來源:中國電力網(wǎng) | 5評論 | 11593查看 | 2014-05-29 18:06:00
2014年5月28日,中國電力企業(yè)聯(lián)合會專職副理事長、中國電力發(fā)展促進會會長魏昭峰一行9人考察位于河北張家口宣化縣的兆陽光熱示范電站。這是電促會就光熱發(fā)電技術(shù)在中國的產(chǎn)業(yè)推廣前景所進行的一次實地摸底考察,體現(xiàn)出行業(yè)協(xié)會高度重視新興能源技術(shù)領(lǐng)域并密切關(guān)注其重大進展。
光熱發(fā)電采用聚光方式加熱工質(zhì),再推動汽輪機發(fā)電,是具有巨大發(fā)展前景的可再生能源技術(shù)。光熱電站在美國、歐洲已成功運行了20年以上。但是,目前歐美光熱發(fā)電技術(shù)在我國的實際應(yīng)用中遇到兩個方面的嚴重問題:其一是難以適應(yīng)我國沙塵、大風(fēng)、高寒、冰雪、光照較弱等特殊的地理、氣候環(huán)境,光熱電站可靠性較差;其二是國外技術(shù)路線下的發(fā)電成本高,不但大大高于煤電、天然氣等化石能源發(fā)電,也明顯高于同為可再生能源的風(fēng)電和光伏發(fā)電,經(jīng)濟性較差。這一戰(zhàn)略性可再生能源技術(shù)在中國環(huán)境下如何實現(xiàn)以替代常規(guī)能源為目標的實質(zhì)性突破?我國政府、行業(yè)組織、各能源企業(yè)均對此投入了高度的關(guān)注和期待。

圖:考察現(xiàn)場(兆陽光熱供圖)

圖:考察現(xiàn)場(兆陽光熱供圖)
電促會本次所考察的光熱示范電站由北京兆陽光熱技術(shù)有限公司(“兆陽光熱”)于2013年10月在河北張家口宣化縣黃羊灘中信生態(tài)基地上開工建設(shè),歷時半年建成。示范電站目前建有兩個標準商品級400米聚光回路,鏡場面積7500平方米,有效集熱功率2*1.5兆瓦;投入運行一座固體儲熱塔,動態(tài)有效儲熱量2.5兆瓦時;安裝50千瓦小型汽輪機一臺。回路采用安全經(jīng)濟的DSG直接蒸汽傳熱體系,可實現(xiàn)直接聚光發(fā)電、聚光熱量存儲、熱量提取發(fā)電以及鏡場蒸汽發(fā)電并儲熱、鏡場蒸汽和取熱蒸汽聯(lián)合輸出發(fā)電等多種運行模式,鏡面自動清掃、鏡面姿態(tài)調(diào)整、跟蹤聚光、傳熱、儲熱、取熱、汽機出力調(diào)節(jié)均實現(xiàn)中央電氣化控制。該光熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行一個月以上,完成了全技術(shù)體系的商業(yè)驗證和展示,充分證明了兆陽光熱公司原創(chuàng)技術(shù)體系的核心優(yōu)勢。
據(jù)介紹,兆陽光熱經(jīng)過十多年的研發(fā),全面掌握了光熱發(fā)電領(lǐng)域的核心技術(shù),取得了全產(chǎn)業(yè)鏈完整的自主知識產(chǎn)權(quán),涉及產(chǎn)品的制造技術(shù)、工程安裝技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和運維技術(shù),具體包括:反射鏡、支架及跟蹤系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)、集熱器及熱傳系統(tǒng)、直接蒸汽(DSG)技術(shù)系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),雨水收集系統(tǒng),從而形成了兆陽光熱原創(chuàng)技術(shù)體系。該體系在技術(shù)、產(chǎn)品、設(shè)備、原材料等各方面均不存在對外依賴性,更針對中國氣候條件獨創(chuàng)了高倍率(High-rate)、線性(Linear)、傾斜(Inclined)陣列(Array)聚光系統(tǒng)(Concentrated System),簡稱HLIACS,大大強化了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性指標。目前,兆陽光熱已獲授權(quán)的發(fā)明專利12個,待審批發(fā)明專利34個,已提交PCT國際階段申請專利21個(其中已有2個進入PCT國家階段)。已獲授權(quán)的實用新型專利45個,待審批實用新型專利5個。
據(jù)了解,本次所考察的光熱技術(shù)體系具有非常突出的經(jīng)濟性和可靠性優(yōu)勢。在經(jīng)濟性方面,該光熱技術(shù)體系與傳統(tǒng)光熱技術(shù)方案相比更具經(jīng)濟競爭力。在配備12小時儲能系統(tǒng)的情況下,在青海地區(qū),采用該技術(shù)體系建成的光熱電站電價需求水平略高于光伏電價,即使在山西大同、河北張家口等光照相對弱的地區(qū),電價需求水平也在可接受范圍內(nèi)。未來隨著產(chǎn)業(yè)化程度的提高,電價需求還將有一定的下降空間。在可靠性方面,該技術(shù)體系更適合中國“三北”大部分地區(qū)光照相對弱、風(fēng)沙大、冬季晝夜溫差大、干旱少雨的自然環(huán)境。
兆陽光熱技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化能力通過本示范電站得到展示,也宣告該套全產(chǎn)業(yè)鏈自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系能夠在我國環(huán)境條件下高度穩(wěn)定并以優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟指標運行,有助于厘清關(guān)于光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)能否在我國大規(guī)模發(fā)展、是否必須走國外技術(shù)消化吸收之路、是否存在新的產(chǎn)業(yè)瓶頸等諸多疑問。
兆陽光熱匯報了兆陽光熱團隊的研發(fā)歷程、設(shè)計理念,并針對高聚光比、直接蒸汽發(fā)生技術(shù)和儲能系統(tǒng)這三個顯著區(qū)別于目前其他主流光熱發(fā)電技術(shù)體系的技術(shù)特點作了重點介紹。中電聯(lián)規(guī)劃與信息統(tǒng)計部主任歐陽昌裕、標準化管理中心主任許松林和中電聯(lián)、電促會有關(guān)部門人員參加考察,參與考察的同志們對電站的控制室、發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、太陽島等電站整體和重點部位進行了細致的觀測指導(dǎo)并提出了相關(guān)問題,兆陽光熱的專家給予了充分的解答。此次考察的內(nèi)容和成果,將會成為研究我國光熱發(fā)電的重要素材。
魏昭鋒會長高度評價兆陽光熱發(fā)電的先進優(yōu)勢和兆陽團隊的科研務(wù)實精神,并從國家能源戰(zhàn)略和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度給予了工作指導(dǎo),鼓勵兆陽光熱充分發(fā)揮可靠、經(jīng)濟、效率高的技術(shù)特點、結(jié)合國家可再生能源相關(guān)政策,迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,大力推動光熱發(fā)電這一利國利民的戰(zhàn)略能源產(chǎn)業(yè)在中華大地上蓬勃開展,并寄希望在不久的將來,這項中國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系能夠參與國際競爭,造福全人類。
背景材料: 光熱發(fā)電的戰(zhàn)略意義
光熱發(fā)電是戰(zhàn)略性的可再生能源技術(shù),與其他電源相比,光熱發(fā)電具有如下獨特的優(yōu)勢:
一,大規(guī)模發(fā)展光熱發(fā)電有助于推動可再生能源的整體發(fā)展和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。“十八大”提出要推動能源生產(chǎn)和消費革命,發(fā)展可再生能源是不可或缺的途徑。光伏和風(fēng)電已成為可再生能源和清潔能源的主力。2013年年底,我國風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量分別達到7548萬千瓦和1479萬千瓦,其中2013年新增風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量分別達到1406萬千瓦和1130萬千瓦。由于光伏和風(fēng)電難以存儲,出力波動性大,難以調(diào)度,西部和北部地區(qū)均出現(xiàn)程度不同的并網(wǎng)和限制送出問題。2012年全國風(fēng)電限電比例為17%,部分地區(qū)超過30%,2013年通過外送通道建設(shè)和完善電力調(diào)度等措施,限電比例有所下降,但全國限電水平仍在10%左右,“三北”地區(qū)風(fēng)電基地限電比例在15-20%甚至更高,光伏風(fēng)電的進一步發(fā)展遇到了原理性的障礙。光熱發(fā)電通過技術(shù)可行、成本相對低廉的儲熱裝置實現(xiàn)按電力調(diào)度要求發(fā)電,既可以作為基礎(chǔ)支撐電源,也具備較為靈活的調(diào)峰能力,能夠成為未來電網(wǎng)的主力電源;同時,光熱發(fā)電與光伏、風(fēng)電配套建設(shè),能夠顯著緩解出力波動,減少對電網(wǎng)的沖擊。大規(guī)模開發(fā)光熱發(fā)電系統(tǒng)可以緩解“三北”地區(qū)的風(fēng)電、光伏限制出力情況,共同組成全清潔發(fā)電系統(tǒng),大大提高可再生能源在電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)中的比例。
二,光熱發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮?。我國太陽能資源豐富,尤其是“三北”地區(qū),土地和太陽能資源能夠滿足光熱發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的需要,建設(shè)數(shù)千萬千瓦至數(shù)億千瓦光熱發(fā)電裝機,從土地、太陽能、水資源角度測算都可行。光熱發(fā)電的發(fā)展可以著眼于兩大類市場,一方面是建設(shè)配備儲能裝置的大規(guī)模光熱電站,以及建設(shè)光熱天然氣聯(lián)合電站、光熱煤電聯(lián)合電站、30萬千瓦及以下煤電機組改造光熱電站等,另一方面是光熱發(fā)電的分布式應(yīng)用,包括在海島、偏遠地區(qū)利用光熱發(fā)電實現(xiàn)供電、供熱和海水淡化,在有工業(yè)用熱需求地區(qū)推廣建設(shè)光熱熱電聯(lián)產(chǎn)、光熱工業(yè)蒸汽等。
三,大規(guī)模發(fā)展光熱發(fā)電可改善氣候、改良土地。我國“三北”大部分地區(qū)光照強,干旱少雨,土地沙化嚴重,是沙塵暴的主要來源。兆陽光熱的東西軸HLIACS鏡場結(jié)構(gòu)采用了包括架空結(jié)構(gòu)在內(nèi)的若干針對性結(jié)構(gòu)設(shè)計,可以大幅度減少地面土壤所接收到的輻照量,大幅緩解地面風(fēng)速,顯著降低地表水分蒸發(fā)量,有助于改良土壤,從根本上治理改善沙漠化、鹽堿化土地,并可以在此基礎(chǔ)上進一步開展種植業(yè)和畜牧業(yè),可以形成發(fā)電、種植、畜牧三業(yè)并舉的有利格局,增加“三北”干旱地區(qū)就業(yè)機會,有力拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。
四,發(fā)展光熱發(fā)電對經(jīng)濟和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的拉動作用顯著。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的絕大部分環(huán)節(jié)為傳統(tǒng)制造業(yè),如建設(shè)太陽集熱島需要大量鋼材、玻璃、水泥、儲熱材料等。一個5萬千瓦裝機配套2500兆瓦時儲熱的光熱發(fā)電系統(tǒng),約需要鋼材3萬噸,玻璃1萬噸,混凝土8萬立方米或石材6萬立方米。發(fā)展光熱發(fā)電可以適度緩解我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩問題,推動汽輪機、發(fā)電機等我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進一步提升,并造就光熱發(fā)