


  首先,大开口集热器可以增加光热转换效率,通过优化设计降低结构重量。同时,通过提升组装效率,降低组装成本,减少回路阵列,相应地减少土建基础、管道、阀门、控制跟踪及柔性连接等。由此,在降低成本的同时,也能提高系统的可靠性和可维护性。

       其次,集热器开口变大的同时要扩展集热管的规格,制造更长的集热管、实现更大的管径,由此可以提升集热管的光学效率,同时也能在生产过程中降低集热管的制造成本。同时,在现场可以减少集热管焊接的工作量,能降低管道流阻,减少系统泵耗。

  再次,标准化的制造技术。目前,槽式集热器由许多单体部件组成,这些单体部件需要在工厂进行生产,并且运输至现场,再进行组装。在未来的集热器开发中,我们想通过设计优化尽可能减少部件数量,更多地使用类似规格的材料,从而使生产更具有通用性。例如我们现下采用的集热器技术,涉及的材料规格就有六七十种,对于生产而言,就会带来相应的管理成本。对于运输而言,因采用预生产集热器部件的方式,因此运输效率不会太高,由此会带来很高的运输成本。

  另外,在组装技术方面,目前集热器的组装相对比较复杂(大家可以通过一些视频、通过一些渠道能了解),需要通过一个组装流水线、多个工序完成集热器组装。在未来,通过简化集热器的设计,我们会将集热器的组装工作变得更加简易,每平米集热器消耗的组装人工时会大幅缩减。

  此外,在传热介质方面,它一直是槽式光热技术一个重要的研发方向。现在,槽式电站工作温度被限制在400多度,如果采用现有的熔盐技术又会带来很多电伴热以及冬季维温补燃等相关需求。因此,在未来,纳米传热介质等各方面研究是槽式技术领域更加关注的方向,这有利于整体提升电站运行温度、提升储热密度、降低凝固点,减少冬季的运维成本,同时能够降低生产成本。

  对于槽式光热技术的发展,我们公司现在已经在立项,开发新型槽式集热器,建立开放性平台,与合作伙伴们就不同的技术领域进行一些合作研发工作,项目总体立项是集热器技术研发2025项目。

  我简单介绍一下项目背景:国际能源署IEA光热发展路线图中预测光热发电到2050年将满足全球电力需求的11%,到2030年装机将增至261GW,到2050年装机将增至982GW;度电成本的下降是实现该目标的决定性因素。

  关于项目目标:建立开放式研发项目平台,集中全球光热领域技术与产业资源,引入智能制造及玻璃工业的最新技术,在集热器技术和传储热技术领域取得更多技术突破,引领全球光热发电产业发展趋势,实现2025年光热发电度电成本降低40%的目标,推动全球光热市场实现更好的增长。

  在上述概念设计方面,我们已经取得了一些成果:这种集热器与目前全球市场现有的大开口的集热器的设计理念有些类似,从理论上来说,这种常规的大开口集热器在2019-2020年期间就能够投入商业化应用。目前,国内已有的相关产业链包括反射镜、集热管、支架生产工艺完全可以匹配这种集热器的生产需求,这种集热器也是NOOR2及迪拜600MW项目中通用的集热器技术。

  目前,在我们的概念设计2020中,其开口宽度约为8.18m,长度约为14m,采用3只管径为90mm的集热管,每只长度约为4.7m,峰值光学效率可达到81.44%,设计点光热效率达到76.1%,这样设计点回路集热功率可提升至2.8MWth。目前,在开口约为5.8m的集热器、600m长的回路中,设计点回路集热功率基本在1.8MWth左右。整体而言,在槽式集热器的发展方向中,单回路集热功率要增加,从而使集热器成本和镜场的投资成本下降(与风电类似,最初风电机组的功率是1.5MW,现在制造的大风机有5MW的,在单体容量增加之后,由于其它部件基本没有变化,其综合成本必然能够得到有效的下降)。

  在远期的概念设计2025中,我们采用的玻璃非常少,只有8片玻璃,就组成了开口约为14m、长度约为21m的集热器,在这方面,我们借鉴了目前全球建筑及玻璃领域最先进的技术,例如苹果总部拥有共计20万㎡的玻璃幕墙,其中超大块玻璃幕墙长度大约为16m,宽度大约为14m,如果采用这种技术来制造槽式反射镜,一片玻璃就能解决整个镜面的问题,但实际上,直接采用这种方式会带来相当高的运输成本。

       因此,在我们的设计中采用类似技术,但是
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