光热汽轮机开发难度大 国产尚存差距
发布者:本网编辑部 | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 1评论 | 15611查看 | 2013-09-30 13:37:00    

  CSPPLAZA光热发电网报道:光热发电汽轮机因其能量源于并不稳定的太阳辐照而与传统火电用汽轮机有多方面的不同,对设计和工艺制造能力的要求也要远高于传统汽轮机。当前,全球范围内在光热电站领域有应用记录的汽轮机厂商主要有Siemens、MAN、GE、Alstom、三菱重工、Tosi等厂商。


光热汽轮机的项目应用概况

  自光热发电技术开始规模化发展并走向实际应用开始,国际各大汽轮机厂商就开始研发适合光热电站的汽轮机产品,光热汽轮机的技术和制造能力也伴随光热技术的进步而进步。

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表1:全球主要CSP电站采用的汽轮机不完全统计


  在全球各光热电站已有应用的汽轮机厂商中,尤以Siemens的市场份额最大,西门子的汽轮机产品型号繁多,其中适合于光热电站用的产品主要有SST-110、SST-120、SST-300、SST-400、SST-600、SST-700、SST-800、SST-900共八种型号的产品。其中又以SST-700型汽轮机的应用最为广泛,实际投运的项目装机容量也最大。


  除了西门子之外,目前在市场上较为活跃和拥有较好装机记录的为德国MAN集团下属子公司MANDiesel&Turbo(MAN柴油机与透平公司),MAN生产的光热汽轮机根据具体的项目进行具体设计,没有具体的型号划分。其目前总计投入电站实际运行的光热汽轮机共7台。其中最小的为5MWe,最大的为125MWe。


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表:西门子光热汽轮机技术参数概览


  除了上述两大厂商外,三菱重工在1980年代供应了美国SEGS九个槽式电站的所有汽轮机,但此后至今未有新的项目应用。GE、Alstom、Tosi等厂商也拥有部分业绩记录,但都为数不多。


  国内厂商哈汽、东汽、杭汽都在光热汽轮机的技术研发方面有所布局,但目前仅杭汽有实际项目投入应用,杭汽在小型工业级汽轮机的技术和制造方面优势明显,中控德令哈电站一期项目和大汉电站都是10MW及以下的小型项目。东汽目前已经与金钒阿克塞50MW光热电站项目达成初步合作意向,将与相关合作方共同承担该电站的汽轮机设计制造工作。


  除了上述几大汽轮机厂商,江苏金通灵流体机械科技股份有限公司在光热汽轮机方面的研发已有较大进展,其此前已生产出1.5MW的小型光热汽轮机样机,并通过中国通用机械协会的鉴定。该公司副总经理何杰向CSPPLAZA记者透露,目前其正在加快设计50MW级的光热汽轮机,以适应国内光热市场的发展。


  技术工艺难度大 国产尚存差距


  目前大多数光热电站没能实现全天24小时持续发电,对于常规的光热电站,汽轮机一般在每天早晨开始启动运转,到晚间无热源时关停或通过其它燃料补燃进行低负荷运转。为此,光热汽轮机需满足每天至少一次的频繁启动要求,并尽可能地缩短每次启动的时间。从经济性角度考虑,启动越快则可以在有限发电小时数内更快速达到额定发电功率,获得更多发电量,这是实现电站收益最大化的一个关键影响因素。但启动越快则将对汽轮机内外各部件产生较大温差,由此导致的机械应力也随之增大。另外对于所有的光热电站,其都将受到不稳定光照资源的影响,特别是对于无储热的光热电站,太阳能辐照强度的瞬时变化直接影响到蒸汽的各项参数,汽轮机需要适应这种频繁的工质参数变化。


  这都需要汽轮机机组各部件拥有较好的耐疲劳性,这就需要对制造材料进行优化选择,对各组成部件进行优化工艺处理。


  整体来看,合格的光热发电汽轮机应满足的总体要求是:热启动迅速、可靠性高、满足每天至少启动一次的启动频率、满足至少30年的使用寿命。按光热汽轮机一般每天启动一次计算,30年寿命周期内需满足的循环启停次数约11000次。


  MAN公司北京分公司光热汽轮机业务负责人严胜德在接受CSPPLAZA记者采访时表示,基于对MAN汽轮机30年寿命周期内的应力计算分析,我们可以保证MAN汽轮机所有部件的设计循环次数都超过20000次,MAN汽轮机的设计启停次数已经远远超出了11000次启停次数的基础指标要求。阿联酋100MW的Shams1槽式光热电站是当前全球投运的单机装机容量最大的槽式电站,MAN的汽轮机在该电站投入运行数月来反馈良好。


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图:MAN供应Shams1电站的汽轮机


  严胜德表示,光热汽轮机要具备市场竞争力,其效率、可靠性和价格是重要的考量指标。光热汽轮机的设计制造对于材料的选择,制造的工艺都比传统汽轮机要更高一些。因为其要适应光照资源导致的较多的负荷变化、启停次数和启停速度的要求。


  MAN光热汽轮机的优势在于拥有极高的热适应能力,停机时段温度下降慢,可快速频繁启动。


  对于国产汽轮机,有业内人士对CSPPLAZA记者表示,光热汽轮机的特殊技术要求对国内各大厂商来说目前还存在不少的技术难题,虽然国产汽轮机在传统火电领域已经具有与国际厂商相抗衡的实力,但在光热汽轮机这一特殊产品领域还存在一定距离。但目前国内汽机厂对光热汽轮机都在进行积极研发,并已取得了一系列的成果,相信未来国产光热汽轮机可以以本土化优势赢得本土光热市场的竞争。

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1人参与
suntos
这个文章分析的不错,cspplaza越来越专业了啊
2013-10-10 18:07:19
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