近期，中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司推出兩期榮獲2019年度電力行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)的光熱項(xiàng)目系列介紹，本文介紹了駐扎在“金色世界”德令哈的中控50MW太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目。

青海中控德令哈太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目位于青海省海西州德令哈市西出口太陽(yáng)能工業(yè)園區(qū)。

該項(xiàng)目分兩期建設(shè)：一期為青海中控10MW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，也是亞洲首個(gè)投入商業(yè)運(yùn)行的光熱項(xiàng)目

2013年，電站一期項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)的太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)向商業(yè)化運(yùn)行邁出了堅(jiān)實(shí)步伐，為我國(guó)建設(shè)并發(fā)展大規(guī)模應(yīng)用的商業(yè)化太陽(yáng)能熱發(fā)電站提供了強(qiáng)力的技術(shù)支撐。

2016年8月26日，該電站經(jīng)過(guò)熔鹽吸熱儲(chǔ)熱技術(shù)改造后成功投運(yùn)，成為我國(guó)首座成功投運(yùn)的規(guī)?；瘍?chǔ)能光熱電站，全球第三座投運(yùn)的具備規(guī)?；瘍?chǔ)能的塔式光熱電站。

二期項(xiàng)目青海中控50MW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站是我國(guó)完全自主化開(kāi)發(fā)的光熱電站。

該項(xiàng)目是國(guó)家首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目之一，也是國(guó)內(nèi)光熱電站核心技術(shù)全部采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)的典型。項(xiàng)目配置7小時(shí)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.46億千瓦時(shí)，等效滿負(fù)荷發(fā)電利用小時(shí)數(shù)2920小時(shí)。2018年12月30日順利并網(wǎng)發(fā)電，2019年4月17日實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。

作為我國(guó)完全自主化開(kāi)發(fā)的光熱電站，該項(xiàng)目的運(yùn)行表現(xiàn)充分驗(yàn)證了我國(guó)自主研發(fā)的光熱發(fā)電技術(shù)的先進(jìn)性以及國(guó)產(chǎn)化裝備的可靠性，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)的塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)邁向新臺(tái)階。

一、設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

1.高溫、高效、大容量?jī)?chǔ)熱熔鹽系統(tǒng)

圖：項(xiàng)目全景圖

項(xiàng)目采用完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱發(fā)電技術(shù)，相比國(guó)內(nèi)建成的同類光熱項(xiàng)目，本工程的技術(shù)路線、性能及可靠性均保持領(lǐng)先，95%以上的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

電站配置7小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)超過(guò)24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，2019年8月13日至16日已實(shí)現(xiàn)最高75小時(shí)連續(xù)發(fā)電，單次不停機(jī)累計(jì)發(fā)電量達(dá)240.7萬(wàn)度，等效滿負(fù)荷連續(xù)發(fā)電小時(shí)數(shù)超48小時(shí)。

2.節(jié)約用地、緊湊模塊化發(fā)電區(qū)布置

圖：圓形場(chǎng)地

電站發(fā)電區(qū)用地多為圓形，盡可能將定日鏡靠近集熱塔布置，發(fā)電區(qū)場(chǎng)地利用率達(dá)到了70%以上。本項(xiàng)目熔鹽發(fā)電區(qū)占地直徑為190米，占地3.14公頃，中心發(fā)電區(qū)用地縮小較多。

模塊化布置主要體現(xiàn)在汽輪發(fā)電機(jī)組布置在汽機(jī)房，蒸汽發(fā)生器布置在儲(chǔ)換熱區(qū)域，塔內(nèi)布置上下塔高溫管道及空壓機(jī)房，其他工藝設(shè)備獨(dú)立布置，儲(chǔ)換熱配電區(qū)獨(dú)立布置。同時(shí)，本工程盡量合并與毗連輔助廠房及附屬建筑。

圖：高達(dá)200米的吸熱器

壓縮空氣機(jī)房布置在吸熱塔內(nèi)，節(jié)約項(xiàng)目用地。220米高吸熱塔管道支撐內(nèi)搭采用獨(dú)立鋼結(jié)構(gòu)，外塔為混凝土結(jié)構(gòu)，最大程度控制了施工進(jìn)度，間接節(jié)約工程費(fèi)用。這一理念為國(guó)內(nèi)外同類項(xiàng)目首例。

3.運(yùn)行模式多樣，熱力系統(tǒng)復(fù)雜

圖：電力穩(wěn)定連續(xù)輸出

項(xiàng)目采用低負(fù)荷階段將末級(jí)高加汽源切換至汽輪機(jī)高壓缸本體更高一級(jí)壓力位置，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)一步降低時(shí)再投運(yùn)額外的低負(fù)荷預(yù)熱器，相對(duì)于傳統(tǒng)的采用主蒸汽作為加熱汽源，提高了熱力系統(tǒng)綜合效率以及電站經(jīng)濟(jì)性。

設(shè)計(jì)了完備的啟動(dòng)和停運(yùn)輔助蒸汽系統(tǒng)，在機(jī)組夜間短期停機(jī)階段，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生輔助汽源。這些熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)在熱備用模式下熱力系統(tǒng)停運(yùn)數(shù)月的功能。

4.熔鹽系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

圖：全自動(dòng)無(wú)人駕駛清洗車

考慮到本工程電站寒冷、風(fēng)沙大等因素，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)布置在簡(jiǎn)易廠房?jī)?nèi)部，并采用熔鹽罐坑的布置方式，所有熔鹽管道及設(shè)備都設(shè)置完備的電伴熱，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)前的預(yù)熱和運(yùn)行中的防凝。

熔鹽管道彈簧等支吊架設(shè)計(jì)考慮特殊工況，給出合理的支吊架選型，確保熔鹽管道的安全可靠，確保在管道冷態(tài)、熱態(tài)及系統(tǒng)熱態(tài)備用狀態(tài)管道的坡度能夠安全疏放參與熔鹽的要求，避免特殊情況下彈簧反作用力過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行或可造成高溫奧氏體不銹鋼焊縫失效等問(wèn)題。

5.控制系統(tǒng)、運(yùn)行模式探索

工程采用由鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)(SCS)、分散控制系統(tǒng)（DCS）組成的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制功能分散，信息集中管理的設(shè)計(jì)原則。

圖：集控室

運(yùn)行人員在集中控制室內(nèi)通過(guò)LCD操作員站與大尺寸LCD顯示器、在就地巡檢人員的配合下，實(shí)現(xiàn)以LCD/鍵盤(pán)為中心的集中監(jiān)視和控制，在值班人員少量干預(yù)下自動(dòng)完成機(jī)組的啟動(dòng)、停止，正常運(yùn)行的監(jiān)視控制和異常工況處理。

6.核心技術(shù)達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平

圖：吸熱塔頂

據(jù)此前公開(kāi)報(bào)道，國(guó)外塔式熔鹽光熱電站首年發(fā)電量達(dá)成率一般都在50%左右，三四年后達(dá)到90%左右。本項(xiàng)目在2019年7月17日至8月16日一個(gè)月內(nèi)，電站累計(jì)發(fā)電量達(dá)1258.23萬(wàn)度，同期理論發(fā)電量為1386.35萬(wàn)度，月發(fā)電量達(dá)成率為90.76%，其中8月9日至8月15日一周的平均發(fā)電量達(dá)成率達(dá)97.65%。電站在實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行3個(gè)月后就實(shí)現(xiàn)了月度發(fā)電量達(dá)成率超過(guò)90%，足以驗(yàn)證項(xiàng)目的核心技術(shù)能力及運(yùn)維技術(shù)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

二、良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

1.設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)良，運(yùn)行指標(biāo)先進(jìn)

2019年10月-2020年2月，本項(xiàng)目累積發(fā)電量6185.62萬(wàn)千瓦時(shí)，上網(wǎng)電量5545.19萬(wàn)千瓦時(shí)，月度發(fā)電量達(dá)成率快速提升，平均發(fā)電量達(dá)成率96.41%，在2020年初的兩個(gè)月更是連續(xù)超過(guò)100%，刷新全球同類型電站投運(yùn)后同期的最高記錄，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。

2.綠色節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益雙贏

本工程年發(fā)電量保守計(jì)算約1.46億千瓦時(shí)，根據(jù)初步推算，每年將替代燃煤約4.6萬(wàn)噸，減少SO2排放量約43噸、NOx排放量約43噸、減少煙塵排放量約13噸，減排CO2約12.1萬(wàn)噸。此外，還減少了燃煤電廠產(chǎn)生的噪聲及燃料、灰渣運(yùn)輸處置帶來(lái)的環(huán)境和生態(tài)影響。同時(shí)，本項(xiàng)目將原有戈壁荒地變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)用地，變廢為寶，給當(dāng)?shù)貛?lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

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