首航節(jié)能敦煌100MW塔式光熱電站

 

　　近年來，太陽能光熱發(fā)電技術(shù)逐漸興起，受到越來越多的關(guān)注。光熱發(fā)電是太陽能發(fā)電的一種形式，首先通過聚光集熱系統(tǒng)加熱吸熱介質(zhì)，再通過換熱系統(tǒng)產(chǎn)生高溫過熱蒸汽推動汽輪機發(fā)電，并可通過儲熱系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，解決了當(dāng)前新能源發(fā)電面臨的間歇性問題，具有廣闊的發(fā)展前景。

 

　　作為極具潛力的“未來產(chǎn)業(yè)”，太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域聚集了頂尖的研發(fā)力量，為今后大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用探索經(jīng)濟(jì)、高效的模式。通過攜手國內(nèi)工業(yè)和學(xué)術(shù)界的領(lǐng)先力量，法國電力（EDF）在中國這片創(chuàng)新沃土參與了當(dāng)前光熱發(fā)電領(lǐng)域的前沿研究，探索這項技術(shù)的未來前景。

 

　　法電攜手首航節(jié)能打造

 

　　全球首座超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電電站

 

　　2018年12月28日，在中國西部的甘肅省敦煌市，亞洲首座百兆瓦級光熱電站正式并網(wǎng)投運。這座100MW熔鹽塔式光熱電站是由北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司（“首航節(jié)能”）開發(fā)運營的中國首批光熱發(fā)電示范項目之一。同樣在敦煌光電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，首航節(jié)能還運營著一座10MW塔式光熱電站，已于2016年12月實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。正是得益于10MW光熱電站的實踐與探索，首航節(jié)能在此領(lǐng)域擁有了深厚的技術(shù)積淀，為100MW光熱電站的成功投運打下基礎(chǔ)。

　　首航節(jié)能敦煌10MW塔式光熱電站

 

　　作為產(chǎn)業(yè)化初期的新興技術(shù)，太陽能光熱發(fā)電技術(shù)還有很大的提升和創(chuàng)新空間。作為中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，首航節(jié)能未停下探索的腳步，選擇與法電強強聯(lián)手，對首航節(jié)能敦煌10MW塔式光熱電站進(jìn)行改造，共同打造全球范圍內(nèi)首座超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電電站。2018年6月15日，法電與首航節(jié)能在北京舉辦了超臨界二氧化碳光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)項目的啟動儀式。

 

　　超臨界二氧化碳發(fā)電循環(huán)是一項具有變革性的工業(yè)技術(shù)，也是當(dāng)前電力領(lǐng)域的嶄新課題，國內(nèi)外研究尚處于初期階段。該循環(huán)使用超臨界態(tài)的二氧化碳代替水蒸氣作為發(fā)電循環(huán)介質(zhì)，具有循環(huán)效率高、系統(tǒng)體積小等優(yōu)勢，可進(jìn)一步提高電站的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性，并擺脫傳統(tǒng)熱電機組對水資源的依賴，可應(yīng)用范圍更加廣泛，未來商業(yè)化價值可觀。

 

　　超臨界二氧化碳循環(huán)可應(yīng)用于火電、核電、光熱發(fā)電、工業(yè)余熱發(fā)電等多個領(lǐng)域，而光熱電站較為適合作為該循環(huán)初步商業(yè)化的應(yīng)用場景：光熱電站550攝氏度的運行溫度可以初步體現(xiàn)超臨界二氧化碳循環(huán)的效率優(yōu)勢，不會對設(shè)備材料產(chǎn)生太大挑戰(zhàn)；同時，相較于火電、核電等發(fā)電模式，光熱電站規(guī)模較小，降低了技術(shù)風(fēng)險和研究成本。

 

　　首航節(jié)能敦煌10MW塔式光熱電站，法電和首航節(jié)能將對電站進(jìn)行改造，新建超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)

 

　　法電是國際上率先就超臨界二氧化碳技術(shù)開展研究的公司之一，具備深厚的技術(shù)基礎(chǔ)。作為技術(shù)顧問和項目協(xié)調(diào)方，法電將與首航節(jié)能一同對敦煌10MW塔式光熱電站進(jìn)行改造，在保留鏡場和儲熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新建一整套超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)。整個改造過程將是一次全新的嘗試，涉及眾多技術(shù)環(huán)節(jié)和設(shè)備的測試和創(chuàng)新。除電站改造外，基于在超臨界二氧化碳和光熱發(fā)電兩大領(lǐng)域的技術(shù)積累，法電還將深入?yún)⑴c項目可行性研究、供應(yīng)商篩選、項目運營維護(hù)等方面。目前，電站的改造設(shè)計已經(jīng)就緒，改造工程即將啟動，預(yù)計將于2020年底正式投入運行。

 

　　這次合作是超臨界二氧化碳循環(huán)與光熱發(fā)電技術(shù)的首次商業(yè)化結(jié)合，法電將與首航節(jié)能一同克服實踐中的技術(shù)難題，提高超臨界二氧化碳系統(tǒng)應(yīng)用于光熱發(fā)電的可行性，進(jìn)一步提升光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和競爭力，為未來建設(shè)大規(guī)模光熱發(fā)電項目奠定基礎(chǔ)。

 

　　法電非常重視中國光熱發(fā)電市場的業(yè)務(wù)探索，為此，公司將出席即于3月21-22日在北京舉辦的第九屆光熱發(fā)電中國聚焦大會（點擊查看詳情），中國區(qū)首席運營官Patrick Charignon以及可再生能源發(fā)電項目負(fù)責(zé)人楊子江先生將現(xiàn)場與光熱同行切磋交流。

 

　　法電攜手中科院電工所基于

 

　　亞洲首個兆瓦級太陽能光熱發(fā)電項目開展廣泛研究合作

 

　　2011年，法電中國研發(fā)中心與中國科學(xué)院電工研究所(“中科院電工所”）合作，基于八達(dá)嶺光熱實驗電站簽署了長期科研合作協(xié)議。八達(dá)嶺實驗電站是國家“863”高技術(shù)科學(xué)試驗項目，由科技部、中國科學(xué)院、北京市科委共同投資，于2012年8月投產(chǎn)，是亞洲首個兆瓦級塔式太陽能光熱電站，為開發(fā)高效、穩(wěn)定的光熱系統(tǒng)提供了先進(jìn)的實驗平臺。

 

　　電站位于北京郊區(qū)的八達(dá)嶺鎮(zhèn)，占地約300畝，在高達(dá)108米的集熱塔下安裝有100面定日鏡，每個鏡面大小為100平方米。定日鏡可跟隨太陽的位置自動旋轉(zhuǎn)，將太陽光反射到吸熱塔上，位于塔頂?shù)奈鼰崞鲗⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱能產(chǎn)生過熱蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。

 

　　目前，項目研究已從最初階段的水工質(zhì)吸熱系統(tǒng)，發(fā)展到對熔融鹽、超臨界二氧化碳、空氣等各類先進(jìn)吸熱系統(tǒng)的探索。項目研發(fā)團(tuán)隊匯集了來自法電、中科院電工所的多名中法資深工程師。雙方組建了項目委員會，每年定期舉辦會議匯報研究進(jìn)展，對技術(shù)問題進(jìn)行深入探討。2014年，在中法建交五十周年之際，八達(dá)嶺項目榮獲法中委員會頒發(fā)的首屆“中法團(tuán)隊合作創(chuàng)新獎”。

 

　　法電中國研發(fā)中心深入?yún)⑴c了八達(dá)嶺示范電站的實驗研究，充分發(fā)揮了數(shù)字仿真方面的技術(shù)優(yōu)勢。運用集團(tuán)總部先進(jìn)的動態(tài)模擬工具和模塊工具庫，中國研發(fā)中心基于八達(dá)嶺電站設(shè)計開發(fā)出了整套電站數(shù)字解決方案，包括動態(tài)數(shù)字電站的建立，關(guān)鍵設(shè)備三維仿真模型以及先進(jìn)自動控制系統(tǒng)的開發(fā)。這套數(shù)字模型可以對太陽能熱發(fā)電站正常及瞬態(tài)運行過程進(jìn)行優(yōu)化，并在實驗中得到改進(jìn)和驗證。此外，法電與中科院電工所還圍繞電站關(guān)鍵部件壽命、高溫吸熱儲熱技術(shù)等最新課題展開多領(lǐng)域多方面的研究。

 

　　八達(dá)嶺項目多年來開展的創(chuàng)新性研究使項目雙方在光熱發(fā)電領(lǐng)域積累了豐富的研發(fā)和實踐經(jīng)驗。這些研究成果和數(shù)字解決方案為進(jìn)一步推動光熱發(fā)電的商業(yè)化進(jìn)程提供了有力支持。