金建祥分享中控10MW塔式電站熔鹽系統(tǒng)近一年運營經(jīng)驗
來源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評論 | 6912查看 | 2017-06-22 17:50:00    
  CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊:“從去年8月22日并網(wǎng)發(fā)電至今,系統(tǒng)已穩(wěn)定運行299天。上個月(5月份)的實際發(fā)電量與軟件模型的設計值(以下稱設計發(fā)電量)的偏差小于2.3%,去年11月份小于1.3%。我們經(jīng)過兩三個月的優(yōu)化,實際的發(fā)電量和設計發(fā)電量還是相當吻合?!痹?月14~16日于浙江杭州召開的中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2017(CPC2017)上,浙江中控太陽能技術有限公司董事長金建祥向與會人員介紹了該司開發(fā)的中控德令哈50MW塔式示范項目進展,并深度分享了中控德令哈10MW塔式電站自去年8月份并網(wǎng)運行至今近一年的運營經(jīng)驗。

  金建祥對于云層影響和吸熱管堵塞等塔式電站運行過程中碰到的難題進行了針對性經(jīng)驗分享。據(jù)金建祥介紹,新建的光熱電站并網(wǎng)發(fā)電不難,難的是什么時候能夠達到設計發(fā)電量,這是一個經(jīng)濟性的最重要的影響因素。大晴天達到設計發(fā)電量不難,但是在有云的天氣下,要達到DNI對應的設計發(fā)電量很難。光伏、槽式光熱、塔式光熱這三種相比,有云天氣對光伏達到對應的DNI的發(fā)電量影響很??;槽式由于真空管保溫性能比較好,也不太需要考慮預熱的問題、間歇性陽光利用的問題,所以有云天氣對槽式發(fā)電達到DNI對應的發(fā)電量影響不大。塔式尤其是熔鹽塔式則影響非常大?!踞槍υ茖佑绊懙慕鉀Q方案詳見演講全文】


  針對吸熱器堵管問題,金建祥根據(jù)中控德令哈10MW項目的實際運行結果提出了解決方案。金建祥指出,在進鹽的過程中,會發(fā)生吸熱管堵塞,這個現(xiàn)象在我國的西北地區(qū)低溫、大風季節(jié)不可避免會發(fā)生。發(fā)生以后怎么辦?有幾個辦法:一個優(yōu)化預熱、進鹽策略,降低堵管的概率;第二增加堵管自動判斷和處理程序,自動識別堵管區(qū)域并針對性的調整預熱方案。另外,吸熱器的保溫設計需要優(yōu)化。第三方面優(yōu)化是自動化運行,如一鍵啟停等。

更多精彩內容,請閱讀下面刊出的金建祥的演講全文(注:本文根據(jù)速記和錄音資料整理,文章內容已經(jīng)演講者本人審閱):

  各位朋友下午好。今天是一個命題作文,會議組織方希望我介紹一下我們50MW項目進展情況,同時也向各位匯報一下我們10MW項目的運行情況。從去年8月份熔鹽系統(tǒng)改造完畢并網(wǎng)發(fā)電到目前已經(jīng)有10個月了,有很多新的體會可以和各位共享。

  50MW的項目總體上還是按預定計劃執(zhí)行,汽輪機、吸熱器和發(fā)電機等主要的幾個需要長周期制造的設備已經(jīng)定貨了。從整個進度上看到2018年12月底并網(wǎng)發(fā)電的可能性比較大,不能說百分之百的話,至少我們還是很有信心的。我接下去的大部分時間來介紹10MW的運行情況。

  10MW電站鏡場63000平方米,設計點實際發(fā)電最高效率是17%,熔鹽最高溫度568度,汽輪機進氣溫度510度,進氣壓力9MPa,滿負荷功率10MW,儲能時間2小時。保溫性能方面,熔鹽高溫儲罐每天大約下降4度,低溫儲罐每天下降2度左右。這是整個電站的建設歷程,我們還是按部就班來推進各項工作,總體上比較順利。這個工藝流程圖比較復雜,因為在前期水工質的基礎上進行熔鹽改造的,未來純熔鹽的系統(tǒng)只要右半邊就可以了,流程會簡單不少。

  到今天有這些信息可以與大家共享,從去年8月22日并網(wǎng)發(fā)電至今,系統(tǒng)已穩(wěn)定運行299天。上個月的實際發(fā)電量與軟件模型的設計值(以下稱設計發(fā)電量)的偏差小于2.3%,去年11月份偏差小于1.3%。這張圖片顯示最近10個月的實際發(fā)電量與設計發(fā)電量的差別,去年9月份達到設計值的84.7%,10月份82.5%,11月份98.7%。1月份、2月份這幾個月相對比較差,主要原因是這一段時間,在德令哈有較多的下雪、沙塵暴天氣,所以高原地帶寒冷的冬季下雪怎么應對,這還是一個需要解決的問題。3月份之后到5月份,5月份的發(fā)電量又達到設計值的97.7%,從這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,針對不同天氣,我們經(jīng)過兩三個月的優(yōu)化,實際的發(fā)電量和設計發(fā)電量還是相當吻合的。這張圖片顯示我們從去年8月底開始累計的發(fā)電量,從這個曲線可以看出,發(fā)電量是持續(xù)在增長,除了中間有個別天數(shù)設備檢修外,沒有長時間的停修現(xiàn)象發(fā)生。我們體會比較深的是,對塔式光熱發(fā)電來說,有云天氣對發(fā)電量的影響是巨大的。前幾天王志峰老師問我,新的電站什么時候能夠建成并網(wǎng)發(fā)電,我的回答按時并網(wǎng)發(fā)電不難,難的是什么時候能夠達到設計發(fā)電量,這是一個經(jīng)濟性的最重要的影響因素。如何才能達到設計發(fā)電量?從以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,大晴天達到設計發(fā)電量并不難,但是在有云天氣下,要達到設定發(fā)電量就會很難。光伏、槽式光熱、塔式光熱這三種發(fā)電方式相比,有云天氣對光伏發(fā)電達到當天DNI對應的發(fā)電量影響很小;槽式由于真空管保溫性能比較好,也不太需要考慮預熱的問題、間歇陽光利用的問題,所以有云天氣對槽式發(fā)電達到當天DNI對應的發(fā)電量影響不大。塔式尤其是熔鹽塔式則影響非常大,據(jù)我們初步統(tǒng)計,德令哈的有云天氣占了64%,玉門也占了32%,兩地平均有云天氣差不多占一半了。也就是說1/3-2/3的天氣都是有云的,凡是光資源不是很好的地方,有云天氣占比都是比較高的,如何提升有云天氣的發(fā)電量,是我們熔鹽塔式發(fā)電要考慮的最重要問題??傮w上說,經(jīng)過一段時間的跟蹤研究,不斷優(yōu)化,現(xiàn)在對于提升有云天氣發(fā)電量有了明顯的進步。另外一個青海高原現(xiàn)場惡劣天氣也是比較大的問題,高原有好處:它的空氣通透度比較高,壞處就是氣溫很低,容易結冰,清洗不易。根據(jù)實際測試,在大風沙塵天氣下,我們項目的定日鏡跟蹤精度仍達到設計要求,定日鏡工作風速每秒16米。這里展示了5月4日14:00,現(xiàn)場風速達到了18.7米每秒,整個聚光系統(tǒng)運行平穩(wěn),這也可能與我們的鏡面比較小、受力面比較小有關系。另外一個優(yōu)化的問題,吸熱器的預熱光斑如果不均勻的話,將導致部分吸熱管無法達到預熱的設定溫度,熔鹽進去熱沖擊太大,還有可能熔鹽凝固。能不能達到設定溫度,就取決于你的控制水平:光斑是否均勻,如果光斑不均勻的話吸熱器不同區(qū)域的溫差會很大。圖上比較黑的這個地方溫度只有72度,顯然離設定溫度很遠,如果這個時候進鹽就很容易凝固了,對吸熱管的熱沖擊也很大。右邊這個圖是經(jīng)過優(yōu)化之后的圖,整個吸熱器的溫差不大。

  第二個問題是吸熱器在進鹽的過程中,會發(fā)生吸熱管堵塞,這個現(xiàn)象在我國的西北地區(qū)低溫、大風季節(jié)不可避免發(fā)生。發(fā)生以后怎么辦?有幾個辦法:一個優(yōu)化預熱、進送鹽策略,降低堵管的概率;第二增加堵管自動判斷和處理程序,自動識別堵管區(qū)域并針對性的調整預熱方案。另外,吸熱器的保溫設計需要優(yōu)化。第三方面優(yōu)化是自動化運行,如一鍵啟停等。

  前邊提到了,塔式光熱系統(tǒng)無論是鏡場還是熔鹽儲熱系統(tǒng)都比較復雜,如果完全依靠現(xiàn)場的操作人員去做很多需要臨時分析判斷的工作,往往會出現(xiàn)很多問題。如何降低對現(xiàn)場人員的技術要求,這是我們面臨的一個比較大的問題,這方面我們做了大量的工作,這里包括吸熱器和儲換熱系統(tǒng)等的啟停、運行以及連鎖保護等等。實現(xiàn)聚光系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的一鍵啟停及自動運行,以及各子系統(tǒng)之間的協(xié)同控制,整個系統(tǒng)連鎖保護達到了80項。因為熔鹽系統(tǒng)比較麻煩,控制溫度低了容易凝固,溫度高了又會氣化,都會導致生產(chǎn)事故,雖然事故不大,但也不小。另外一項是廠用電的優(yōu)化,熔鹽塔式電站中廠用電還是比較高的(一般在10%以上),降低廠用電是提升效益的有效手段。我們去年在沒有優(yōu)化之前,廠用電還是偏高的,經(jīng)過一段時間的總結摸索,廠用電有了明顯的下降,下降幅度相當可觀,降低了35%。另外與發(fā)電效率有很大關系的是棄光率,這個棄光跟光伏的棄光是兩個概念,光伏是有陽光能發(fā)電,但上不了網(wǎng);而這里說的棄光是指有太陽,但不能用來發(fā)電。去年9月份棄光率達到35%,為什么會棄光?前面講到了光熱發(fā)電設備需要預熱的時間,無論是吸熱器或者是管道都需要預熱,這部分的陽光就浪費掉了;太陽下山之前熔鹽系統(tǒng)需要提前關場,以防止熔鹽出現(xiàn)凝固,這部分的太陽光也不能用來發(fā)電。另外DNI在每天午后最強,早晚稍微差一些,為了提高整天的吸熱器工作效率,午后陽光最強的時候不得不考慮一部分棄光,以保證整天的吸熱器平均效率最高。有云的時候,光伏的話云一過去立刻可以發(fā)電,而光熱不行,需要有一個預熱的過程,設備升溫速率有一定限制,比如每分鐘升溫不得超過20度,因此預熱需要一定的時間,所以這部分陽光也浪費了。經(jīng)過優(yōu)化之后,到去年12月份棄光率已經(jīng)從35%下降到9%,優(yōu)化效果還是
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zjchuaran
一切從頭摸索固然好,但能夠吸取國外既有的經(jīng)驗教訓更可貴,至少可減少損失,少走彎路。切記,光熱發(fā)電設計一般要求光照(DNI)的基準上限是900或950W/平米,可知下限是多少?這就要依據(jù)銘牌發(fā)電功率,如果太陽能提供的熱工低于此值,應該選擇停機;另外就是電站寄生損耗,國外經(jīng)驗值是5-10%,與選擇的技術模式相關,也即太陽能提供的熱工所發(fā)的電力應高于電站自身的寄生損耗,否則電力成本一定高于售價,成為無效電力。另外塔式接收器的對流損失、發(fā)射率和風速、環(huán)境溫度相關,損耗不可低估??傊?,探索光熱發(fā)電設計下限很必要。
2017-06-23 13:58:36
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