CSPPLAZA光熱發電網報道:光(guang)熱發電(dian)汽輪機(ji)因其能量(liang)源(yuan)于并不穩(wen)定的(de)(de)(de)太(tai)陽輻(fu)照而與傳(chuan)統火電(dian)用(yong)汽輪機(ji)有(you)多方(fang)面的(de)(de)(de)不同,對(dui)設(she)計和工藝(yi)制造能力的(de)(de)(de)要(yao)求也要(yao)遠(yuan)高(gao)于傳(chuan)統汽輪機(ji)。當前(qian),全球范圍內在光(guang)熱電(dian)站(zhan)領域(yu)有(you)應用(yong)記錄(lu)的(de)(de)(de)汽輪機(ji)廠(chang)商主要(yao)有(you)Siemens、MAN、GE、Alstom、三菱重工、Tosi等廠(chang)商。
自光熱發電技術開始規模化發展并走向實際應用開始,國際各大汽輪機廠商就開始研發適合光熱電站的汽輪機產品,光熱汽輪機的技術和制造能力也伴隨光熱技術的進步而進步。
表(biao)1:全(quan)球主要(yao)CSP電站(zhan)采用的汽輪機不(bu)完(wan)全(quan)統計
在全球各(ge)光熱(re)(re)電站已有(you)應(ying)用的(de)(de)汽(qi)輪機廠商(shang)中(zhong),尤以Siemens的(de)(de)市(shi)場份額(e)最大,西門(men)子的(de)(de)汽(qi)輪機產(chan)品型(xing)號(hao)繁多(duo),其(qi)中(zhong)適合于光熱(re)(re)電站用的(de)(de)產(chan)品主要有(you)SST-110、SST-120、SST-300、SST-400、SST-600、SST-700、SST-800、SST-900共(gong)八種型(xing)號(hao)的(de)(de)產(chan)品。其(qi)中(zhong)又以SST-700型(xing)汽(qi)輪機的(de)(de)應(ying)用最為廣泛,實(shi)際投運(yun)的(de)(de)項目裝機容量也(ye)最大。
除了(le)西門子之(zhi)外(wai),目(mu)前在(zai)市場(chang)上較為(wei)(wei)活(huo)躍和擁有較好裝機(ji)記(ji)錄的(de)(de)(de)為(wei)(wei)德(de)國MAN集團下屬子公司(si)MANDiesel&Turbo(MAN柴(chai)油機(ji)與透平公司(si)),MAN生產(chan)的(de)(de)(de)光熱汽輪(lun)機(ji)根據具體的(de)(de)(de)項目(mu)進行具體設計,沒有具體的(de)(de)(de)型號劃(hua)分。其目(mu)前總計投入電站(zhan)實際運(yun)行的(de)(de)(de)光熱汽輪(lun)機(ji)共7臺。其中(zhong)最(zui)小的(de)(de)(de)為(wei)(wei)5MWe,最(zui)大(da)的(de)(de)(de)為(wei)(wei)125MWe。
表:西門子光熱汽輪機技術參(can)數概覽(lan)
除了上述兩大廠商外,三(san)菱重(zhong)工在1980年代供應了美國SEGS九個槽式電站的(de)所(suo)有(you)(you)(you)汽(qi)輪機(ji),但此后至(zhi)今未有(you)(you)(you)新的(de)項目應用。GE、Alstom、Tosi等廠商也擁(yong)有(you)(you)(you)部分業(ye)績記錄,但都為數不多。
國內廠(chang)商哈汽(qi)、東(dong)(dong)汽(qi)、杭汽(qi)都(dou)在(zai)光(guang)熱(re)汽(qi)輪(lun)(lun)機(ji)的技術研發方(fang)面有(you)所布局,但(dan)目(mu)前僅(jin)杭汽(qi)有(you)實際項(xiang)(xiang)目(mu)投入應用,杭汽(qi)在(zai)小型工業級汽(qi)輪(lun)(lun)機(ji)的技術和制(zhi)(zhi)造(zao)方(fang)面優勢明顯,中控德令哈電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)一期項(xiang)(xiang)目(mu)和大漢電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)都(dou)是10MW及(ji)以下的小型項(xiang)(xiang)目(mu)。東(dong)(dong)汽(qi)目(mu)前已經(jing)與金釩阿克塞50MW光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)項(xiang)(xiang)目(mu)達成(cheng)初步合作意(yi)向,將與相關合作方(fang)共同承擔該電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的汽(qi)輪(lun)(lun)機(ji)設計(ji)制(zhi)(zhi)造(zao)工作。
除了上述幾大汽輪機(ji)(ji)廠商(shang),江蘇金(jin)通(tong)靈流體機(ji)(ji)械(xie)科技股份有限公司(si)在光(guang)熱(re)(re)汽輪機(ji)(ji)方面的(de)研發(fa)已(yi)有較大進展,其此(ci)前已(yi)生產出(chu)1.5MW的(de)小型光(guang)熱(re)(re)汽輪機(ji)(ji)樣機(ji)(ji),并通(tong)過中國通(tong)用機(ji)(ji)械(xie)協會的(de)鑒定(ding)。該公司(si)副總經理(li)何杰向CSPPLAZA記者透(tou)露,目前其正在加快(kuai)設計50MW級(ji)的(de)光(guang)熱(re)(re)汽輪機(ji)(ji),以適(shi)應(ying)國內(nei)光(guang)熱(re)(re)市場的(de)發(fa)展。
技術工藝難度大 國產尚存差距
目(mu)前(qian)大(da)多(duo)(duo)數(shu)光熱(re)(re)(re)電站沒(mei)能實現全天24小時持(chi)續發(fa)(fa)電,對于常規的(de)(de)光熱(re)(re)(re)電站,汽(qi)輪機(ji)一般在每(mei)天早(zao)晨開(kai)始啟動(dong)(dong)運(yun)轉,到晚間(jian)無熱(re)(re)(re)源時關(guan)停(ting)或通過其它燃料(liao)補(bu)燃進行低(di)負荷運(yun)轉。為此,光熱(re)(re)(re)汽(qi)輪機(ji)需滿足每(mei)天至少一次的(de)(de)頻繁啟動(dong)(dong)要求(qiu),并(bing)盡可能地縮短每(mei)次啟動(dong)(dong)的(de)(de)時間(jian)。從經(jing)濟性角(jiao)度考慮,啟動(dong)(dong)越快(kuai)則可以在有限發(fa)(fa)電小時數(shu)內更(geng)快(kuai)速達到額定發(fa)(fa)電功率,獲得更(geng)多(duo)(duo)發(fa)(fa)電量(liang),這(zhe)是實現電站收益最(zui)大(da)化的(de)(de)一個關(guan)鍵(jian)影響因素(su)。但啟動(dong)(dong)越快(kuai)則將對汽(qi)輪機(ji)內外各(ge)(ge)部件產生較(jiao)大(da)溫差,由此導致(zhi)的(de)(de)機(ji)械應力(li)也隨之(zhi)增大(da)。另外對于所有的(de)(de)光熱(re)(re)(re)電站,其都將受到不穩定光照資源的(de)(de)影響,特別是對于無儲熱(re)(re)(re)的(de)(de)光熱(re)(re)(re)電站,太陽能輻(fu)照強度的(de)(de)瞬(shun)時變(bian)化直(zhi)接影響到蒸汽(qi)的(de)(de)各(ge)(ge)項參(can)數(shu),汽(qi)輪機(ji)需要適應這(zhe)種頻繁的(de)(de)工質參(can)數(shu)變(bian)化。
這(zhe)都需要(yao)汽輪(lun)機機組各部件擁有較(jiao)好的耐疲勞性(xing),這(zhe)就需要(yao)對制(zhi)造(zao)材料進行優(you)化選擇,對各組成(cheng)部件進行優(you)化工藝處(chu)理(li)。
整體(ti)來看,合格的(de)光熱發(fa)電汽輪機應滿(man)(man)足的(de)總(zong)體(ti)要(yao)求是:熱啟(qi)(qi)動(dong)迅(xun)速、可靠(kao)性(xing)高、滿(man)(man)足每(mei)天至少啟(qi)(qi)動(dong)一(yi)(yi)次的(de)啟(qi)(qi)動(dong)頻率(lv)、滿(man)(man)足至少30年的(de)使用壽命。按光熱汽輪機一(yi)(yi)般每(mei)天啟(qi)(qi)動(dong)一(yi)(yi)次計算(suan),30年壽命周(zhou)期內需滿(man)(man)足的(de)循環啟(qi)(qi)停次數約11000次。
MAN公司北京分(fen)公司光(guang)熱(re)汽(qi)輪(lun)(lun)機業務負責人嚴勝德在(zai)接受CSPPLAZA記者采訪時表示(shi),基于對MAN汽(qi)輪(lun)(lun)機30年壽命周(zhou)期內的(de)(de)應力計(ji)算(suan)分(fen)析,我們可(ke)以保證MAN汽(qi)輪(lun)(lun)機所(suo)有(you)部件的(de)(de)設計(ji)循環次(ci)數(shu)(shu)都超過20000次(ci),MAN汽(qi)輪(lun)(lun)機的(de)(de)設計(ji)啟(qi)(qi)停(ting)次(ci)數(shu)(shu)已經遠遠超出了11000次(ci)啟(qi)(qi)停(ting)次(ci)數(shu)(shu)的(de)(de)基礎指標要求。阿聯酋100MW的(de)(de)Shams1槽(cao)式光(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)是當前全球(qiu)投運(yun)的(de)(de)單機裝(zhuang)機容量最大的(de)(de)槽(cao)式電(dian)站(zhan),MAN的(de)(de)汽(qi)輪(lun)(lun)機在(zai)該電(dian)站(zhan)投入(ru)運(yun)行數(shu)(shu)月(yue)來反(fan)饋(kui)良好。
圖:MAN供應Shams1電站的汽(qi)輪機
嚴勝德表示,光(guang)(guang)熱(re)汽輪機(ji)要具(ju)備市場競爭(zheng)力,其(qi)效率、可靠(kao)性(xing)和價格(ge)是重(zhong)要的(de)考量(liang)指標。光(guang)(guang)熱(re)汽輪機(ji)的(de)設計制造(zao)對于材料的(de)選擇,制造(zao)的(de)工藝(yi)都比傳統汽輪機(ji)要更高一些(xie)。因為其(qi)要適應光(guang)(guang)照資源(yuan)導致的(de)較多的(de)負荷變化、啟停(ting)次數和啟停(ting)速(su)度的(de)要求。
MAN光熱汽輪機的(de)(de)優勢在于擁(yong)有極高的(de)(de)熱適應(ying)能力,停機時段溫度下降慢,可快(kuai)速頻繁啟動。
對(dui)于(yu)國(guo)產汽輪(lun)機(ji)(ji),有(you)業(ye)內人士對(dui)CSPPLAZA記者表示(shi),光(guang)熱汽輪(lun)機(ji)(ji)的(de)(de)特殊技(ji)(ji)術(shu)要求對(dui)國(guo)內各(ge)大廠(chang)商(shang)來(lai)說目前(qian)還存(cun)在(zai)不少的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)難題,雖然國(guo)產汽輪(lun)機(ji)(ji)在(zai)傳統火(huo)電領(ling)域(yu)已(yi)經(jing)具有(you)與國(guo)際廠(chang)商(shang)相(xiang)(xiang)抗衡的(de)(de)實力,但在(zai)光(guang)熱汽輪(lun)機(ji)(ji)這一特殊產品(pin)領(ling)域(yu)還存(cun)在(zai)一定(ding)距離。但目前(qian)國(guo)內汽機(ji)(ji)廠(chang)對(dui)光(guang)熱汽輪(lun)機(ji)(ji)都在(zai)進行積極(ji)研發,并已(yi)取得了一系列(lie)的(de)(de)成果(guo),相(xiang)(xiang)信未來(lai)國(guo)產光(guang)熱汽輪(lun)機(ji)(ji)可(ke)以(yi)以(yi)本土(tu)化優勢贏(ying)得本土(tu)光(guang)熱市場的(de)(de)競爭。