楊軍峰:關(guān)于槽式光熱電站控制策略的分析探討
來源:光熱聯(lián)盟 | 0評論 | 5434查看 | 2017-08-23 17:34:00    
       在已經(jīng)圓滿閉幕的第三屆中國太陽能熱發(fā)電大會上,中海陽能源集團股份有限公司光熱技術(shù)中心總工程師楊軍峰作了《關(guān)于槽式光熱電站控制策略的分析探討》的大會報告。相關(guān)發(fā)言內(nèi)容整理如下:

  一、當(dāng)前主流槽式電站控制策略概述

  當(dāng)前主流的槽式電站控制策略,從大的環(huán)節(jié)來看,主要有:

  1、分開控制常規(guī)島與太陽島及儲換熱系統(tǒng)。完全靠控制人員,人為來協(xié)調(diào)幾個島的啟動、運行、停止;

  2、人為控制導(dǎo)熱油主泵流量;

  3、在各回路設(shè)有手動調(diào)節(jié)閥。各個回路的控溫也是一個半自動狀態(tài),因為絕大多數(shù)電站是沒有自動控制閥門的,在只有手動調(diào)節(jié)閥門的情況下,在回路調(diào)溫的時候,采用主油泵的流量進行調(diào)節(jié);

  4、各回路閥門開度是在電站調(diào)試階段按照設(shè)計點(或某個特定工況點)水力平衡確定的;之后各回路閥門開度一般不會輕易調(diào)整;

  圖:槽式電站回路

  圖:流量計算公式

  5、運行時集熱場進行分區(qū)調(diào)節(jié)流量,各回路不能單獨調(diào)節(jié)流量;

  6、運行時調(diào)節(jié)各回路出口溫度的手段,只有調(diào)整子區(qū)流量或者進行散焦:

  1)當(dāng)集熱場運行在非設(shè)計點時,各回路水力平衡被打破,造成各回路導(dǎo)熱油流速不一致;2)子區(qū)流量調(diào)節(jié),調(diào)整子區(qū)的出口溫度。個別回路超溫只能通過散焦方法降低出口溫度。

圖:中海陽能源集團股份有限公司光熱技術(shù)中心總工程師楊軍峰作大會報告

  二、存在的問題分析

  現(xiàn)在主流的設(shè)計,在對槽式電站進行調(diào)頻的時候,實際只能在某個點來調(diào)頻,把各個回路的流量調(diào)成一致,這只能針對某個設(shè)計點(可能大部分會在設(shè)計點),但是當(dāng)DNI發(fā)生變化的時候,每個回路的水力平衡被打破了,流量還是會存在一些偏差。

  有些回路的溫度可能比較差,需要調(diào)整油泵的流量。在2016年我去西班牙參觀的時候,發(fā)現(xiàn)其實很多回路的溫度特別不理想,從370幾度一直到380度,390度的都有,因為回路的最高溫度是設(shè)定好的,是390多度,400度絕對不能到,這樣運行下來,總的平均溫度會下來了,不是在390多度,有時候在380多度,這樣帶來的問題是蒸汽的溫度也會下來了,汽輪機的效率也會下來,這個會影響經(jīng)濟性。

  除了經(jīng)濟性影響以外,另外電站的控制難度是很大的,靠人來協(xié)調(diào)控制,對操作人員的要求,尤其是臨時處理、應(yīng)急處理的能力要求很高。另外,還存在一個問題,操作人員的技術(shù)水平不一致將導(dǎo)致電站的運行出力不一致;同一個電站在同一種天氣情況下,電站的啟停時間可能是不一樣的,因為有的運行班組可能實現(xiàn)比較快的啟動,給電站帶來比較多的發(fā)電量,有的啟動起來可能比較慢。另外從管理的角度來說也很難把控,比如,如果這個運行班組人員今天心情不太好,可能故意啟動慢一點,作為管理方也是很難做出一些處罰或者相應(yīng)的措施。

  總結(jié)來說,目前槽式電站的控制策略主要存在以下問題:

  1、常規(guī)島與太陽島及儲換熱系統(tǒng)分開控制,導(dǎo)致:1)電站控制難度大,工作量大;2)因操作人員技術(shù)經(jīng)驗等原因?qū)е旅咳諉⑼K脮r間不同,不能保證在最合理的時間內(nèi)完成啟停,從而降低了電站的發(fā)電效率。

  2、各回路不設(shè)自動調(diào)節(jié)閥,運行時流量分區(qū)調(diào)節(jié),各回路不能單獨調(diào)節(jié),導(dǎo)致:1)當(dāng)DNI不在設(shè)計點時,同一時刻各回路出口溫度差異較大,因各回路出口溫度上限要求低于400℃(對于導(dǎo)熱油傳熱槽式電站),集熱場導(dǎo)熱油出口溫度較低,降低了蒸汽參數(shù),汽輪機效率相應(yīng)降低;2)分區(qū)流量調(diào)節(jié)是要保證大多數(shù)回路出口溫度接近設(shè)計值,個別回路得熱量大,需要散焦,也造成太陽能資源浪費,降低了集熱場效率;3)當(dāng)某個回路發(fā)生導(dǎo)熱油泄露,甚至發(fā)生火災(zāi)時,需要操作人員趕到回路閥門附近關(guān)閉該閥門,用時長且不太安全。

  三、高效一體化全自動控制策略探討

  中海陽能源公司也在和包括西門子等控制公司在探討槽式電站的控制策略問題,計劃研發(fā)高效一體化的自動控制策略。目前幾乎都是半自動的,我們想做一個一體化的全自動控制:一體化的控制是把幾個島整體的考慮進來放在全自動的控制系統(tǒng)里,通過智能的一些計算判斷,最終實現(xiàn)一鍵啟停,全都是智能化的,不靠人為的操作。

  開發(fā)這樣的高效一體化槽式自動控制系統(tǒng),

  1)能夠減少電站運行人員工作量,從而降低運行成本;

  2)縮短電站啟停時間,提高發(fā)電量,從而提高電站經(jīng)濟效益;這里我舉一個例子:

  圖:西門子某集成控制槽式光熱電站啟動曲線圖

  上面這張圖,這個發(fā)電出力是沒有儲能的,前面那幾個圓圈,第一個是啟停,后面那四個線是人為啟動情況,藍色的線是集成控制系統(tǒng)啟動的情況,都是集熱場導(dǎo)熱油出口溫度的線。通過這個圖,能看到利用人為控制,因為太陽島升溫比較快,蒸汽發(fā)生慢,所以要把整個步驟減慢。如果有這么一套全自動的控制系統(tǒng),發(fā)電量會增加一天幾十個兆瓦時,這是相當(dāng)大的量級。

  3)各回路出口溫度一致性能夠得到提高,散焦(棄光量)減少、集熱場導(dǎo)熱油出口溫度提高,提高了電站的光電轉(zhuǎn)化效率;

  4)集熱場各回路發(fā)生泄漏或火災(zāi)后應(yīng)急處理時間能夠減少、提高了電站安全性和運維人員工作環(huán)境的安全性。

  下一步槽式全自動化控制策略,將主要包括以下技術(shù)點:

  1、把常規(guī)島、太陽島、傳儲熱系統(tǒng)的控制整合到一套自動化控制系統(tǒng),并提高其智能化水平,實現(xiàn)一鍵啟停。

  2、運行時分回路進行流量自動調(diào)節(jié)。各回路設(shè)置自動調(diào)節(jié)閥門,在運行時分回路調(diào)節(jié)流量,保證各回路出口溫度盡量接近設(shè)計值。

  3、解決開發(fā)高效一體化控制系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn),包括:1)建立精確的數(shù)學(xué)模型;2)充分考慮各島之間的相互影響;3)預(yù)測太陽輻照等氣象數(shù)據(jù)變化;4)要求包括自動調(diào)節(jié)閥門等硬件設(shè)施質(zhì)量可靠。

  開發(fā)高效一體化控制的槽式光熱電站的更重要的意義在于提高槽式光熱電站的自動化水平,把復(fù)雜的事交給EPC解決,簡化運行,讓業(yè)主更輕松贏利,便于推廣應(yīng)用。

  這就是我的報告內(nèi)容,謝謝大家!
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