來源:光熱聯盟 | 0評論 | 5633查看 | 2017-08-23 17:34:00
在已(yi)經圓滿閉幕的(de)第三屆中(zhong)國太陽能熱(re)發電(dian)大(da)(da)會上,中(zhong)海陽能源集(ji)團股(gu)份有限公司光熱(re)技術中(zhong)心總工程師楊(yang)軍峰作了(le)《關于槽式光熱(re)電(dian)站控(kong)制策略(lve)的(de)分(fen)析探討》的(de)大(da)(da)會報告。相(xiang)關發言內容整理如下:
一、當前主流槽式電站控制策略概述
當前主流的槽式電站控制策略,從大的環節來看,主要有:
1、分開控制常規島與太陽島及儲換熱系統。完全靠控制人員,人為來協調幾個島的啟動、運行、停止;
2、人為控制導熱油主泵流量;
3、在各回路設有手動調節閥。各個回路的控溫也是一個半自動狀態,因為絕大多數電站是沒有自動控制閥門的,在只有手動調節閥門的情況下,在回路調溫的時候,采用主油泵的流量進行調節;
4、各回路閥門開度是在電站調試階段按照設計點(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調節流量,各回路不能單獨調節流量;
6、運行時調節各回路出口溫度的手段,只有調整子區流量或者進行散焦:
1)當集熱場運行在非設計點時,各回路水力平衡被打破,造成各回路導熱油流速不一致;2)子區流量調節,調整子區的出口溫度。個別回路超溫只能通過散焦方法降低出口溫度。
圖(tu):中海陽能源集團股份有限(xian)公司光熱技(ji)術中心總工(gong)程師楊軍峰作(zuo)大(da)會報告(gao)
二、存在的問題分析
現在主流的設計,在對槽式電站進行調頻的時候,實際只能在某個點來調頻,把各個回路的流量調成一致,這只能針對某個設計點(可能大部分會在設計點),但是當DNI發生變化的時候,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,需要調整油泵的流量。在2016年我去西班牙參觀的時候,發現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,這個會影響經濟性。
除了經濟性影響以外,另外電站的控制難度是很大的,靠人來協調控制,對操作人員的要求,尤其是臨時處理、應急處理的能力要求很高。另外,還存在一個問題,操作人員的技術水平不一致將導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比較快的啟動,給電站帶來比較多的發電量,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的措施。
總結來說,目前槽式電站的控制策略主要存在以下問題:
1、常規島與太陽島及儲換熱系統分開控制,導致:1)電站控制難度大,工作量大;2)因操作人員技術經驗等原因導致每日啟停所用時間不同,不能保證在最合理的時間內完成啟停,從而降低了電站的發電效率。
2、各回路不設自動調節閥,運行時流量分區調節,各回路不能單獨調節,導致:1)當DNI不在設計點時,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℃(對于導熱油傳熱槽式電站),集熱場導熱油出口溫度較低,降低了蒸汽參數,汽輪機效率相應降低;2)分區流量調節是要保證大多數回路出口溫度接近設計值,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)當某個回路發生導熱油泄露,甚至發生火災時,需要操作人員趕到回路閥門附近關閉該閥門,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里,通過智能的一些計算判斷,最終實現一鍵啟停,全都是智能化的,不靠人為的操作。
開發這樣的高效一體化槽式自動控制系統,
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,提高發電量,從而提高電站經濟效益;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啟動的情況,都是集熱場導熱油出口溫度的線。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,發電量會增加一天幾十個兆瓦時,這是相當大的量級。
3)各回路出口溫度一致性能夠得到提高,散焦(棄光量)減少、集熱場導熱油出口溫度提高,提高了電站的光電轉化效率;
4)集熱場各回路發生泄漏或火災后應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點:
1、把常規島、太陽島、傳儲熱系統的控制整合到一套自動化控制系統,并提高其智能化水平,實現一鍵啟停。
2、運行時分回路進行流量自動調節。各回路設置自動調節閥門,在運行時分回路調節流量,保證各回路出口溫度盡量接近設計值。
3、解決開發高效一體化控制系統面臨的挑戰,包括:1)建立精確的數學模型;2)充分考慮各島之間的相互影響;3)預測太陽輻照等氣象數據變化;4)要求包括自動調節閥門等硬件設施質量可靠。
開發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,把復雜的事交給EPC解決,簡化運行,讓業主更輕松贏利,便于推廣應用。
這就是我的報告內容,謝謝大家!