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適宜的技術方案是打開中國太陽能EOR市場的關鍵
發布者:CSPPLAZA | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 1評論 | 7532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?這個問題目前光熱行業可能還沒有人能給出一個準確的答案。光熱行業整體對稠油的開采了解甚少,對國內油田的特點也僅是略知皮毛。而在開發這一市場之前,光熱行業必須認識到的是,現有的傳統集熱技術并不能照搬復制用于太陽能EOR項目的開發,究竟如何改進,還需行業對此進行深入的調研。

  CSPPLAZA光熱發電網報道:
美國光熱技術輔助石油開采領先企業GlassPoint是目前致力于太陽能EOR市場開發的領先公司,其于2013年5月21日在阿曼建成了中東地區首個太陽能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進程。

  國內部分光熱技術企業著眼于中國的EOR市場,也在嘗試開發這一市場。要開發一個新的市場,首先需要解決的是技術方案的問題,太陽能EOR的核心在于利用聚光集熱技術生產出高壓適溫的蒸汽,這與光熱發電的集熱技術類似,但又有一些不同之處。

  同時,光熱發電的經濟性目前來看需要和光伏發電相競爭,而光熱EOR的經濟性需要與常見的天然氣EOR的經濟性相競爭,其對成本的控制會更加嚴格。這些不同之處決定了,將目前常見的光熱發電集熱技術復制至太陽能EOR項目中并不一定就具備經濟技術可行性。

  因此,如果一個企業掌握了光熱發電或中高溫熱利用的集熱場技術,還不能說這家企業就具備了光熱EOR的技術能力。我們需要根據中國稠油油田的特點,以及油田業主對經濟性的客觀要求,開發適宜的技術方案。

  一般而言,我們可以從以下幾個方面來考量技術方案的設計。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,每小時可產蒸汽10余噸,日產蒸汽平均為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項目的集熱場設計應向緊湊型發展,盡可能地少占用土地面積。

  第二,蒸汽參數需求。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開發太陽能EOR項目并不適合,BrightSource早(zao)在2011年就(jiu)和Chevron合(he)作建設(she)了(le)全球最大(da)的(de)29MWth的(de)塔式CSP輔助(zhu)石油萃(cui)取項目,但此后其并(bing)未開發新的(de)塔式EOR項目。采用槽式或菲(fei)涅(nie)爾集熱(re)技術應(ying)是較(jiao)為理想的(de)EOR技術選擇(ze)。但常見的(de)槽式或菲(fei)涅(nie)爾集熱(re)技術應(ying)用于EOR領域還需要進一(yi)步改進。GlassPoint以(yi)槽式技術為(wei)方向,結合沙(sha)漠(mo)地區(qu)的氣候特點(dian),設(she)計了“Enclosed Trough”集熱器,即封(feng)閉型槽(cao)式集熱器,與(yu)傳統的光熱發電用(yong)槽(cao)式集熱器有(you)很大不同(tong)。

  其采用的(de)集熱場設(she)計的(de)最大特點(dian)是將(jiang)太陽能集熱器置于一個類似于玻璃溫室的結構中,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,因此沒有灰塵進入,以(yi)抵抗外(wai)部大風、沙塵(chen)等環境(jing)條(tiao)件(jian)(jian)對集熱(re)器的影響。這將保證集熱(re)器不會受(shou)到(dao)外(wai)界惡劣(lie)環境(jing)天氣條(tiao)件(jian)(jian)的影響,如(ru)中東地區經常發生的沙(sha)塵暴(bao)等(deng)氣候(hou)條(tiao)件。

圖1:阿(a)曼太陽能EOR項目全(quan)景(類似于一個玻璃溫(wen)室結構)


  同(tong)時,這也(ye)是(shi)(shi)出于經濟性考慮(lv)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)選(xuan)擇。相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)于槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)組(zu)件,搭建(jian)(jian)(jian)一(yi)(yi)(yi)個玻(bo)(bo)璃溫(wen)室(shi)的(de)(de)成本更低(di),雖然(ran)建(jian)(jian)(jian)設(she)溫(wen)室(shi)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)于常(chang)見(jian)的(de)(de)槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)場(chang)增加(jia)了(le)溫(wen)室(shi)的(de)(de)搭建(jian)(jian)(jian)成本,但槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)不必像一(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)那(nei)樣做的(de)(de)如(ru)此笨重,可以采用更加(jia)輕(qing)型(xing)、成本更加(jia)低(di)廉的(de)(de)設(she)計,相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)傳統的(de)(de)槽(cao)(cao)式(shi)(shi)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi),GlassPoint的(de)(de)集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)的(de)(de)重量僅是(shi)(shi)其大(da)約(yue)十(shi)分(fen)之一(yi)(yi)(yi),成本也(ye)因之大(da)幅削減(jian)。集(ji)(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)成本的(de)(de)削減(jian)完(wan)全可以抵消玻(bo)(bo)璃溫(wen)室(shi)的(de)(de)增建(jian)(jian)(jian)成本。


圖2 :集熱器側/背面


  從圖(tu)2和圖(tu)3可見GlassPoint輕(qing)型槽式(shi)集熱(re)器的(de)(de)一(yi)大(da)(da)特點(dian),由于(yu)采用了復合材料(liao)基板+鍍(du)銀(yin)反(fan)(fan)射(she)(she)膜的(de)(de)反(fan)(fan)射(she)(she)鏡結構(gou)設計,使(shi)得(de)這種反(fan)(fan)射(she)(she)鏡的(de)(de)重(zhong)量極為輕(qing)質,僅約3Kg/平方米,大(da)(da)大(da)(da)低于(yu)常見的(de)(de)槽式(shi)玻(bo)璃反(fan)(fan)射(she)(she)鏡。而且由于(yu)在玻(bo)璃溫室內,該(gai)反(fan)(fan)射(she)(she)鏡不需鋼化處理。


圖3:集熱器結構


  從圖2和圖3可見,反(fan)射鏡支架結(jie)構幾乎被完全(quan)省略,槽式集熱器的(de)反射鏡(jing)幾乎被懸空(kong),這與(yu)常見(jian)的(de)配置(zhi)大(da)(da)型支架(jia)結(jie)構的(de)槽式集熱器相(xiang)比,節約了大(da)(da)量成本。


圖4:集熱器結構


  另外,為(wei)(wei)了保證(zheng)槽(cao)式集(ji)熱系統產出(chu)足夠壓力的蒸汽,其采用(yong)了槽(cao)式DSG的技術(shu)路線(xian),集(ji)熱管并未采用(yong)常見的玻璃真(zhen)空管,而采用(yong)了類似于菲涅(nie)爾集(ji)熱技術(shu)用(yong)的鍍膜鋼(gang)管,這(zhe)種鋼(gang)管可以承受(shou)更(geng)大的壓力,保證(zheng)輸出(chu)蒸汽達到100bar的壓力水(shui)平。同時,由于玻璃溫室(shi)的反(fan)射等作用(yong)將造成一定的陽光透入損失,為(wei)(wei)更(geng)大程(cheng)度(du)上聚(ju)集(ji)熱量,其反(fan)射鏡(jing)采用(yong)了7.5m的大開(kai)口設計。


  在跟蹤驅動方面,GlassPoint也采用了創新型的設計,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動系統,其采用整體跟蹤的方式來調節集熱器的朝向,具體通過玻璃溫室的橫梁結構,用鋼絲將反射鏡體連接(jie),通過一套驅動裝置(zhi)拉(la)動鋼絲完(wan)成集熱器的朝向轉(zhuan)動。


圖5:自動清洗裝置(zhi)(紅圈標示)


  由于(yu)整個集熱場置于(yu)一(yi)個玻(bo)璃(li)結(jie)構溫(wen)室(shi)內(nei),對集熱場的清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)就變得更為簡(jian)單,傳統(tong)的拋物槽由于(yu)其形狀特(te)殊存在自動(dong)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)較難(nan)實現(xian)的特(te)點,但(dan)這種(zhong)設計僅僅需(xu)要(yao)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)玻(bo)璃(li)溫(wen)室(shi)即可(ke),玻(bo)璃(li)溫(wen)室(shi)的頂(ding)(ding)部采用屋(wu)(wu)脊型設計,以避免灰塵附著,采用簡(jian)易的機(ji)器人清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)裝置,能(neng)高效(xiao)率完成整個集熱場的清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)。圖5紅色圈內(nei)的即為自動(dong)清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)裝置,已經清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)的屋(wu)(wu)頂(ding)(ding)和未清(qing)(qing)(qing)(qing)洗(xi)(xi)的屋(wu)(wu)頂(ding)(ding)對比明顯。


圖:正經(jing)歷沙塵暴侵襲的集(ji)熱(re)場


  采(cai)用(yong)玻璃溫(wen)(wen)室(shi)(shi)的(de)封閉(bi)型集熱(re)場設(she)計將(jiang)帶來(lai)新建溫(wen)(wen)室(shi)(shi)的(de)投資支出,但相對其帶來(lai)的(de)諸多好處而言,這(zhe)點額外的(de)支出很容易(yi)就(jiu)被抵消掉。上述的(de)幾個技術特(te)點簡而言之(zhi)可(ke)以概括為:封閉(bi)溫(wen)(wen)室(shi)(shi)結構+輕型反射鏡(jing)+鍍(du)膜鋼(gang)管(guan)集熱(re)+鋼(gang)絲跟蹤轉動+自動清洗。這(zhe)種設(she)計應是比較適用(yong)于沙塵暴(bao)多發(fa)地區的(de)太陽(yang)能(neng)EOR項目(mu)開(kai)發(fa)。


  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,特別是當地的淺層稠油礦藏。結合當地的氣候環境特點,開發出適宜當地環境的、具有一定經濟性的太陽能EOR技術,是打開國內太陽能EOR市場的第一步,也是最為關

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1人參與
hj007
分析很到位 也是個不錯的細分市場
2014-10-20 10:09:58
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馬上參與
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