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中电工程哈密50MW塔式光热电站的建设进展和经验分享

2018-7-7 18:09| 发布者: xylona| 查看: 294| 评论: 0|来自: CSPPLAZA光热发电网

  CSPPLAZA光热发电网报道: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,中电工程西北电力设计院有限公司(简称“西北院”)副主任工程师黄强就中电工程哈密50MW塔式光热电站的建设进展和经验分享同作分享。

  据黄强介绍,中电工程哈密50MW塔式光热电站于2017年10月开工建设,截止目前已经完成四批辅机采购,计划2018年7月底主厂房到顶,9月底吸热塔到顶,计划2019年4月建成投产。

  谈及项目建设经验,黄强表示,在开工至今约8个月时间里,深切感受到了自然环境因素对建设的影响。新疆地区冬季大概有6个月的时间,可供施工的时间非常短,项目建设时间紧张。此外,一些关键进口设备供货延期,也是制约项目建设的一个重要因素之一,国内相关装备制造企业应该争取把这块做起来,从而帮助后续光热电站的建设。

  在电站系统集成方面,黄强认为,光热电站是一种非常复杂的发电系统,其工作介质有光、水、汽、熔盐等多种类型,工作温度要求各不相同,为了保证和实现光热电站的可靠运行,必须从全系统的角度对电站进行研究与设计。


更多精彩内容,请阅读下面刊出的黄强的演讲全文:

  大家下午好!

  首先,感谢大会提供这样一个平台,供光热同仁关于示范项目的建设以及经验进行分享。我把中电工程哈密50MW塔式熔盐电站示范项目建设和设计方面的东西做个介绍。主要是项目简介、电站系统集成和西北院的介绍三个部分。

  第一部分,项目简介。

  中电工程哈密熔盐塔式50MW太阳能热发电项目在2016年9月份入选国家首批光热发电示范项目,厂址在新疆哈密伊吾县淖毛湖镇。我们申报的是2×50MW,但国家只批了1台,本期建设1台50MW电站。项目厂址位于伊吾县2000MW光热产业园,根据哈密市中长期光热开发规划,园区占地面积179平方公里,规划容量2000MW,其中塔式电站900MW,槽式是800MW,线性菲涅耳200MW,碟式100MW,这是2GW规模的光热园区,当地希望把这个光热园区建设成国内第一批光热示范基地。

  哈密项目电站的基本数据,装机容量50MW,镜场采光面积696751平米,储热时长13小时,熔盐量16920吨,电站整个静态投资15.8亿,IRR大于10%。

  项目建设情况,2016年9月入选光热示范项目,2017年8月招了主机,汽轮机、发电机、蒸汽发生器与镜场的主设备吸热器。9月份完成初步设计,并通过电力规划总院审查。2017年10月份开工建设,目前已经完成四批辅机招标,计划2018年7月底主厂房到顶,9月底吸热塔到顶,计划2019年4月并网投产。现在吸热塔大概到30米左右,主厂房完成2层框架和楼板的建设。

  开工至今大概8个月了,我们感受特别深一点是受自然环境的影响非常大,中国西部地区尤其是西部和北部地方,自然环境是一样的,冬季时间非常长,新疆地区冬季大概有6个月的时间,去年年底我们吸热塔和技术已经做完了,但是,实际上(只有)从今年5月份开始到今年9月份可以供我们施工,土建施工工期是非常长的。一个是边设计、边施工、边建设,工期在北方地区2年时间还是非常紧张的。希望将来光热电站(建设)留的时间更长一点。

  还有一个方面,刚才几位同仁也介绍过,我们受制于有些关键进口设备影响,比如熔盐泵,供货周期非常长,目前基本供货周期在11个月左右,也是制约项目建设的一个重要因素之一,而且关于熔盐泵设计进度和供货进度目前看是拖期的,很不理想。在下一步光热电站建设上,希望国内相关的装备制造企业大家再加把劲,争取把这块做起来,可能下一批后续的光热电站的建设会得到很大的帮助。

  第二部分,电站系统集成。

  从设计角度来说,大家都知道光热电站实际上是非常复杂的系统,其工作介质有光、水、汽、熔盐等多种类型,工作温度要求各不相同,我们想做比较好的电站,首先必须从设计和系统集成角度加强管理,进行优化管理,实现电站的优化。

  首先从设计流程讲,主要分为可行性研究阶段、初步设计阶段和施工图阶段。其中,可行性研究阶段首先完成项目可行性论证和项目必要性论证,同时也需要落实建厂条件、光资源、气象、土地、水、电网等条件。中国气象条件和国外的光热厂址条件相比相对来说比较恶劣,一个是冬季严寒,一个是大风天气多,冬季时间长。

  土地方面,按照咱们国家西部地区包括北方地区的情况,很多地方都是草场,落实土地优惠政策是有困难的,希望下一步国家或地方尽快出台相关优惠政策支持。

  关于水资源,现阶段对于50MW或者100MW规模电站,地方水资源是充足的,如果光热行业规模化发展,或者在某一个地区集中化发展,可能会对当地水资源和自然环境提出比较高的要求。

  关于电网方面,主要涉及两方面,一个电网接入,一个电网消纳,我们建议第一批示范项目或者后续的“十三五”期间5GW项目让电站选址靠近消纳条件比较好的地区,比如有外送通道的地区,对后续上网和消纳能够提供一定的帮助。

  工程建设不用说了,关于投资估算和分析,从第一批示范项目的情况来看,差别挺大的,从11亿、12亿到20亿,跨度比较大。我理解的原因一个是外界建场条件的影响,还有一方面是受制于我们项目的规划、工程设想,资源不同,项目配置就不同,导致项目投资会带来比较大的差异。

  第二方面,初步设计阶段,主要是确定电厂各系统功能布置、技术经济指标,相当于电站所有系统设计基本完成。要为了满足主要辅助设备采购的要求,需要把所有主要附属设备技术指标、技术参数定下来,通过对电站全系统的合理性和整体性能进行研究,负责各电站系统之间的配合与协调,达到整个电站系统之间优化的目的。

  施工图阶段,主要是设计和施工依据,还有附属设备和材料订货,这就是精细化设计的要求。

  就哈密项目而言,可研阶段主要研究了太阳能资源、厂址条件和电网接入,我重点强调一下太阳能资源,根据我们的研究分析,哈密项目DNI基本1900-2000水平,如果DNI每波动100个单位,可能度电成本会变化4-5%左右。哈密项目位于新疆东部地区,是我国太阳能资源最好的区域之一,土地面积属于戈壁滩、草场,可利用的土地面积非常广阔,是咱们国家光热开发条件最好的区域之一。

  2016年,我们在哈密项目厂址处建立测光站,经过两年的实测,年均DNI略微超过2000,这个数据为项目选址、方案确定和工程造价合理性、项目投资决策、镜场布置和优化、控制方面提供了一些基本数据,我们认为对每一个光热电站实测是非常必要的。国内大多数厂址没有气象站,或者离气象站比较远,数据存在一定的偏差,如果光热电站进入实施阶段的话,我建议前期准备工作还是要做好。

  另外一个方面,光热站址风速分布、风的频率以及多云天气、空气洁净度对光热电站发电量影响非常大,这也是项目选址非常关注的一个方面。哈密厂址晴天天数基本占40%以上,相对来说是比较理想的。

  西北院非常重视光热厂址规划与光资源观测建设。目前,我们已经在新疆、青海、甘肃光资源条件比较好的地方设置了8个测光站,对太阳能资源以及气象条件进行长期监测,以便为下一批光热电站的开发提供基础数据支持。

  初步设计阶段是光热电站设计非常重要的阶段,首先,我们的设计需要完成主要工艺系统的全厂热质平衡设计,这是整个电站设计的基础,也是后续所有子系统设计的顶层架构。对于哈密项目而言,基本可以分为聚光集热系统、储换热系统、发电系统,通过全厂热质平衡设计,我们要确定电站各个子系统主要设计容量以及主要设计参数,设计参数里包括了汽轮机进气温度、进气压力、换热器的端差,包括蒸汽发生器各个换热系统与汽轮机给水参数匹配、储热容量、泵的流量、吸热器的年集热量以及镜场面积,所有这些计算数据都是给我们后续的主机选型提供依据。我们电站性能的优化也是需要对所有子系统进行协调匹配,这也是整个电站性能保证和可靠运行的基础,所以我们认为初步设计是电站设计非常关键的阶段。

  哈密项目采用双热罐的布置,塔式熔盐温度在热罐温度大概560度左右,长期处于高温工作情况下,目前国内还没有熔盐罐设计标准和相关建设经验,如果(采用)单罐,一旦发生事故,整个电站无法运行,带来的经济损失非常大,一个月可能就得(损失)几千万,所以,我们为了提高可靠性,我们在哈密项目里采取双热罐的方案,即使一台热罐出现事故,不至于导致整个电站停机。

  蒸汽发生器选型,目前光热电站采用多蒸汽发生器械有双列和单列,从性能和制造工艺上,这两种工艺都是简单的,从运维简单,单列的熔盐管道、给水管道和蒸汽管道均为单路,系统简单,运行控制较方便,我们发现单列方案比双列能减少900万,哈密项目在蒸汽发生器这块最终决定采用单列发生器。

  施工图阶段,主要是以成本控制为目标,对各专业、各系统进行精细化设计管理,所有工艺专业都以三维设计为手段,对设备、管道、电缆进行优化布置,并且指导辅机的招标和采购。

  哈密镜场采用巨蜥式,跟踪精度比较高,抗风性比较好,节约20%左右的项目用地。

  镜场电缆的布置,哈密镜场布置采用分散的供配电结构,降低单台UPS容量,降低单台变压站的容量,通讯与配电线路同时敷社,减少电缆长度,提高了可靠性。这是我们在镜场电缆布置方面做的优化措施。

  塔式光热电站定日镜对跟踪进度要求比较高,要求定日镜立柱具有良好的抗风能力,对供应商也提出了比较严苛的要求。在哈密项目里,我们采用了高强度预应力管桩与钢筋混凝土,可以采用工厂化的生产,强度比较好,刚度比较高,通过现场实验,与钢管方案相比,可以节省投资30%以上,如果经过进一步优化,可能还会节省更多。

  第三部分,关于西北院介绍。

  西北院从2007年开始做光热电站设计,从中科院八达岭1MW试验性项目,到中控10MW的塔式电站,到NOOR3,我们大概已经开展了十年的工作。首批20个示范项目里,我们参与申报的有8个项目,目前2018年有4个项目进入施工图设计阶段,包括哈密50MW光热项目、浙江中控德令哈50MW项目(西北院负责发电岛的设计)、天津滨海阿克塞50MW槽式熔盐项目、还有一个鲁能海西50MW塔式熔盐光能互补项目,这四个项目我们目前都在进一步的推进,预计今年年底所有设计工作可以全部完成。

  第二方面,西北院长期承担国家电力和电网区域规划工作,尤其是西北地区的电网包括西北地区特高压外送通道规划工作,这是西北院的传统优势,我们也为国家和各省市编制大量光热发展规划以及区域研究,掌握大量光热项目规划、选址、太阳能资源等资料,可以跟同仁们分享。

  第三个方面,西北院关于光热这块投入了很多,我们成立了多专业的光热研究团队,包括享受国家政府特殊津贴的专家,还有电力规划、电力协会的资深专家,包括机电、暖、水方面的工程师。

  第四个方面,西北院积极参加了国家光热行业的设计标准的编制工作,目前参编的光热国家标准有2项,一个是塔式光热电站设计标准,还有一个是槽式光热电站的设计标准。另外,我们还主编了光热发电行业标准8项,目前我们申请的国家光热相关专利有27项。

  在关注咨询和设计工作的同时,西北院积极开展光热电站EPC工作,2015年,我们参与了中广核德令哈槽式导热油50MW光热发电项目发电岛EPC。还有哈密全电站EPC工作,项目正在开展和进行过程当中。

  西北院过去参与的一些光热电站项目,中科院八达岭1MW塔式发电试验电站;另外一个是浙江中控德令哈10MW水工质塔式光热电站,包括二号塔熔盐塔改造;第三,是关于摩洛哥NOOR3 150MW光热电站,发电岛和储罐是我们参与和设计的;这是哈密50MW光热电站;中广核德令哈50MW槽式导热油光热电站,预计今年并网;甘肃阿克塞高温熔盐槽式光热测试平台项目,这可能是全球海拔最高的熔盐槽式项目了;另外,金钒50MW槽式光热项目;鲁能海西50MW塔式熔盐项目,这个项目不是国家首批示范电站项目,是国家第一批多能互补示范电站项目,2017年2月份公布了全国23个多能互补示范项目,鲁能是将风电光伏和光热电站整个作为多能互补项目进行了申报,50MW塔式熔盐电站是其中一个模块。

  西北院在光热行业开展了十年工作,我们不忘初心,希望与所有的光热同仁一起把光热项目做大做强。谢谢大家!

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