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中國光熱發電技術的再次突破
發布者：CSPPLAZA | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 8566查看 | 2016-09-07 17:47:00    
　　CSPPLAZA光熱發電網報道：德令哈，西(xi)行(xing)10公里，巍(wei)峨的祁連山脈橫亙在(zai)(zai)太陽能(neng)產(chan)業園(yuan)的北(bei)部(bu)，見證著(zhu)正(zheng)在(zai)(zai)這里發生(sheng)的一場新能(neng)源產(chan)業革命(ming)。

　　2013年7月5日，中控太陽能德令哈10MW水工質塔式光熱電站正式并網發電，作為國內第一座并網發電的光熱電站，當時被視為中國光熱發電技術的第一次重大突破。

　　2016年8月20日，中控太陽能德令哈10MW熔鹽塔式光熱電站一次性打通全流程并成功并網發電，實現了熔鹽塔式光熱發電全流程技術的完全國產化，徹底打破了國外技術壁壘，實現了中國光熱發電技術的又一次重大突破，創造了光熱發電行業新的里程碑。

　　63000平方米定日鏡在鏡場集群控制系統的自動調節下，將低密度太陽能聚焦至92米高的熔鹽吸熱器上，將熔鹽加熱至565℃的高溫，進入高溫熔鹽罐儲存，再由高溫熔鹽與水換熱，產出510℃/9MPa的高壓過熱蒸汽，驅動一臺10MW的汽輪發電機組，輸出高品質的綠色電能，由于配置了儲能系統，可實現陰雨天或夜間連續穩定發電。

圖：正在運行的中控(kong)德令(ling)哈熔(rong)鹽塔電站


　　3017米海拔的青藏高原腹地，年均氣溫4℃，我國首座成功投運的熔鹽塔式光熱電站就誕生于這樣的自然環境下，其成功證明了熔鹽塔式光熱技術在中國特殊自然氣候環境下運行的可行性。

　　來之不易的“順利”

　　8月26日17:00，DNI 950W/㎡，CSPPLAZA記者在中控德令哈10MW熔鹽塔式電站的控制室看到，汽輪機輸出功率達到8.04MW，轉速8512rpm，運行情況良好。事實上，當天德令哈的上空依然陰云籠罩，導致電站未能運行，直到15：30，天氣突然放晴，到16：00電站即實現正常運行。

　　“由于該項目臨時接入當地農網系統，可用負荷較小，目前只允許上網8MW，實際上在現在的輻照條件下，滿功率輸出是沒有任何問題的。”中控太陽能公司副總裁徐能如是表示。

　　該電站是在原10MW水工質光熱電站的基礎上進行的熔鹽系統改造工程，于2014年底正式啟動相關的設計、專項設備采購工作，2015年中期開始鏡場安裝和土建施工工作，總計歷時約一年零8個月、直接耗資約8000萬元完成改造。

　　“項目在7月初進入調試階段，7月20日開始化鹽，8月12日啟動系統調試，8月16日順利完成熔鹽上塔以及熔鹽回收實驗，經過幾天的消缺工作，8月20日正式并網發電，至21日15：45各項指標達到設計值。”徐能告訴記者。

　　熔鹽上塔以及熔鹽回收是熔鹽塔式光熱發電技術的關鍵，更是難點。對采用二元鹽為工質的熔鹽塔式光熱電站而言，由于二元鹽的凝固點為220℃，管路中的熔鹽若低于該溫度，就很容易發生凍堵管路事故；另外，如果鏡場反射至吸熱器的能量控制不均，吸熱器上的吸熱管局部受熱過強，導致熔鹽氣化，也極易發生重大事故。

　　對此問題，徐能表示，“對熔鹽上塔及熔鹽回收的試驗我們非常謹慎，在8月16日的上午和下午分別進行了試驗，各設備運行沒有發現問題，熔鹽吸熱器的表面溫升達到設計要求。當天進行的熔鹽上塔試驗的溫度監測顯示這些指標均在控制范圍之內，這說明我們對鏡場能量的控制達到了設計要求，可以保證系統是安全的，于是我們在8月20日才啟動全流程發電運行，并取得了成功。”

　　“我也沒有想到會如此順利。”在回憶起獲悉該項目成功并網發電的消息后，中控太陽能董事長金建祥如是描述了當時的心情，“很難用一句話來表達，在整個調試過程中沒有出現大的問題，我感到很幸運，這個項目能夠這么快就達到各項設計技術參數，也讓我很意外。”

　　對此“意外”，徐能表示：“我們從2011年即開始研究塔式熔鹽系統的核心技術，前期調研了國內大量化工熔鹽系統的使用單位，在杭州建設了一套完整的塔式熔鹽系統聚光、吸熱、儲熱、換熱全流程試驗平臺，在這個平臺上對塔式熔鹽系統的各個環節進行了長時間、系統性的試驗，對運行過程中如熔鹽凍堵、泄漏以及吸熱器的堵管等等可能出現的問題進行了深入研究，并對各種應對策略進行了反復驗證，對各項關鍵設備的性能進行了詳盡的測試與改進。光是熔鹽管道的電伴熱系統，就進行了數十次改進。”正是基于這些細瑣、扎實的基礎性工作，才有了項目實施過程的“如此順利”。

　　事實上，在“沒有想到”的背后，項目技術團隊同樣付出了他人“想象不到”的努力，承受了非常大的壓力。在進行上述各項調試工作的幾天內，徐能的心情和當天接受采訪時的輕松完全相反，“那幾天我基本都睡不好覺，每天只能睡三四個小時，睡不著，精神壓力很大。”這種壓力在20日項目實現并網發電后得到了釋放，當天徐能在他的朋友圈留下了一句話，“今天應該能稍微睡個好覺了。”

　　100%純太陽能發電

　　時間回溯至2013年7月，中控德令哈10MW水工質電站并網發電為中控帶來了諸多聲譽，但也引來了少數人的質疑，這種質疑集中于此電站并非一個真正的純太陽能電站。理由是其吸熱器僅能產出約313℃的飽和蒸汽，還需利用天然氣將其過熱至510℃再進入汽輪機發電，這一觀點在一段時間內成為行業內私下議論的話題。

　　金建祥說：“其實國外不少光熱電站也是采用天然氣補燃的，一般不超過總能量的15%，我們補燃量設計值也不超過15%，國內的垃圾發電也是允許添加少量燃煤的，實際上這個問題不是我們關注的焦點，也不在意同行的議論。其實我們一開始就計劃要上熔鹽蓄能系統，只是第一步優先解決鏡場聚光控制問題，而這個產生飽和蒸汽的水工質電站完全可以達到這個目的，因此我們也沒有必要再去花精力在水工質吸熱器上直接產生過熱蒸汽”。

　　也有一些專家能理性看待這一問題：這是中控推進熔鹽塔式光熱發電技術應用的第一步，在水工質技術實踐的基礎上，實現熔鹽技術的成功應用，可以最大限度地降低技術風險。“中控太陽能是一家穩健又低調的研發型公司，做任何事都要有八成以上的把握才會去干。”有業內人士如是評論道，這也是中控太陽能選擇先從水工質做起的原因。

　　金建祥強調：“其實，中控太陽能從成立伊始，就對技術路線有著清晰的規劃，明確以熔鹽塔式光熱發電作為其技術研發方向。盡管有中控、杭鍋、杭汽等股東在各自領域多年的積累作為技術支撐，對于熔鹽塔式光熱發電這一涉及專業領域眾多、系統高度復雜的全新發電方式，仍然面臨著非常大的挑戰。所以我們選擇先從最擅長的控制入手，通過建設10MW水工質電站，目的在于重點解決塔式光熱發電最大的難題——鏡場聚光控制，取得成功之后，再集中精力突破熔鹽吸熱、儲熱和換熱等技術難關，最終實現熔鹽塔式光熱發電技術的全流程貫通”。

　　在此次完成熔鹽系統改造后，在電站主機廠房一側矗立著的燃氣鍋爐已經停運。徐能指著眼前的燃氣鍋爐對記者說，“目前我們已經完全不需要這個燃氣鍋爐了，現在我們用熔鹽換熱系統就可以將2號塔輸出的飽和蒸汽過熱為510℃的過熱蒸汽。”

　　中控(kong)德令哈電(dian)站共建有1號(hao)和2號(hao)兩個(ge)塔(ta)(ta)，中控(kong)此(ci)次主(zhu)要(yao)對1號(hao)塔(ta)(ta)進行(xing)了(le)整(zheng)體熔(rong)(rong)(rong)鹽系(xi)(xi)統改(gai)造，將其(qi)水工(gong)質吸(xi)熱(re)(re)(re)器(qi)更換(huan)為(wei)熔(rong)(rong)(rong)鹽吸(xi)熱(re)(re)(re)器(qi)，并新安裝整(zheng)套(tao)熔(rong)(rong)(rong)鹽儲熱(re)(re)(re)、換(huan)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)統，經改(gai)造后的1號(hao)塔(ta)(ta)采用直接(jie)熔(rong)(rong)(rong)鹽吸(xi)熱(re)(re)(re)、儲熱(re)(re)(re)和換(huan)熱(re)(re)(re)技術，可作為(wei)一個(ge)獨立的熔(rong)(rong)(rong)鹽塔(ta)(ta)式光熱(re)(re)(re)電(dian)站運行(xing)。2號(hao)塔(ta)(ta)在太陽島方面未做改(gai)動，產出的飽和蒸(zheng)汽(qi)通過(guo)1號(hao)塔(ta)(ta)的熔(rong)(rong)(rong)鹽過(guo)熱(re)(re)(re)器(qi)成為(wei)過(guo)熱(re)(re)(re)蒸(zheng)汽(qi)。與(yu)此(ci)前的水工(gong)質塔(ta)(ta)相比，經改(gai)造后的電(dian)站實(shi)現了(le)100%純太陽能(neng)發(fa)電(dian)。

　　自主化技術+高國產化率

　　早在2010年中控太陽能成立之初，就確立了熔鹽塔式光熱發電技術這一研發方向，當時在全球范圍內尚無任何商業化熔鹽塔項目運行。在德令哈項目投運之前，全球范圍內在運行的熔鹽塔式光熱電站僅2011年投運的西班牙GemaSolar電站，裝機19.9MW，以及2016年2月投運的美國新月沙丘電站，裝機110MW，這兩個項目的技術供應方西班牙Sener和美國SolarReserve被認為是掌握熔鹽塔式光熱發電技術的兩大公司，但中國公司若要引入這項技術，往往需要付出很高的成本，
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