李維:我(wo)(wo)們對集(ji)熱(re)(re)(re)系統(tong)(tong)(tong)及DSG系統(tong)(tong)(tong)已經(jing)進行(xing)了近一年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)試運(yun)(yun)行(xing)、改進和驗(yan)證,初(chu)期確實發現(xian)(xian)了常規集(ji)熱(re)(re)(re)管無法適用于(yu)(yu)我(wo)(wo)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)(re)(re)系統(tong)(tong)(tong),但(dan)經(jing)過(guo)詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)試試驗(yan)后發現(xian)(xian),并(bing)非(fei)真空集(ji)熱(re)(re)(re)管主(zhu)體存在問題,只是集(ji)熱(re)(re)(re)管附件設計未考(kao)慮HLIACS聚(ju)光(guang)系統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際使用條件而已,經(jing)過(guo)和集(ji)熱(re)(re)(re)管廠商的(de)(de)(de)(de)(de)(de)共(gong)同努力,現(xian)(xian)在這一問題已經(jing)得到很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解決,目(mu)前可以(yi)證明(ming)在HLIACS聚(ju)光(guang)系統(tong)(tong)(tong)200倍(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)強(qiang)環境下(xia),多家國產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真空集(ji)熱(re)(re)(re)管產(chan)品均可初(chu)步滿(man)足我(wo)(wo)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用要求,經(jing)過(guo)改進的(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)(re)(re)管已經(jing)批(pi)量安裝并(bing)有超過(guo)3個月的(de)(de)(de)(de)(de)(de)連續運(yun)(yun)行(xing),目(mu)前沒(mei)有再發現(xian)(xian)爆管現(xian)(xian)象,質(zhi)量表現(xian)(xian)穩定,集(ji)熱(re)(re)(re)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)彎(wan)曲程(cheng)度、失真空比例等指標遠(yuan)遠(yuan)優于(yu)(yu)一些槽(cao)式(shi)電站案例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)披露(lu)信息。目(mu)前可以(yi)說,兆陽HLIACS聚(ju)光(guang)集(ji)熱(re)(re)(re)系統(tong)(tong)(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水工質(zhi)傳熱(re)(re)(re)部分已經(jing)達到了類(lei)似常規蒸汽鍋爐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)熟度,能夠穩定可靠地生產(chan)13MPa、450℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)品質(zhi)過(guo)熱(re)(re)(re)蒸汽,并(bing)且系統(tong)(tong)(tong)經(jing)濟性遠(yuan)遠(yuan)優于(yu)(yu)導熱(re)(re)(re)油或熔鹽聚(ju)光(guang)集(ji)熱(re)(re)(re)體系。
對于DSG技術儲(chu)熱(re)難這(zhe)一問題,我們則通(tong)過(guo)獨(du)有的固態(tai)混(hun)凝土儲(chu)熱(re)技術成(cheng)功地(di)予(yu)以解(jie)決。
CSPPLAZA:當前主流的儲熱技術為熔鹽儲熱,你們為何選擇了固態混凝土儲熱技術?是否太過大膽超前?
李維:我(wo)認為(wei)熔鹽儲熱系統反(fan)而是一個較為(wei)大膽(dan)的(de)(de)技術路(lu)線選擇(ze),從建設成(cheng)本和運行風險上看,并不符(fu)合我(wo)們(men)追求的(de)(de)安全可靠、平價(jia)上網的(de)(de)長(chang)遠發(fa)展目標。
熔鹽(yan)(yan)(yan)儲熱(re)系統的(de)(de)建設成(cheng)(cheng)本(ben)較大受限于(yu)熔鹽(yan)(yan)(yan)使(shi)用量(liang)、鋼材(cai)(cai)用量(liang)及(ji)專業(ye)泵閥組(zu)件等等。鋼材(cai)(cai)和熔鹽(yan)(yan)(yan)均屬工業(ye)基(ji)本(ben)原料,成(cheng)(cheng)本(ben)下(xia)降空間極為有限。一個50MW級、帶有長時(shi)間儲熱(re)能(neng)力的(de)(de)槽式(shi)電站的(de)(de)熔鹽(yan)(yan)(yan)采購成(cheng)(cheng)本(ben)往往就高達上(shang)億元,并且(qie)配套設備中如熔鹽(yan)(yan)(yan)泵等目前只能(neng)進口(kou),成(cheng)(cheng)本(ben)高昂。
再者,熔(rong)(rong)鹽系統的(de)(de)運(yun)行風險相對(dui)(dui)(dui)較大(da),除了每天都有(you)一定的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度變化外,高(gao)溫(wen)(wen)(wen)狀態(tai)下(xia),高(gao)溫(wen)(wen)(wen)熔(rong)(rong)鹽罐和低溫(wen)(wen)(wen)熔(rong)(rong)鹽罐的(de)(de)反復充(chong)滿和排空會對(dui)(dui)(dui)罐體帶(dai)來(lai)較大(da)的(de)(de)交變應力(li),對(dui)(dui)(dui)罐體材料的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)抗疲勞(lao)和結(jie)構設計、焊接組裝施工等各方(fang)面的(de)(de)要(yao)求(qiu)將非常(chang)之高(gao)。一旦出現泄(xie)露,可(ke)能就要(yao)整(zheng)罐甚至整(zheng)個電站退出運(yun)行進行維修,時間動(dong)輒數月,損失巨大(da)難以(yi)承受。目(mu)前國際上已經發(fa)生了多起(qi)熔(rong)(rong)鹽罐泄(xie)漏(lou)事故,造(zao)成(cheng)了巨大(da)損失,給(gei)這種(zhong)儲熱技術(shu)的(de)(de)產業化大(da)規模發(fa)展蒙上陰(yin)影。
我們(men)也是對熔鹽儲(chu)熱(re)(re)系(xi)統進行(xing)了(le)一(yi)些研究及試驗后(hou),感到風(feng)險較大不(bu)敢冒進,才決(jue)定另辟(pi)新路(lu),最后(hou)選擇了(le)混(hun)凝土儲(chu)熱(re)(re)。
圖(tu):已完工的配方混凝土儲熱系(xi)統
混凝土儲(chu)熱(re)(re)系統從建設成本(ben)上看,儲(chu)熱(re)(re)工質主體為混凝土,原材(cai)料(liao)為水泥(ni)、砂石(shi)和(he)其他少量添加材(cai)料(liao),一體化的換(huan)熱(re)(re)通(tong)道為普通(tong)水蒸氣(qi)管道,整體成本(ben)穩(wen)定可控,較熔(rong)鹽(yan)系統有很大比例的成本(ben)優勢。
從運行安(an)全(quan)上(shang)看(kan),混凝(ning)土儲熱(re)系統(tong)不會(hui)(hui)出現凍堵或超溫(wen)、超壓(ya)現象;整個(ge)系統(tong)不會(hui)(hui)出現過燒(shao)現象,基(ji)本(ben)上(shang)就像是一個(ge)永遠不會(hui)(hui)過溫(wen)、沒(mei)有(you)煙氣(qi)侵蝕的鍋爐,簡單又安(an)全(quan);換(huan)熱(re)介質中間添加增(zeng)強(qiang)換(huan)熱(re)結構(gou)能(neng)顯著改善(shan)導熱(re)能(neng)力和(he)匹配膨脹(zhang)效果(guo),并且(qie)實際投入(ru)運行后(hou)混凝(ning)土儲熱(re)體每(mei)天工(gong)作運行溫(wen)度波動范圍僅(jin)僅(jin)在40℃以內,且(qie)溫(wen)度變(bian)化(hua)速(su)率極低(di),對混凝(ning)土來說基(ji)本(ben)屬于正常工(gong)況,經過長期系統(tong)疲(pi)勞循(xun)環實驗,強(qiang)度指標依(yi)然良好(hao),遠遠滿足使用(yong)要求(qiu),并通過了權威機(ji)構(gou)測試。
即使在長期運行后(hou)在軸(zhou)向長度上出(chu)現(xian)部分(fen)裂縫,也完(wan)全(quan)不(bu)影響徑向傳熱效果,并且混凝土(tu)儲熱塔的(de)整體強度依然穩(wen)定,安全(quan)性遠(yuan)遠(yuan)超過一(yi)般建筑物標準,就算在極端(duan)的(de)在大波(bo)動范圍的(de)高(gao)低溫循(xun)環后(hou),也不(bu)會出(chu)現(xian)坊間(jian)擔心的(de)混凝土(tu)“碎了”的(de)情況。
從(cong)運(yun)(yun)行(xing)(xing)穩(wen)(wen)定性(xing)上(shang)看,混凝土儲(chu)熱材料(liao)沒有(you)冷凝凍結風險(xian),對多(duo)云陰雨雪(xue)天氣極不(bu)敏感;且因自身基礎溫度(du)高,即使連續陰雨雪(xue)天氣,汽輪機仍可保(bao)持至(zhi)少連續超過7日不(bu)間斷運(yun)(yun)行(xing)(xing),有(you)非常大(da)的安全穩(wen)(wen)定性(xing)優勢;而熔鹽(yan)儲(chu)熱系統遇到陰雨天則需要外部能源加(jia)熱,以(yi)保(bao)持在最低安全運(yun)(yun)行(xing)(xing)溫度(du)之上(shang),運(yun)(yun)維代(dai)價很(hen)大(da),對多(duo)變天氣的適應能力不(bu)足。
CSPPLAZA:兆陽光熱技術體系中類似土地綜合利用、鏡面清洗及雨水收集等很有特點,這些實用化設計的出發點在哪里?
李維:這類實用(yong)化設計(ji)在兆陽(yang)光熱技術(shu)體系中有很多(duo),都是在充(chong)分分析中國自(zi)然環境、資源及市(shi)場(chang)特點后進行(xing)針(zhen)對性(xing)開發的(de)(de)成(cheng)果,目的(de)(de)就是規避、解決甚(shen)至充(chong)分利(li)用(yong)客觀存在的(de)(de)外部不利(li)條件(jian),提高項目的(de)(de)可靠(kao)性(xing)和經濟性(xing),以實現經濟效益(yi)(yi)、環境效益(yi)(yi)、社(she)會效益(yi)(yi)的(de)(de)全面豐收。
首先(xian),聚光(guang)集(ji)熱(re)系(xi)統(tong)傾斜布(bu)置的架空結(jie)構除了聚光(guang)集(ji)熱(re)效果好以外,地(di)(di)面(mian)光(guang)照強度減弱(ruo)、風速低、蒸(zheng)發(fa)少,實(shi)(shi)踐發(fa)現非(fei)常有利于植(zhi)被(bei)生長(chang),同時也可(ke)以實(shi)(shi)現幾乎(hu)全部鏡(jing)場土地(di)(di)的綜合(he)利用開(kai)(kai)發(fa),例如(ru)進行種(zhong)植(zhi)、養(yang)殖(zhi)等農業(ye)(ye)生產,鏡(jing)場區(qu)域(yu)的光(guang)照減弱(ruo)并不太多,可(ke)以保(bao)障一(yi)般(ban)作物生長(chang),特(te)別是可(ke)以充分利用汽輪機乏汽熱(re)量,搭載鏡(jing)場支(zhi)撐結(jie)構建設經濟型(xing)溫(wen)室(shi)大(da)棚(peng),不需燃料(liao)投入就能實(shi)(shi)現大(da)棚(peng)內四季溫(wen)暖(nuan)如(ru)春,特(te)別適合(he)現代高(gao)效農業(ye)(ye)項(xiang)(xiang)目(mu)開(kai)(kai)發(fa)。這(zhe)項(xiang)(xiang)設計(ji)使得采用這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)體(ti)系(xi)的光(guang)熱(re)電(dian)站可(ke)以和(he)農牧業(ye)(ye)并行發(fa)展,避免(mian)工業(ye)(ye)和(he)農業(ye)(ye)爭地(di)(di)的窘(jiong)境出現。
我國(guo)光(guang)熱(re)(re)電(dian)站(zhan)開發(fa)的(de)沙塵問題嚴峻,我們的(de)測算(suan)及實(shi)際測試結論是如果(guo)不(bu)能解(jie)決低成本(ben)(ben)高頻次可靠(kao)的(de)鏡面清潔問題,在中國(guo)大部(bu)分(fen)(fen)區域根本(ben)(ben)無法經(jing)濟性運(yun)行(xing)光(guang)熱(re)(re)電(dian)站(zhan),清掃間隔不(bu)應超過十天,這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)投(tou)資(zi)及運(yun)行(xing)的(de)成本(ben)(ben)折算(suan)最多不(bu)要超過0.03元/kWh,因此只有與系統結構通盤考(kao)慮、聯合設計(ji)及自動(dong)運(yun)行(xing)才可能達到(dao),經(jing)過多年多個版本(ben)(ben)的(de)改進完(wan)善,我們研制的(de)清洗(xi)車(che)目前已(yi)經(jing)可以達到(dao)可靠(kao)經(jing)濟的(de)實(shi)用水平。
鏡面(mian)雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)收(shou)(shou)集系統(tong)與(yu)鏡場融合設計(ji)則可以解(jie)決一定比例甚至全部的電(dian)站(zhan)運行(xing)需水(shui)(shui)量,增加(jia)投資(zi)很少且基本不需增加(jia)運行(xing)成(cheng)本。雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)中的雜質鹽分(fen)很少,遠(yuan)低(di)于一般(ban)地(di)下水(shui)(shui)源(yuan),不但可以大大降低(di)化水(shui)(shui)工(gong)序的成(cheng)本,還可能將(jiang)化水(shui)(shui)工(gong)序排出的低(di)濃(nong)度(du)濃(nong)水(shui)(shui)進行(xing)灌(guan)溉(gai)利用,而不會造(zao)成(cheng)鹽堿化,針對嚴重缺水(shui)(shui)的客觀環(huan)境特點,雨(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)收(shou)(shou)集系統(tong)的投資(zi)非常(chang)有(you)價(jia)值(zhi),這項(xiang)投資(zi)使光熱電(dian)站(zhan)對水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)的依(yi)賴度(du)大大降低(di),電(dian)站(zhan)長期運行(xing)過程(cheng)中對地(di)下水(shui)(shui)的影響由負面(mian)轉為中性,甚至正面(mian)。
兆陽光熱這些獨特(te)的實(shi)用(yong)性設(she)計在國內外其它光熱技術(shu)體系中很少見(jian),經過(guo)多年的開發(fa)積(ji)累、改進完善及(ji)實(shi)際(ji)運(yun)行測試,基本(ben)上都(dou)已(yi)經達到實(shi)用(yong)化(hua)水平(ping),在保障運(yun)行穩定安全、改善提高(gao)投資回報率(lv)、實(shi)現環境改良及(ji)資源綜(zong)合開發(fa)利用(yong)、保持長期有效的扶貧就(jiu)業效果等方面能夠發(fa)揮非常重要的作(zuo)用(yong),是兆陽光熱技術(shu)體系的亮點(dian)之一。
CSPPLAZA:兆陽光熱技術體系有如此多的創新特點,您對其未來發展和應用有何期待?
李維:整(zheng)體來看,兆(zhao)陽光熱深入(ru)研究中國光熱發電(dian)(dian)環(huan)境的(de)特點,將可(ke)靠、經濟(ji)、可(ke)持續大規模發展作(zuo)為核心目(mu)標,通過實(shi)際(ji)運行測(ce)試及一(yi)定規模的(de)商業(ye)(ye)化項目(mu)建設(she)(she)(she)驗證,創(chuang)(chuang)造完成了(le)一(yi)套(tao)具有完整(zheng)自主知識(shi)產(chan)權的(de)光熱發電(dian)(dian)技術體系。此原(yuan)創(chuang)(chuang)技術能(neng)夠不斷深入(ru)完善,達到與天然氣發電(dian)(dian)相當的(de)建設(she)(she)(she)運行成本水平(ping)和(he)(he)技術成熟度,并且蘊含巨大的(de)環(huan)境效(xiao)益(yi)和(he)(he)社(she)會效(xiao)益(yi),從而成為能(neng)源建設(she)(she)(she)產(chan)業(ye)(ye)升級(ji)、環(huan)境改(gai)善及西部扶貧開發增加(jia)就業(ye)(ye)的(de)重要選項,希望獲得政(zheng)府部門及相關(guan)各企業(ye)(ye)機構(gou)的(de)關(guan)注和(he)(he)支持,全面廣泛合(he)作(zuo)發展,為促進(jin)投資、發展經濟(ji)和(he)(he)實(shi)現能(neng)源升級(ji)、環(huan)境改(gai)善作(zuo)出(chu)貢獻(xian)。
堅持可靠性(xing)和經濟性(xing)的(de)評(ping)價標準,以(yi)實現(xian)平價上網為最終目(mu)標,這(zhe)是兆陽光熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)體系(xi)構(gou)建的(de)兩大指引方針,也(ye)正是兆陽光熱(re)(re)十余年(nian)來堅持更適應國內電(dian)站開(kai)發(fa)環境的(de)自主(zhu)化光熱(re)(re)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研發(fa)的(de)初心。無論是水工質(zhi)的(de)選擇,還是其HLIACS鏡(jing)場集熱(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)、混凝土儲熱(re)(re)系(xi)統(tong)(tong)、鏡(jing)面清洗、雨水收集等的(de)獨特設計,無一不以(yi)上述兩大標準和最終目(mu)標為核心原則。
方向是沒有(you)問(wen)題(ti)的(de)(de),光(guang)(guang)(guang)熱發電要(yao)獲得大(da)規模推廣(guang)應用(yong)必須解決(jue)可靠性(xing)和經濟(ji)性(xing)兩大(da)問(wen)題(ti),本文簡(jian)單說明(ming)了兆(zhao)陽光(guang)(guang)(guang)熱為何選擇(ze)DSG技(ji)術和混凝土(tu)儲熱系(xi)(xi)統,但(dan)另辟蹊徑(jing)的(de)(de)兆(zhao)陽光(guang)(guang)(guang)熱要(yao)回答的(de)(de)問(wen)題(ti)還有(you)很多(duo),HLIACS鏡(jing)場集熱系(xi)(xi)統是如(ru)何實現200倍高倍聚光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)?兆(zhao)陽光(guang)(guang)(guang)熱技(ji)術體系(xi)(xi)是如(ru)何解決(jue)鏡(jing)面清洗和冬(dong)季結霜問(wen)題(ti)的(de)(de)???????請關注我們的(de)(de)后續報道。