金建祥分享中控10MW塔式电站熔盐系统近一年运营经验
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 1评论 | 5851查看 | 2017-06-22 17:50:00    
  CSPPLAZA光热发电网讯:“从去年8月22日并网发电至今,系统已稳定运行299天。上个月(5月份)的实际发电量与软件模型的设计值(以下称设计发电量)的偏差小于2.3%,去年11月份小于1.3%。我们经过两三个月的优化,实际的发电量和设计发电量还是相当吻合。”在6月14~16日于浙江杭州召开的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2017(CPC2017)上,浙江中控太阳能技术有限公司董事长金建祥向与会人员介绍了该司开发的中控德令哈50MW塔式示范项目进展,并深度分享了中控德令哈10MW塔式电站自去年8月份并网运行至今近一年的运营经验。

  金建祥对于云层影响和吸热管堵塞等塔式电站运行过程中碰到的难题进行了针对性经验分享。据金建祥介绍,新建的光热电站并网发电不难,难的是什么时候能够达到设计发电量,这是一个经济性的最重要的影响因素。大晴天达到设计发电量不难,但是在有云的天气下,要达到DNI对应的设计发电量很难。光伏、槽式光热、塔式光热这三种相比,有云天气对光伏达到对应的DNI的发电量影响很小;槽式由于真空管保温性能比较好,也不太需要考虑预热的问题、间歇性阳光利用的问题,所以有云天气对槽式发电达到DNI对应的发电量影响不大。塔式尤其是熔盐塔式则影响非常大。【针对云层影响的解决方案详见演讲全文】


  针对吸热器堵管问题,金建祥根据中控德令哈10MW项目的实际运行结果提出了解决方案。金建祥指出,在进盐的过程中,会发生吸热管堵塞,这个现象在我国的西北地区低温、大风季节不可避免会发生。发生以后怎么办?有几个办法:一个优化预热、进盐策略,降低堵管的概率;第二增加堵管自动判断和处理程序,自动识别堵管区域并针对性的调整预热方案。另外,吸热器的保温设计需要优化。第三方面优化是自动化运行,如一键启停等。

更多精彩内容,请阅读下面刊出的金建祥的演讲全文(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容已经演讲者本人审阅):

  各位朋友下午好。今天是一个命题作文,会议组织方希望我介绍一下我们50MW项目进展情况,同时也向各位汇报一下我们10MW项目的运行情况。从去年8月份熔盐系统改造完毕并网发电到目前已经有10个月了,有很多新的体会可以和各位共享。

  50MW的项目总体上还是按预定计划执行,汽轮机、吸热器和发电机等主要的几个需要长周期制造的设备已经定货了。从整个进度上看到2018年12月底并网发电的可能性比较大,不能说百分之百的话,至少我们还是很有信心的。我接下去的大部分时间来介绍10MW的运行情况。

  10MW电站镜场63000平方米,设计点实际发电最高效率是17%,熔盐最高温度568度,汽轮机进气温度510度,进气压力9MPa,满负荷功率10MW,储能时间2小时。保温性能方面,熔盐高温储罐每天大约下降4度,低温储罐每天下降2度左右。这是整个电站的建设历程,我们还是按部就班来推进各项工作,总体上比较顺利。这个工艺流程图比较复杂,因为在前期水工质的基础上进行熔盐改造的,未来纯熔盐的系统只要右半边就可以了,流程会简单不少。

  到今天有这些信息可以与大家共享,从去年8月22日并网发电至今,系统已稳定运行299天。上个月的实际发电量与软件模型的设计值(以下称设计发电量)的偏差小于2.3%,去年11月份偏差小于1.3%。这张图片显示最近10个月的实际发电量与设计发电量的差别,去年9月份达到设计值的84.7%,10月份82.5%,11月份98.7%。1月份、2月份这几个月相对比较差,主要原因是这一段时间,在德令哈有较多的下雪、沙尘暴天气,所以高原地带寒冷的冬季下雪怎么应对,这还是一个需要解决的问题。3月份之后到5月份,5月份的发电量又达到设计值的97.7%,从这些统计数据可以看出,针对不同天气,我们经过两三个月的优化,实际的发电量和设计发电量还是相当吻合的。这张图片显示我们从去年8月底开始累计的发电量,从这个曲线可以看出,发电量是持续在增长,除了中间有个别天数设备检修外,没有长时间的停修现象发生。我们体会比较深的是,对塔式光热发电来说,有云天气对发电量的影响是巨大的。前几天王志峰老师问我,新的电站什么时候能够建成并网发电,我的回答按时并网发电不难,难的是什么时候能够达到设计发电量,这是一个经济性的最重要的影响因素。如何才能达到设计发电量?从以上统计数据可以看出,大晴天达到设计发电量并不难,但是在有云天气下,要达到设定发电量就会很难。光伏、槽式光热、塔式光热这三种发电方式相比,有云天气对光伏发电达到当天DNI对应的发电量影响很小;槽式由于真空管保温性能比较好,也不太需要考虑预热的问题、间歇阳光利用的问题,所以有云天气对槽式发电达到当天DNI对应的发电量影响不大。塔式尤其是熔盐塔式则影响非常大,据我们初步统计,德令哈的有云天气占了64%,玉门也占了32%,两地平均有云天气差不多占一半了。也就是说1/3-2/3的天气都是有云的,凡是光资源不是很好的地方,有云天气占比都是比较高的,如何提升有云天气的发电量,是我们熔盐塔式发电要考虑的最重要问题。总体上说,经过一段时间的跟踪研究,不断优化,现在对于提升有云天气发电量有了明显的进步。另外一个青海高原现场恶劣天气也是比较大的问题,高原有好处:它的空气通透度比较高,坏处就是气温很低,容易结冰,清洗不易。根据实际测试,在大风沙尘天气下,我们项目的定日镜跟踪精度仍达到设计要求,定日镜工作风速每秒16米。这里展示了5月4日14:00,现场风速达到了18.7米每秒,整个聚光系统运行平稳,这也可能与我们的镜面比较小、受力面比较小有关系。另外一个优化的问题,吸热器的预热光斑如果不均匀的话,将导致部分吸热管无法达到预热的设定温度,熔盐进去热冲击太大,还有可能熔盐凝固。能不能达到设定温度,就取决于你的控制水平:光斑是否均匀,如果光斑不均匀的话吸热器不同区域的温差会很大。图上比较黑的这个地方温度只有72度,显然离设定温度很远,如果这个时候进盐就很容易凝固了,对吸热管的热冲击也很大。右边这个图是经过优化之后的图,整个吸热器的温差不大。

  第二个问题是吸热器在进盐的过程中,会发生吸热管堵塞,这个现象在我国的西北地区低温、大风季节不可避免发生。发生以后怎么办?有几个办法:一个优化预热、进送盐策略,降低堵管的概率;第二增加堵管自动判断和处理程序,自动识别堵管区域并针对性的调整预热方案。另外,吸热器的保温设计需要优化。第三方面优化是自动化运行,如一键启停等。

  前边提到了,塔式光热系统无论是镜场还是熔盐储热系统都比较复杂,如果完全依靠现场的操作人员去做很多需要临时分析判断的工作,往往会出现很多问题。如何降低对现场人员的技术要求,这是我们面临的一个比较大的问题,这方面我们做了大量的工作,这里包括吸热器和储换热系统等的启停、运行以及连锁保护等等。实现聚光系统、储换热系统和发电系统的一键启停及自动运行,以及各子系统之间的协同控制,整个系统连锁保护达到了80项。因为熔盐系统比较麻烦,控制温度低了容易凝固,温度高了又会气化,都会导致生产事故,虽然事故不大,但也不小。另外一项是厂用电的优化,熔盐塔式电站中厂用电还是比较高的(一般在10%以上),降低厂用电是提升效益的有效手段。我们去年在没有优化之前,厂用电还是偏高的,经过一段时间的总结摸索,厂用电有了明显的下降,下降幅度相当可观,降低了35%。另外与发电效率有很大关系的是弃光率,这个弃光跟光伏的弃光是两个概念,光伏是有阳光能发电,但上不了网;而这里说的弃光是指有太阳,但不能用来发电。去年9月份弃光率达到35%,为什么会弃光?前面讲到了光热发电设备需要预热的时间,无论是吸热器或者是管道都需要预热,这部分的阳光就浪费掉了;太阳下山之前熔盐系统需要提前关场,以防止熔盐出现凝固,这部分的太阳光也不能用来发电。另外DNI在每天午后最强,早晚稍微差一些,为了提高整天的吸热器工作效率,午后阳光最强的时候不得不考虑一部分弃光,以保证整天的吸热器平均效率最高。有云的时候,光伏的话云一过去立刻可以发电,而光热不行,需要有一个预热的过程,设备升温速率有一定限制,比如每分钟升温不得超过20度,因此预热需要一定的时间,所以这部分阳光也浪费了。经过优化之后,到去年12月份弃光率已经从35%下降到9%,优化效果还是
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zjchuaran
一切从头摸索固然好,但能够吸取国外既有的经验教训更可贵,至少可减少损失,少走弯路。切记,光热发电设计一般要求光照(DNI)的基准上限是900或950W/平米,可知下限是多少?这就要依据铭牌发电功率,如果太阳能提供的热工低于此值,应该选择停机;另外就是电站寄生损耗,国外经验值是5-10%,与选择的技术模式相关,也即太阳能提供的热工所发的电力应高于电站自身的寄生损耗,否则电力成本一定高于售价,成为无效电力。另外塔式接收器的对流损失、发射率和风速、环境温度相关,损耗不可低估。总之,探索光热发电设计下限很必要。
2017-06-23 13:58:36
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