適宜的技術(shù)方案是打開中國太陽能EOR市場的關(guān)鍵
發(fā)布者:CSPPLAZA | 來源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評論 | 7321查看 | 2014-10-17 18:54:00    
  中國太陽能EOR市場需要什么樣的光熱技術(shù)?這個問題目前光熱行業(yè)可能還沒有人能給出一個準(zhǔn)確的答案。光熱行業(yè)整體對稠油的開采了解甚少,對國內(nèi)油田的特點也僅是略知皮毛。而在開發(fā)這一市場之前,光熱行業(yè)必須認(rèn)識到的是,現(xiàn)有的傳統(tǒng)集熱技術(shù)并不能照搬復(fù)制用于太陽能EOR項目的開發(fā),究竟如何改進(jìn),還需行業(yè)對此進(jìn)行深入的調(diào)研。

  CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道:
美國光熱技術(shù)輔助石油開采領(lǐng)先企業(yè)GlassPoint是目前致力于太陽能EOR市場開發(fā)的領(lǐng)先公司,其于2013年5月21日在阿曼建成了中東地區(qū)首個太陽能EOR示范項目并取得成功,并借此推動了其在中東市場更多類似項目的開發(fā)進(jìn)程。

  國內(nèi)部分光熱技術(shù)企業(yè)著眼于中國的EOR市場,也在嘗試開發(fā)這一市場。要開發(fā)一個新的市場,首先需要解決的是技術(shù)方案的問題,太陽能EOR的核心在于利用聚光集熱技術(shù)生產(chǎn)出高壓適溫的蒸汽,這與光熱發(fā)電的集熱技術(shù)類似,但又有一些不同之處。

  同時,光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性目前來看需要和光伏發(fā)電相競爭,而光熱EOR的經(jīng)濟(jì)性需要與常見的天然氣EOR的經(jīng)濟(jì)性相競爭,其對成本的控制會更加嚴(yán)格。這些不同之處決定了,將目前常見的光熱發(fā)電集熱技術(shù)復(fù)制至太陽能EOR項目中并不一定就具備經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性。

  因此,如果一個企業(yè)掌握了光熱發(fā)電或中高溫?zé)崂玫募療釄黾夹g(shù),還不能說這家企業(yè)就具備了光熱EOR的技術(shù)能力。我們需要根據(jù)中國稠油油田的特點,以及油田業(yè)主對經(jīng)濟(jì)性的客觀要求,開發(fā)適宜的技術(shù)方案。

  一般而言,我們可以從以下幾個方面來考量技術(shù)方案的設(shè)計。首先,占地面積。油田并非荒漠,其土地價值相對光熱電站的開發(fā)用地寶貴的多,油田所在地不可能拿出大量的土地面積來滿足大型光場的建設(shè)需求,這可能是太陽能EOR項目面對的一個難以解決的根本難題,光場天生需要大量的占地面積來將分散的陽光匯集。GlassPoint的阿曼項目熱功率為7MWth,每小時可產(chǎn)蒸汽10余噸,日產(chǎn)蒸汽平均為50噸,但占地面積約4英畝(合16187平方米),而采用傳統(tǒng)的天然氣鍋爐對占地面積的要求相對而言幾乎可以忽略不計。因此,太陽能EOR項目的集熱場設(shè)計應(yīng)向緊湊型發(fā)展,盡可能地少占用土地面積。

  第二,蒸汽參數(shù)需求。EOR項目對蒸汽的需求并非溫度越高越好,過高的蒸汽溫度反而不利于石油的萃取,適宜的蒸汽溫度約在300攝氏度左右即可,但其對壓力的要求很高,越大的壓力越容易打入地下油井。這決定了采用高聚光比的塔式集熱技術(shù)開發(fā)太陽能EOR項目并不適合,BrightSource早在2011年就和Chevron合作建設(shè)了全球最大的29MWth的塔式CSP輔助石油萃取項目,但此后其并未開發(fā)新的塔式EOR項目。采用槽式或菲涅爾集熱技術(shù)應(yīng)是較為理想的EOR技術(shù)選擇。但常見的槽式或菲涅爾集熱技術(shù)應(yīng)用于EOR領(lǐng)域還需要進(jìn)一步改進(jìn)。GlassPoint以槽式技術(shù)為方向,結(jié)合沙漠地區(qū)的氣候特點,設(shè)計了“Enclosed Trough”集熱器,即封閉型槽式集熱器,與傳統(tǒng)的光熱發(fā)電用槽式集熱器有很大不同。

  其采用的集熱場設(shè)計的最大特點是將太陽能集熱器置于一個類似于玻璃溫室的結(jié)構(gòu)中,即上述的封閉型槽式集熱器,溫室里保持著高于外界的空氣壓力,因此沒有灰塵進(jìn)入,以抵抗外部大風(fēng)、沙塵等環(huán)境條件對集熱器的影響。這將保證集熱器不會受到外界惡劣環(huán)境天氣條件的影響,如中東地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的沙塵暴等氣候條件。

圖1:阿曼太陽能EOR項目全景(類似于一個玻璃溫室結(jié)構(gòu))


  同時,這也是出于經(jīng)濟(jì)性考慮的一種選擇。相對于槽式集熱器組件,搭建一個玻璃溫室的成本更低,雖然建設(shè)溫室相對于常見的槽式集熱場增加了溫室的搭建成本,但槽式集熱器不必像一般的集熱器那樣做的如此笨重,可以采用更加輕型、成本更加低廉的設(shè)計,相對傳統(tǒng)的槽式集熱器,GlassPoint的集熱器的重量僅是其大約十分之一,成本也因之大幅削減。集熱器成本的削減完全可以抵消玻璃溫室的增建成本。


圖2 :集熱器側(cè)/背面


  從圖2和圖3可見GlassPoint輕型槽式集熱器的一大特點,由于采用了復(fù)合材料基板+鍍銀反射膜的反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計,使得這種反射鏡的重量極為輕質(zhì),僅約3Kg/平方米,大大低于常見的槽式玻璃反射鏡。而且由于在玻璃溫室內(nèi),該反射鏡不需鋼化處理。


圖3:集熱器結(jié)構(gòu)


  從圖2和圖3可見,反射鏡支架結(jié)構(gòu)幾乎被完全省略,槽式集熱器的反射鏡幾乎被懸空,這與常見的配置大型支架結(jié)構(gòu)的槽式集熱器相比,節(jié)約了大量成本。


圖4:集熱器結(jié)構(gòu)


  另外,為了保證槽式集熱系統(tǒng)產(chǎn)出足夠壓力的蒸汽,其采用了槽式DSG的技術(shù)路線,集熱管并未采用常見的玻璃真空管,而采用了類似于菲涅爾集熱技術(shù)用的鍍膜鋼管,這種鋼管可以承受更大的壓力,保證輸出蒸汽達(dá)到100bar的壓力水平。同時,由于玻璃溫室的反射等作用將造成一定的陽光透入損失,為更大程度上聚集熱量,其反射鏡采用了7.5m的大開口設(shè)計。


  在跟蹤驅(qū)動方面,GlassPoint也采用了創(chuàng)新型的設(shè)計,由于集熱器重量較輕,無需為每個集熱器配置昂貴的跟蹤驅(qū)動系統(tǒng),其采用整體跟蹤的方式來調(diào)節(jié)集熱器的朝向,具體通過玻璃溫室的橫梁結(jié)構(gòu),用鋼絲將反射鏡體連接,通過一套驅(qū)動裝置拉動鋼絲完成集熱器的朝向轉(zhuǎn)動。


圖5:自動清洗裝置(紅圈標(biāo)示)


  由于整個集熱場置于一個玻璃結(jié)構(gòu)溫室內(nèi),對集熱場的清洗就變得更為簡單,傳統(tǒng)的拋物槽由于其形狀特殊存在自動清洗較難實現(xiàn)的特點,但這種設(shè)計僅僅需要清洗玻璃溫室即可,玻璃溫室的頂部采用屋脊型設(shè)計,以避免灰塵附著,采用簡易的機(jī)器人清洗裝置,能高效率完成整個集熱場的清洗。圖5紅色圈內(nèi)的即為自動清洗裝置,已經(jīng)清洗的屋頂和未清洗的屋頂對比明顯。


圖:正經(jīng)歷沙塵暴侵襲的集熱場


  采用玻璃溫室的封閉型集熱場設(shè)計將帶來新建溫室的投資支出,但相對其帶來的諸多好處而言,這點額外的支出很容易就被抵消掉。上述的幾個技術(shù)特點簡而言之可以概括為:封閉溫室結(jié)構(gòu)+輕型反射鏡+鍍膜鋼管集熱+鋼絲跟蹤轉(zhuǎn)動+自動清洗。這種設(shè)計應(yīng)是比較適用于沙塵暴多發(fā)地區(qū)的太陽能EOR項目開發(fā)。


  中國的稠油資源主要分布于遼河油田、新疆油田、勝利油田、河南油田等地,但要滿足“充足的可利用土地面積+充足的太陽能輻照資源+可利用太陽能EOR技術(shù)淺層稠油礦藏”的多重限制條件,首選的就是新疆油田,特別是當(dāng)?shù)氐臏\層稠油礦藏。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境特點,開發(fā)出適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的、具有一定經(jīng)濟(jì)性的太陽能EOR技術(shù),是打開國內(nèi)太陽能EOR市場的第一步,也是最為關(guān)

最新評論
1人參與
hj007
分析很到位 也是個不錯的細(xì)分市場
2014-10-20 10:09:58
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馬上參與
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