以項(xiàng)目為依托 提升光熱電站設(shè)計(jì)能力
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Jason | 來(lái)源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 5720查看 | 2012-11-16 16:30:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：太陽(yáng)能光熱電站的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)則是項(xiàng)目建設(shè)之初最重要和最基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，其設(shè)計(jì)水準(zhǔn)將直接影響電站的建設(shè)及運(yùn)行效果。
2007年，中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院（以下簡(jiǎn)稱華北院）敏銳地意識(shí)到太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，率先進(jìn)入太陽(yáng)能光熱電站的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)五年時(shí)間的探索和積累，今天，華北院已經(jīng)參與了國(guó)內(nèi)數(shù)個(gè)光熱電站項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作。
11月14日，CSPPLAZA記者走進(jìn)華北院，采訪了負(fù)責(zé)光熱電站設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)人員田增華，他是華北院最早進(jìn)行光熱電站設(shè)計(jì)研究的工程師之一。
光熱電站設(shè)計(jì)難度大
從對(duì)光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行全面細(xì)致的了解，到逐步掌握大規(guī)模光熱電站的設(shè)計(jì)方法，一路走來(lái)，田增華對(duì)光熱電站的設(shè)計(jì)難度深有感觸，他說(shuō)：“光熱電站的設(shè)計(jì)首先涉及到太陽(yáng)直接輻照強(qiáng)度DNI值的測(cè)定，這與光伏電站的地表總輻射值GHI值的測(cè)定不盡相同，DNI值的測(cè)量要求更加精確，測(cè)定難度更大；另外，太陽(yáng)光的精準(zhǔn)聚焦、工質(zhì)的傳熱、換熱、儲(chǔ)熱等多個(gè)方面也都是設(shè)計(jì)上的一些難點(diǎn)，門檻較高，相對(duì)于目前已經(jīng)十分成熟的光伏電站的設(shè)計(jì)，光熱電站的設(shè)計(jì)難度要大很多?！?/div>
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在談及目前我國(guó)在光熱電站設(shè)計(jì)方面面臨的主要困難時(shí)，田增華說(shuō)：“從根本上來(lái)說(shuō)，是我們對(duì)光熱電站的運(yùn)行細(xì)節(jié)還不是完全了解，在和國(guó)外的相關(guān)成熟廠商進(jìn)行交流探討時(shí)，他們也不會(huì)對(duì)電站的相關(guān)設(shè)計(jì)和運(yùn)行細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的解釋。比如對(duì)于槽式光熱電站來(lái)講，在光場(chǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，太陽(yáng)能集熱場(chǎng)該如何布置？一定規(guī)模的電站應(yīng)該對(duì)應(yīng)設(shè)置多少個(gè)回路才能達(dá)到集熱效率的最大化？在儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，配置多長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)熱系統(tǒng)才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化？如何從設(shè)計(jì)角度確保熔鹽的應(yīng)用安全？如何防止熔鹽凝固造成管路堵塞等等這樣一些細(xì)節(jié)上的問題，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在還沒有完全搞清楚。這是我們目前遇到的主要難點(diǎn)?！?/div>
而對(duì)于塔式電站的設(shè)計(jì)，田增華認(rèn)為，“最大的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于光場(chǎng)系統(tǒng)，特別是定日鏡的控制，槽式電站采用一套控制系統(tǒng)對(duì)所有反光鏡進(jìn)行整體跟蹤控制即可，而塔式定日鏡則需要對(duì)每一面鏡子都進(jìn)行跟蹤控制，如何做到這一點(diǎn)？如何根據(jù)電站出力確定光場(chǎng)的建設(shè)面積？如何根據(jù)光場(chǎng)的面積確定集熱塔的高度和接收器的位置等等這些都是一些設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)。”
雖然在上述方面，華北院都已作過(guò)相關(guān)研究，并取得了一定的突破。但由于其參與設(shè)計(jì)的幾個(gè)大規(guī)模商業(yè)化光熱電站都尚未成功投運(yùn)，也就無(wú)從檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)方案的最終效果如何。
多方發(fā)力光熱電站設(shè)計(jì)
在全球范圍內(nèi)，擁有大規(guī)模商業(yè)化光熱電站設(shè)計(jì)能力的企業(yè)也只有寥寥數(shù)家，他們大都擁有已投運(yùn)的商業(yè)化光熱電站。而中國(guó)的諸多廠商試圖與這些廠商進(jìn)行深度交流以期獲取光熱電站設(shè)計(jì)的相關(guān)細(xì)節(jié)時(shí)，均被婉拒。
中國(guó)人還需要自己摸索著前進(jìn)。當(dāng)前，中國(guó)多家單位都已經(jīng)開始對(duì)光熱電站的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以期掌握自主的電站設(shè)計(jì)能力。
據(jù)田增華介紹，在光熱電站的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目前已有部分設(shè)計(jì)院、項(xiàng)目公司及光熱發(fā)電設(shè)備制造商投入其中。華北院積極開展太陽(yáng)能熱發(fā)電的研究及設(shè)計(jì)工作，目前已完成多個(gè)項(xiàng)目的前期咨詢及設(shè)計(jì)工作。
另?yè)?jù)本網(wǎng)記者了解，華能集團(tuán)、浙江中控太陽(yáng)能技術(shù)公司等企業(yè)也正在逐步依托自有技術(shù)掌握相對(duì)應(yīng)的電站設(shè)計(jì)方法。
電站建設(shè)中逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)
成功的設(shè)計(jì)最終需要實(shí)際電站運(yùn)行的檢驗(yàn)，雖然包括華北院在內(nèi)的多家設(shè)計(jì)單位已經(jīng)對(duì)多個(gè)光熱電站項(xiàng)目進(jìn)行了前期咨詢及設(shè)計(jì)工作，但事實(shí)是，國(guó)內(nèi)目前還沒有一個(gè)已投運(yùn)的大規(guī)模商業(yè)化光熱電站。除少數(shù)試驗(yàn)示范電站和裝置投入運(yùn)行外，多數(shù)大規(guī)模商業(yè)化電站項(xiàng)目甚至尚未能動(dòng)工建設(shè)。
延慶1MW塔式光熱發(fā)電示范項(xiàng)目的投運(yùn)為我國(guó)塔式光熱電站的設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，華能三亞1.5MWth菲涅爾光熱發(fā)電示范項(xiàng)目的成功運(yùn)行也為我國(guó)菲涅爾光熱電站的設(shè)計(jì)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，而在最為成熟的槽式技術(shù)上，我國(guó)目前還沒有一個(gè)具有示范意義的項(xiàng)目投運(yùn)。
田增華認(rèn)為，“延慶塔式示范電站的投運(yùn)就為塔式電站積累了一定的設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)掌握塔式電站的設(shè)計(jì)十分重要。目前，我們也亟需建設(shè)一個(gè)槽式光熱示范電站來(lái)驗(yàn)證并優(yōu)化我們的設(shè)計(jì)方案?！?/div>
幸運(yùn)的是，業(yè)界已經(jīng)開始著手建設(shè)這樣一個(gè)示范項(xiàng)目。中科院電工研究所聯(lián)合北京有色金屬研究總院等16家單位組織開展的“十二五太陽(yáng)能槽式集熱發(fā)電技術(shù)研究與示范項(xiàng)目”此前已經(jīng)獲得了國(guó)家863計(jì)劃3000多萬(wàn)元的資金扶持。CSPPLAZA記者就此采訪了該項(xiàng)目首席專家徐二樹博士，他表示，該項(xiàng)目的其中一項(xiàng)重要任務(wù)就是建設(shè)1MW的太陽(yáng)能槽式熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。田增華認(rèn)為，“這將對(duì)今后槽式電站的設(shè)計(jì)工作提供重要支持?！?/div>
另外，光熱電站的整體設(shè)計(jì)能力的提升不僅僅是設(shè)計(jì)單位自己的事，還涉及到各種光熱發(fā)電設(shè)備、組件、材料的性能及設(shè)備工裝技術(shù)的發(fā)展。田增華也就此說(shuō)道，“比如儲(chǔ)熱系統(tǒng)熔鹽材料的選擇，國(guó)際上目前也僅有少數(shù)幾家廠商如全球最大的硝酸鹽生產(chǎn)商智利SQM公司能夠供應(yīng)這種高純度硝酸鹽，國(guó)內(nèi)制造商生產(chǎn)的熔鹽尚未經(jīng)過(guò)大規(guī)模太陽(yáng)能熱發(fā)電站的實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)。又比如太陽(yáng)能熱發(fā)電集熱場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品及其裝配工藝，國(guó)內(nèi)雖然已有不少?gòu)S商取得了一定的研究成果，但都尚需實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)行檢驗(yàn)”。
光熱電站的整體設(shè)計(jì)最重要的還在于實(shí)踐，只有通過(guò)實(shí)際電站項(xiàng)目的建設(shè)、在建設(shè)過(guò)程中不斷改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，才能最終掌握成熟的設(shè)計(jì)方案。西班牙在光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，就有某光熱電站因設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤造成熔鹽罐整體報(bào)廢的案例，但正是有了類似的這些嘗試，他們才最終掌握了成熟的光熱電站設(shè)計(jì)方案。而我們，也必須經(jīng)歷這樣一系列的探索和歷練。
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