宓霄凌:三塔一机大型光热电站的熔盐储能系统设计优化
发布者:admin | 来源:CSPPLAZA | 0评论 | 308查看 | 2025-11-10 11:31:30    

11月6日,2025熔盐储能商业化发展论坛在新疆鄯善召开,浙江可胜技术股份有限公司(简称:可胜技术)研发副总裁兼副总工程师宓霄凌出席会议并作《三塔一机大型光热电站的熔盐储能系统设计优化》的主题报告。


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图:宓霄凌


350MW三塔一机大型光热发电项目


宓霄凌首先介绍了可胜技术格尔木350MW塔式光热发电项目的相关情况。


该项目是全球单体规模最大光热电站,纳入了青海省2024年光热发电示范(试点)项目,厂址位于青海省海西州格尔木市乌图美仁光伏光热产业园区。


据宓霄凌介绍,项目典型年DNI值1916kWh/㎡,海拔高度约2800m,单台汽轮机350MW,聚光集热系统将采用三塔布置方案,镜场面积共330万㎡,单座镜场反射面积110万㎡,单台吸热器额定功率520MWt,储热时长14h,熔盐量10.7万吨。项目设计年发电量约9.6亿kWh,减排二氧化碳约60万吨/年。


2025年10月16日,该项目正式开工建设。


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截至11月20日,该项目三座吸热塔基础混凝土浇筑全部完成,顺利实现三座吸热塔基础“出零米”目标。


据宓霄凌介绍,格尔木350MW项目采用三塔一机技术,即三座镜场集热,并盐后共用一台汽轮机;采用可胜技术第四代37㎡高精度、高可靠性智能定日镜;镜场总反射面积约330万㎡,与全球已投运单机最大的镜场(迪拜100MW项目175万㎡)相比,反射面积是该项目的1.89倍;镜场控制规模8.9万台定日镜,控制系统规模达到全球第一。


从投资成本及度电成本来看,格尔木350MW项目的度电成本约0.55元/kWh,显著低于100MW级的光热项目。


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表:格尔木350MW项目与典型100MW项目经济性参数对比


宓霄凌表示,自首批光热示范项目至今,我国光热发电度电成本下降超50%,目前光热发电正朝着大容量、低成本、智能化方向发展。


350MW项目熔盐储能系统设计优化


不光镜场全球最大,格尔木350MW塔式光热发电项目也是目前全球储热规模最大的光热项目。


据宓霄凌介绍,格尔木350MW项目储能时长为14小时,储热容量约10.6GWht,采用4套储罐储热,熔盐设计总量约10.7万吨。


与目前全球储热容量最大的塔式光热电站相比(智利Atacama110MW光热项目),格尔木350MW项目的储热容量是该项目的2.5倍以上。


基于多年实战所积累的经验,目前在350MW储热系统建设中可胜技术主要将采用两项创新技术:


创新技术一:冷、热熔盐储罐将采用可胜技术首创的低位罐方案,降低不可用盐量和长轴熔盐泵难度。


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先来看看常规方案存在的几个主要问题:


1、熔盐泵通常采用立式液下泵,100MW级熔盐储能系统的熔盐泵轴长可达18m,设计、制造和检修维护难度大,可靠性低;


2、国家第一批光热示范项目熔盐泵大多采用知名进口品牌,普遍存在振动大、运行稳定性差等问题;


3、熔盐泵的安装方式导致:储罐不可用盐量比例高达14%~18%,影响储热系统经济性。


宓霄凌表示,熔盐泵的结构形式导致了其可靠性差和储热系统利用率低的问题,制约了熔盐储能技术的发展。


而应用可胜技术低位罐解决方案则可实现熔盐泵轴长与储罐高度的解耦,泵轴长大幅缩短、可靠性大幅提高,具体原理如下:


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技术特点:


1、低位罐解决方案大幅缩短了熔盐泵轴长,解决了熔盐泵因轴长过长带来的可靠性差、检修维护困难的问题;


2、通过低位罐带压运行的方式,运行过程中仅需调节低位罐气相压力,避免了对连接管道上熔盐阀门的频繁调节,提高了低位罐运行可靠性;


3、通过在连接管道上设置安全保障系统,保证了低位罐的运行安全性和检修安全。


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目前,该项创新技术已在浙江湖州熔盐储能新技术示范平台(见上图)完成了小试验证,试验结果表明,低位罐解决方案具有控制简单、运行平稳的特性,具备工程可行性。


同时,该方案在今年5月份投运的金塔多能互补基地项目10万千瓦光热项目中也成功实现首次商业化应用,液位自动控制平稳,短轴泵振动0.3mm/s,指标优秀,且还为项目节约1200t熔盐。


此外,采用低位罐解决方案后还可降低熔盐储热系统设备投资、建设、检修和维护成本(详见下表)。


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综合来看,该项创新技术经济性显著,具体体现如下:


1、盐量减少,储罐尺寸减小,储罐和熔盐成本降低;


2、熔盐泵轴长缩短,熔盐泵采购和检修成本降低;


3、熔盐泵平台高度降低,土建成本更低;


4、熔盐泵平台位于地面附近,检修、维护成本降低;


宓霄凌透露,就350MW项目熔盐储能系统成本做一个评估的话,采用了低位罐短轴泵方案之后,整个项目的总投资降低了大概1.5个亿,整个储热系统综合成本降低了大概12%。


创新技术二:采用可胜专利技术的分布式储热系统方案。


据宓霄凌介绍,三塔一机大型光热发电项目储热系统主要有以下设计难点:


1、镜场规模较大,需采用多塔设计方案。汽轮机组居中布置,则每个吸热塔到汽轮机组的直线距离将达到1500m,要将吸热器收集的能量输送至汽轮发电机组将需经过长达2000m~3000m的长距离输送管道;


2、长距离的管道输送系统,管道工程费用高昂;


3、熔盐管道沿程阻力大(按照常规设计管道沿程阻力将高达3~4MPa),进而导致熔盐泵扬程增加160~200m,熔盐泵尤其是冷盐泵的设备选型难度大。


经过对多个方案优化比较之后,可胜技术最终选择整个采用分散布置的思路,即熔盐储热系统分散布置在各个镜场中心和动力岛(见下图)。


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对此宓霄凌解释如下,采用该方案后:


1、消除了长距离熔盐输送对吸热系统启动的延时影响,提高了吸热系统运行灵活性;


2、优化了熔盐储能系统配置,能量调度更加灵活,提高了熔盐储能系统抗风险能力;


3、长距离熔盐输送管道设计优化,储热系统综合成本降低约10%(经估算350MW项目大概可节约上亿费用)。


关于浙江可胜技术股份有限公司:


可胜技术成立于2010年(前身中控太阳能),总部坐落于浙江杭州,是一家专业从事太阳能光热发电和熔盐储能技术研究及产业化推广的国家高新技术企业。


在光热领域深耕15年的可胜技术坚持自主创新,掌握具有自主知识产权的全流程核心技术与关键装备,目前已经申请了有439项专利(含310项发明专利),参与编制标准42项(其中牵头编制IEC国际标准2项,牵头编制国家标准5项)。


目前,由可胜技术参建开发的光热项目装机已达1710MW,市场占有率全国第一。


2025年以来,已有金塔中光太阳能“光热+光伏”试点项目、浙火吐鲁番100MW光热项目、三峡青豫直流100MW光热项目、国电投吐鲁番100MW光热项目成功投运。


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图:金塔中光项目


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图:浙火吐鲁番项目


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图:三峡青豫直流项目


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图:国电投吐鲁番项目

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