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内蒙院王志勇谈光热发电项目的可行性研究

2017-7-3 09:38| 发布者: courtney| 查看: 528| 评论: 1|原作者: 本网记者Courtney|来自: CSPPLAZA光热发电网

  CSPPLAZA光热发电网讯:“工程设想方面,在发电量与供电量上,要根据太阳直接辐射量计算逐时发、供电量,要考虑可靠性、检修、达产时间、老化、热损、厂用电影响。目前咱们是两年投产,但是要达到设计产能,可能要往后推一年、半年的时间。在财务投资估算上要考虑到资金投入时间,融资成本、发电量、达产时间,设备、建安、材料保管、调试费用、环保费用、补偿等等,尤其是说草原恢复费用,土地租赁费、土地使用税,备用容量费、辅助燃料、水费、工质损耗等运维费这些都要考虑。”2017年6月14~16日,在浙江杭州召开的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2017(CPC2017)上,内蒙古电力勘测设计院有限责任公司王志勇在发表题为《光热发电项目的可行性研究》的演讲过程中如是表示。

  王志勇在演讲中分别从电厂规模、电力系统、建设的可行性,厂址选择,太阳能资源、工艺路线选择,工程设想与优化,投资估算与财务评价等方面向CPC2017与会嘉宾做了介绍。

更多精彩内容,请阅读下面刊出的王志勇演讲全文(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。):

  各位专家、各位同仁,大家早上好。我跟大家交流的题目是“光热发电项目的可行性研究”。就目前来说,光热项目大部分的初可和可研都合并完成了,在这里讨论,我也就连初可和可研的一些共性问题一并研究。在此我偏重于光热项目的一些特殊性,因为大家都是同行,相对来说我们一般火电部分的可研大家比较熟悉,接下来就在电厂规模、电力系统、建设的可行性,厂址选择,太阳能资源、工艺路线选择,工程设想与优化,投资估算与财务评价分别做一些介绍。

  在电厂规模、电力系统、建设方面,首先我们要分析电厂在地区规划中的地位和作用。我们这个电厂是基本负荷电厂,还是调峰电厂,还是调峰、热电联产分布式能源、微网、煤电或多能互补电厂,比如生物质能、ISCC电厂。这些都会对电场建设规模和投资路线产生比较大的影响。从建厂思想和必要性来说,我就是要分析这个项目是推动新技术发展,在新技术方面有所创新,创造一个产业这个方向考虑,还是要建设大型的光热发电产业,进行商业化投资这个方向来考虑。还是说我响应国家绿色能源号召,进行能源资源合理利用这个方面来考虑。从电力系统来说,中国西部地区光资源较好,但是目前西部电力盈余也比较多,这样就要分析当地电力系统现况、负荷预测、电力电量平衡对电厂的要求,结合工艺路线共同分析建厂的可行性,最终共同确定电厂规划容量及本期建设规模。

  在厂址选择上,首先要收集区域气象站卫生数据,这是分析基础,优选年DNI大于1700kWh/m2•a的地点。建设用地根据土地总体利用规划,土地应选择未利用地,尤其要避免林地与草场,因为在目前来说,土地是归国土(资源管理局)管辖,林地是归林业厅(管辖),这样的话在征地时有时候会忽略了林地。对于土地用量来说,50MW槽式大概在2-2.5平方公里,塔式约3-4.5平方公里,宜选择地理纬度宜较低的位置,形状规整,坡度对于槽式或线性菲涅尔宜<3%,经济性要好一些;塔式可以适当放宽到5%。对于水资源来说,对于湿冷机组度约在2.3-3m3/MWh,对于空冷机组约在0.3-0.6m3/MWh。其中如果辅机采用干冷的电厂,用水量要少一些,辅机采用湿冷的电厂,用水量要大一些。对于接入系统来说,按照当地的电力系统现状和发展规划,要选择附近有介入容量与间隔变电站,并且间隔较近的地点。在辅助燃料上,槽式和熔盐菲涅尔对燃料要求交多,要关注一下布局,当然要选择一下交通运输条件比较好的地区。对水文气象要优选气温适宜,年均风速低,污染小,无洪涝的地区,这样提高发电量,降低造价。尤其要关注大风、雷暴、沙尘和凝冻等特殊气候的影响。在(我国)西部地区,风沙和凝冻是比较严重的问题。在政策方面要优选有政府支持,有土地、税收优惠,或者补贴的地区,比如说土地使用税,土地无偿化这些都对我们项目的电价造成很大影响。在地质条件方面,要选地址条件比较稳定,地震少,岩土条件比较好的地区。在太阳能资源方面,太阳资源对于光热电站来说是最重要的参数,从区域分布来说,我国西部地区是资源较好的地区,我们要收集厂址地区的气象资料,收集现场的观测站数据,以及卫星数据库太阳能资源数据。通过相关分析来形成典型年的太阳能资源数据评估,选择上DNI要大于1700kWh/m2•a每年,尤其要关注DNI大于200W/m2、过渡光滑、无陡升陡降的优良日比例。也就是说,优良日比例占比较低的对我们发电量影响比较大,在相同的年DNI总量的情况下,如果优良日比例较低的话,会造成频繁的启停机。从工艺路线选择,槽式商业化运行的经验比较成熟,占比达到80%以上,塔式和菲涅尔式占比要低一些,从占地来说槽式和菲涅尔式占地相对较小,塔式用地较大。从热损来说槽式和菲涅尔式,因为是线聚焦,热损相对较大。这是他们的特点,所以在选择工艺路线上,要根据他们的特点来选择。

  对于工艺路线上,他是塔式、槽式、菲涅尔式、其他方案的特点,结合电网对负荷的要求,他是连续、间断、固定时段、季节负荷率变化是说明样的,还是目前不要求。带供热负荷就要考虑冬季全天运行,是不是多能互补,如果采用生物质能,或者采用ISCC的,对槽式运行有更好的提升效果。在运行模式的影响上,对储能要求很高时,高温系统效率更高一些,所以优势更大一些。辅助燃料供应方面,辅助燃料供应困难时,对于线聚焦工艺应选择耐低温的介质,比如说耐低温的硅烷油或者低温熔盐这些。分析土地价格对项目的影响,分析云量对塔式的影响,就是说土地价格如果当地比较贵,在建设塔式的话,相比来说投资影响大一点。分析地形坡度对槽式的影响,分析地质,地域、环保的影响。比如说对塔式,要避开候鸟迁徙,对槽式,要注意导热油对一些敏感地方的影响。此外还要分析设备产品供应的情况。比如说投资商本身就是设备供应商,或者说地区有比较大的能够供应的设备商。那么要进行运行业绩和成熟经验的分析,企业是追求稳健可靠还是求新创新。比如说如果追求稳健可靠,那可能就是槽式,如果是求新创新呢,那就是塔式、菲涅尔式或者其他技术。

  在工艺路线方面,对于塔式,吸收器方面基本选择了柱式,工质方面是熔盐用得比较多一些,镜场方面基本都是圆形,定日镜方面通过工艺结构计算、投资、造价,来进行定日镜的分析。对于塔来说来进行多塔单塔的分析。对于槽式来说,ET、HT、UT,UT槽相对来说更先进一些。工质来说有导热油、熔融盐,采用熔盐的时候要分析他的防凝和热损。集热管有70MM、90MM,如果采用熔盐管,要关注其可靠性。在集热器布置上,轴向南北向发电量较多,冬季负荷较高时要采用东西向。对于菲涅尔式,经典的工艺都是水工质的,现在也有导热油或熔融盐的,要分析他的防凝和热损。集热管介质采用熔盐时要关注可靠性,这和槽式时一样。反射镜呢有平面的、微弧的。还有水平菲涅尔和倾斜菲涅尔的选择。

  在工艺设想与优化方面,要考虑厂区、发电岛部分进行总平面布置优化,进行厂区总平面规划方案的技术经济比较,拆厂区竖向规划上,要考虑防洪排涝,场平坡度等。坡度角大时要考虑阶梯布置,考虑土方费用、电量影响、基础、道路材料影响进行阶梯数量优化。对于集热系统,按照选定的技术路线,太阳能资源、各系统效率、运行方式按LCOE最低原则优化确定太阳倍数、设计点DNI,集热场规模储能容量,最后进行集热系统配置和集热场布置。对于槽式,进行集热器、集热管、反射镜优化比选,对集热场回路间距、通过电量、单回路的最大流量进行优化,对分区、运行方式进行优化。对于塔式,对吸热器参数进行优化,比如说直径、高度,对集热塔高、塔形进行优化,对定日镜尺寸进行优化,对集热场布置进行优化,进行与吸热器的耦合分析。对于蒸发系统,如单双列、系统形式,进行一系列优化,对于储热系统要对汽轮机的压力跟冷罐温度、罐尺寸、盐泵配置、换热器形式容量等进行优化。对于防凝配置,对防凝方式与容量进行优化。在辅助系统上配置初始化盐装置、防凝、伴热、疏放,目前来说还有熔盐罐的防漏检测。在汽轮机方面,目前都基本采用中间再热机组,双速或高速,这样能提高热效率。对于供热,选用抽凝机组,适宜时采用低真空供热,多机或背压小机。对于主蒸汽压力来说,要结合机组效率、储能容量、运行方式、厂用电率优化。因为主机压力提高的时候,虽然机组效率提高了,但是排盐温度也提高了,这样会对盐的总量,对造价会有影响。机组冷却方式上,有湿冷、空冷。在背压优化方面,目前是采用背压8-10KPa。辅机基本都采用变频调速。从工程设想来说,要结合接入系统考虑附件厂站与规划进行升压站、开关站配置。在紧急停运设备的配置上,有备用电源、储能装置、UPS、柴油发电机等可选。对于采暖通风方面,采暖模式电采暖、熔盐、辅助燃料、抽汽、外供、太阳能热水等。如果采用电采暖模式,在白天系统运行的时候,他对经济性影响比较大。在热工自动化上,对于塔式是最要关注的问题,因为塔式的控制相对来说是一个难点。工程设想,在发电量与供电量上面,要根据太阳直接辐射量计算逐时发、供电量,要考虑可靠性、检修、达产时间、老化、热损、厂用电影响。目前咱们是两年投产,但是要达到设计产能,可能要往后推一年、半年的时间。在财务投资估算上要考虑到资金投入时间,融资成本、发电量、达产时间,设备、建安、材料保管、调试费用、环保费用、补偿等等,尤其是说草原恢复费用,土地租赁费、土地使用税,备用容量费、辅助燃料、水费、工质损耗等运维费这些都要考虑。

  谢谢大家。

  主持人:谢谢,王总的演讲非常专业非常详细,从技术路线的选择,每个系统优化考虑的措施做了一个很好的介绍。接下来我们留两个问题的时间。

  提问:谢谢王总的分享,我看了您的报告里面有非常多的篇幅是关于系统的优化,我想请教一个问题,对于塔式电站来说,影响厂用电的主要系统或者设备有哪些,相应的如何或者有什么建议去优化厂用电?

  王志勇:对于塔式电站来说厂用电负荷最大的肯定是冷盐泵,其他也有影响,但是冷盐泵是最大的。对冷盐泵来说,吸热器这一块是固定阻力,那么就是塔高影响要大一些。这样当然从开始的时候就要进行优化,因为塔高越高,发电量就越多,那么开头就要对塔高进行优化。从以后的发展角度来说,往塔顶上打盐基本上是能量基本上损失的。比如有些厂子在熔盐这么一个发电装置有这样的工艺,或者说以后是不是说能有一些其他的,比如说把循环泵提高到塔顶,或者说其他的考量,这都是以后的工艺了,现在还是比较难以解决的地方。

  提问:这是一个矛盾,对于其他系统您还有什么建议吗?

  王志勇:实际其他系统上,对于熔盐塔,现在用的水塔相对来说少一点,对于熔盐塔较多采用电供热。电供热尤其冬天白天供热对厂用电影响较大。因为白天电价高一些,白天从外网接入厂用电是不太合适的。白天采用抽汽供热,或者采用太阳能热水供热,或者采用一些储能,晚上放出来,这样会好一些。

  提问:有没有这种设想,在光热镜场部分比如说光伏代替一部分?

  王志勇:目前这样的设想比较多,国内国外方案都比较多,但是受制于政策不明细,决策者是不是能拍定光伏厂用电。

  主持人:谢谢王总,第二个问题。

  提问:我有一个问题关于发电站的优化设计,我们了解到内蒙院在承接中海阳玉门项目的设计,想请问对于空冷设计优化方面有没有经验分享,另外对于中国光热高寒地区,追求一种电站的高效率和防冻方面有没有分享的地方。谢谢。

  王志勇:空冷优化在光热电站来说是非常重要的一块。冷端优化来说,跟常规的火电机组是不一样的,对光热电站一般来说,尤其到冬季,晚上会停一段,连续运行的时候不是特别多。这样,优化的时候要考虑到它的负荷率跟温度,还有全年运行时数的加权来共同确定设计温度。

  防冻常规的就是关闭分裂隔断门,现在有一个问题,经常开闭相对来说它的严密性受到比较大的影响,这样可能以后的漏气要更严重一些,漏气以后可能还会有冻结的问题。这样在冬季来说就要分时段关闭分裂隔离门,这样减少隔离门的操作。再就是做一些防冻装置,这方面也有专利,比如说控制关闭门下游的压力减少压差来防冻结。

  提问:谢谢您,我补充一下,在甘肃地区采用直接空冷和间接空冷,光热电站背压范围有什么建议吗?

  王志勇:甘肃地区其实也是西北地区,我们也做过这边的工程,对于这儿的推荐背压一般来说8-10千帕,相对来说能优化到8-9千帕,当然跟咱们机组的效率、空冷岛的价格有一定的影响,总体来说空冷岛的影响要小一点,背压低一些更合理。

  提问:我有一个类似的问题,我们光热发电的电价是比较高的,我们也希望把供暖比如说生活区和工作区的供暖用太阳能热水系统,目前太阳能热水系统它的可靠性和经济性怎么样?

  王志勇:相对来说太阳能供暖属于比较好的效益,当然结合电厂发电取暖会更好一些。

  主持人:厂用电除了王总讲的主要的,还有一个考虑优化的,整个系统的电伴热,电伴热的设计和运维的策略,这个对厂用电影响也是比较大的,也是关注的重点。我们再次掌声感谢王总!

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引用 zjchuaran 2017-7-3 14:31
眼下很多从事燃煤热发电的企业和设计院所进入到光热发电技术领域,这固然是好事,因为只有他们有设计和施工资质,但是大多数技术人员带着燃煤发电的传统思维设计光热发电,这就要引起高度警惕。说到底,光热发电除了动力发电部分外,与燃煤发电大相径庭。例如对DNI的认识差距就很大,现在电力行业国内普遍接受DNI大于1700kWh/m2•a的选址原则,其实,不考虑互补能源接入,选址地的DNI应不低于2000kWh/m2•a,否则除去余弦损失、寄生损耗、镜场热损耗、换热效率损失等,即使配有储热6-7小时的容量,年发电时数一般不会高于2000。如果说日DNI等于200W/m2,就不要考虑开机运行了,劳民伤财,开机的下限至少应600至700。记住,千万不要照搬西班牙,他们的电价在20多欧分/度,相当于人民币三元多,而且允许15%燃气,如果照搬风险极大。目前真正有设计参考价值的是美国280MW的索拉纳电站。

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