创新型菲涅耳光热技术体系在发电和供热市场的应用及经济性分析
发布者:xylona | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 2850查看 | 2018-10-18 15:51:52    

CSPPLAZA光热发电网报道:2015年底,北京兆阳光热技术有限公司(简称“兆阳光热”)在张家口张北县15MW的创新型菲涅耳光热电站启动建造,2018年6月,该电站在稳定聚光直接产生高品质过热蒸汽运行半年后,顺利完成了全面的大规模混凝土储热取热测试,各项指标实测完全达到设计目标,同时实现了汽轮机24小时连续发电,并进一步成功达成连续64小时发电测试目标,成为世界首个成功实现长时间连续运行的高倍线性聚光水工质传热固态储热太阳能电站。凭借该项成果,兆阳光热获得联合国工业组织的2018年最具投资价值清洁能源技术大奖“蓝天奖”。CSPPLAZA平台已经对兆阳光热发电技术体系进行了系列连续报道,从各个技术角度详细介绍该体系的特点及成熟可靠性优势。


10月12日,在2018第三届•德令哈光热发电大会上,兆阳光热总工程师李维就该公司自主研发的创新型菲涅耳光热技术体系在发电和供热市场的应用和经济性作主题演讲,进一步介绍了兆阳光热技术体系的市场应用和经济性指标情况,引起了业内各界的高度关注。


针对行业痛点,创新光热发电


对于光热发电的行业痛点,李维介绍了以下四点:一、依照国外相对成熟技术引进消化开展工作的模式难有实质性突破,造价大幅下降的空间不大;关键设备和材料部分依赖进口,核心技术专利相当部分掌握在外资手中;二、中国太阳能资源条件不佳,太阳能资源相对丰富地区天气恶劣(风沙、多云、缺水、严寒),运维难度大,年度电成本较高;三、引进的光热技术体系中常用的导热油、熔融盐设备建造和运行成本高,且运行中存在安全环保风险;四、面对光伏、风电的迅猛发展势头,光热单个项目建设周期长、造价高的局面如不短期内得以改变,政策、市场方面的压力巨大,发展前景不明朗。


针对国内太阳资源较差和纬度高、风沙大等限制条件,兆阳光热成功开发全球首创的东西轴倾斜面布置的类菲涅耳式兆阳聚光集热系统,聚光倍率可高达200倍(这是全球线性聚光技术体系中的最高聚光倍率),大幅提升集热效率,降低镜场造价并显著增加了全年得热量和均衡每日得热量。


在深入分析研究各类技术路线的基础上取长补短,兆阳光热发电技术体系全部采用可靠成熟技术,全面实现与传统火力发电技术体系无缝对接,创新研发出兆阳聚光集热系统、DSG直接过热蒸汽传热技术、混凝土储热技术、系列综合实用技术四大类主要技术。如今,兆阳线性聚光体系已完善定型,成熟度与槽式完全相同,安全可靠性和经济性指标则大大优于其它传统技术路线,其可靠性和经济性指标已经通过了15MW规模的实际电站工程验证。


image001.png

图:兆阳光热张家口15MW创新型菲涅耳光热发电项目


李维认为,除了安全可靠性以外,光热发电如果没有经济性,也将没有生命力,难以持续发展,所以光热发电的可靠性经济性将是光热发电的核心竞争力。针对行业痛点,兆阳光热进行了长期的新技术体系综合研发,凭借几轮的电站建设实践经验,在关键技术体系上已实现全面突破,为大规模产业化发展做好了准备。


在集热方面,针对关键设备成本较高的问题,兆阳光热成功开发了双玻璃冷弯曲面一次反射镜、耐高温二次反射镜和高效支撑钢架,大大降低建设成本,同时根本性地提高了反射镜和支撑钢架的使用寿命、使用安全性;针对传统导热油和熔融盐成本高、环境污染、运行成本高和风险大等问题,成功开发了采用水工质直接过热蒸汽发生的技术。


在储热方面,针对熔融盐储热方案建设成本高、运行风险大、无法经济和高效地对过热蒸汽储存和连续阴雨天气无法启动汽轮机等问题,兆阳光热成功开发了全球独创的大规模耐热混凝土储热技术体系。


在综合辅助系统方面,针对沙尘大的问题,兆阳光热开发了一次反射镜和二次反射镜的高频次无水清扫装置,使电站能够长期处于高效运行状态;针对水资源缺乏问题,成功开发了雨水收集装置,大大降低了光热电站区域对水资源的依赖;依托光热的调峰特长,开发了光热、光伏加风电的多能互补体系,采用智能微网技术进行调控,综合输出稳定性基本等同火力发电、发电成本可达到甚至低于火电标杆电价;依据东西轴镜场布置的特点和优势,开发了镜场底部和镜场列间土地综合利用技术;依据镜场结构的特点和优势,开发了空挡区域(吸热器顶部位置)安装光伏电池组件技术,综合利用太阳能资源。


image003.png

图:兆阳镜场土地苜蓿种植实验


应用范围广,经济性佳


除产生高温蒸汽应用于光热电站外,兆阳光热创新型菲涅耳光热技术体系还可应用在其他多个领域,包括制药、纺织、食品、石油等。同时,兆阳聚光集热系统能够与建筑相结合,可以充分利用土地资源,与厂房、库房、农业大棚有机融合,可广泛用于城镇热水供暖、工业生产海水淡化等等。


经济性方面,这套应用范围极广的系统在不同领域应用的经济性到底如何是各界最为关注的焦点。据李维介绍,在商业化光热电站方面,以德令哈为例,按100MW机组年利用小时3400h进行经济评价,总投资未超过20亿元,按上网电价为:含税电价980元/MWh测算得项目投资内部收益率(税前)为11.53%。此时,项目资本金内部收益率高达20.92%,资本金净利润率为24.55%,经济性极好。


image005.png

德令哈商业化光热电站投资估算表


image007.png

表:德令哈商业化光热电站经济性评估的主要技术经济指标


以靠近负荷中心的冀北地区为例,按机组年利用小时4460h进行100MW商业化光热电站的经济评价,按上网电价为含税电价980元/MWh,测算得项目投资内部收益率(税前)为11.78%,项目资本金内部收益率21.04%,资本金净利润率为26.07%,经济性依然很好。


image009.png

冀北地区商业化光热电站投资估算表


101801.png

冀北地区商业化光热电站经济性评估的主要技术经济指标


而相比光热发电,商业化供汽技术成本可进一步下降,其原因主要在于以下几点:聚光倍率可适当降低,降低了制造安装精度要求;管道、阀门等设备要求可进一步降低;热力系统和控制逻辑可进一步简化;储能系统可根据用户需求设置;储能系统可采用储热池的经济性技术方案。


image013.png

商业化光热供汽项目经济性评价参数表


image015.png

商业化光热供汽项目主要成本参数表


image017.png

某商业化光热供热应用项目经济性评估


此外,李维指出,即使在中国太阳能资源二类地区,兆阳光热创新型菲涅耳系统产出的热水级热源价格也可低于45元/GJ,从而达到与传统燃煤锅炉相当的经济性,在工农业生产用能、城市供暖方面具有巨大的推广空间。

最新评论
0人参与
马上参与