熔鹽塔式光熱發(fā)電 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2018-08-10
核心提示：
CSP目前主流的幾種技術(shù)路線都是按照太陽(yáng)能采集方式來(lái)劃分的，主要有塔式、槽式、菲涅爾式和碟式等四類。目前全球范圍內(nèi)已建成或在建的項(xiàng)目，以槽式為最多。
太陽(yáng)能光熱發(fā)電（Concentrated Solar Power，簡(jiǎn)“CSP”）是一種太陽(yáng)能聚光熱發(fā)電技術(shù)，依靠各種聚光鏡面將太陽(yáng)的直接輻射（DNI）聚集，通過(guò)加熱導(dǎo)熱介質(zhì)，再經(jīng)過(guò)熱交換產(chǎn)生高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。CSP目前主流的幾種技術(shù)路線都是按照太陽(yáng)能采集方式來(lái)劃分的，主要有塔式、槽式、菲涅爾式和碟式等四類。目前全球范圍內(nèi)已建成或在建的項(xiàng)目，以槽式為最多。與其他類型的光熱發(fā)點(diǎn)相比，塔式電站聚光倍數(shù)更高，達(dá)到的工作溫度較高，在陣列中如果定日鏡數(shù)目越多，聚光比就越大，接收器的集熱溫度也就越高。但由于該發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)尚未成熟，代價(jià)高昂，在一定程度上限制了它的推廣應(yīng)用，還處于科技研發(fā)和示范工程階段。
“光熱的前途是光明的，道路是曲折的，對(duì)光熱發(fā)電技術(shù)我們充滿信心。”北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱“首航節(jié)能”）副董事長(zhǎng)黃文博在 “中國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)回顧與展望領(lǐng)導(dǎo)者峰會(huì)暨CSPPLAZA2018新年匯”上說(shuō)，光熱是一個(gè)技術(shù)密集型、資金密集型、人才密集型的產(chǎn)業(yè)，它涉及到多個(gè)專業(yè)、多個(gè)學(xué)科、多個(gè)領(lǐng)域、多個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)與配合。各個(gè)環(huán)節(jié)之間必須協(xié)調(diào)好、配合好，尤其是企業(yè)內(nèi)部與企業(yè)之間的合作項(xiàng)目，涉及到的環(huán)節(jié)很多，無(wú)論哪個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致整體項(xiàng)目達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。
01
光熱系統(tǒng)研究取得重大成果
太陽(yáng)能熱發(fā)電站使用太陽(yáng)能來(lái)產(chǎn)生電力，是一種非常有前景的發(fā)電方式，其最具競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)點(diǎn)就是易于和儲(chǔ)熱系統(tǒng)結(jié)合在一起，通過(guò)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，電站發(fā)電可以擺脫太陽(yáng)光不穩(wěn)定帶來(lái)的影響，使電站所發(fā)的電更加滿足電網(wǎng)需求。中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員王志峰表示，如今的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要集中在系統(tǒng)集成方面，當(dāng)前我國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)鏈中集成技術(shù)方面并沒有完整跑完全程，欠缺此項(xiàng)能力。
作為集成技術(shù)的供應(yīng)商，首航節(jié)能自2010年起，就依托企業(yè)技術(shù)中心和博士后科研工作站，組建國(guó)際化光熱研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造及工程管理團(tuán)隊(duì)，不斷致力于光熱發(fā)電系統(tǒng)的研究與開發(fā)。6年來(lái)，首航節(jié)能針對(duì)聚光系統(tǒng)、吸熱器系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和光熱電一體化控制系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和開發(fā)，分別建設(shè)塔式、槽式、碟式光熱發(fā)電“小試”“中試”試驗(yàn)系統(tǒng)。經(jīng)多年實(shí)驗(yàn)與測(cè)試，首航節(jié)能收集了大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，編制光熱電站設(shè)計(jì)、制造、施工相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，光熱技術(shù)研究取得重大成果。
首航節(jié)能依托扎實(shí)的研究與開發(fā)成果，投資建設(shè)1萬(wàn)千瓦塔式熔鹽光熱發(fā)電項(xiàng)目，已于2016年底成功一次并網(wǎng)發(fā)電。敦煌10萬(wàn)千瓦光熱項(xiàng)目也獲批為國(guó)家光熱電站示范項(xiàng)目。首航節(jié)能采用世界上最先進(jìn)的流水線，高精度、全自動(dòng)化定日鏡組裝、檢驗(yàn)一體化生產(chǎn)線。對(duì)于核心部件——傳動(dòng)裝置，為確保其交貨期和控制精度，首航節(jié)能采用高精度機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，并要求采用大量的高精度加工中心進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)于一個(gè)百萬(wàn)平米的鏡場(chǎng)，該公司可在核心島建設(shè)周期內(nèi)完成安裝，保證項(xiàng)目進(jìn)度。
“在定日鏡系統(tǒng)中，要做到把鏡子的效率發(fā)揮到極致。首航節(jié)能的傳動(dòng)裝置效率能達(dá)到80%，它保證了整個(gè)系統(tǒng)的高精度與低耗能。”黃文博介紹說(shuō)，我們鏡子比較大，柱高就有六米，一個(gè)個(gè)鏡子組成的鏡場(chǎng)，在夜幕降臨時(shí)仿佛在沙漠中看到了碧波蕩漾。
02
憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)打造光熱核心
目前，大部分光熱電站使用熔鹽吸熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，在陽(yáng)光充足的時(shí)候熔鹽獲得熱量溫度升高，儲(chǔ)存在高溫熔鹽罐中；當(dāng)陽(yáng)光不足的時(shí)候，高溫熔鹽罐中的熔鹽提供能量，使電站持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，熔鹽溫度變低，流入低溫熔鹽罐中。在儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，熔鹽罐是關(guān)鍵設(shè)備之一。
高溫熔鹽具有良好的導(dǎo)熱和流動(dòng)特性，而且該流體具有較高的比熱容和密度，因此工業(yè)界應(yīng)用該物質(zhì)作為傳熱介質(zhì)和儲(chǔ)存熱量。而塔式熔鹽技術(shù)就是利用這些特點(diǎn)把不穩(wěn)定的太陽(yáng)能儲(chǔ)存成熱能。據(jù)了解，首航節(jié)能國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了塔式熔鹽光熱電站的聚光、吸熱、儲(chǔ)熱和換熱的完整技術(shù)，并能夠獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。
“關(guān)于熔鹽儲(chǔ)熱設(shè)施，我們專門有一個(gè)熔鹽試驗(yàn)臺(tái)，針對(duì)熔鹽罐做了很多實(shí)驗(yàn)。從設(shè)計(jì)開始，就首先考慮到如何隔熱、耐腐蝕與保障安全；熔鹽罐設(shè)計(jì)出之后，還要加入一個(gè)保障熱量均勻的系統(tǒng)，并做出包括熔鹽罐內(nèi)的流體分析、高溫狀態(tài)下熔鹽罐的應(yīng)力分析等相關(guān)數(shù)據(jù)。”黃文博表示，熔鹽罐制造時(shí)最容易出問(wèn)題是焊道，為保證整個(gè)熔鹽罐的制作與加工過(guò)程安全可靠，首航節(jié)能采用完全自動(dòng)化、機(jī)械化的生產(chǎn)車間，只要保證程序和機(jī)器人不出錯(cuò)，整體的焊接工藝也會(huì)是穩(wěn)定的。
首航節(jié)能與寶鋼經(jīng)過(guò)幾年的探索，研發(fā)出了牌號(hào)為SHBG—2的材料。該材料具有非常好的抗熔鹽腐蝕、耐受高溫?zé)崞诘奶匦?。該材料已批量生產(chǎn)，應(yīng)用在首航節(jié)能敦煌1萬(wàn)千瓦熔鹽塔式項(xiàng)目上，整個(gè)吸熱器的設(shè)計(jì)完全實(shí)現(xiàn)了自主。
“首航節(jié)能為研究吸熱器里的流體專門開發(fā)了一個(gè)軟件，可以準(zhǔn)確分析出有關(guān)焦點(diǎn)和流體里面的熱量流動(dòng)等相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)軟件將聚光系統(tǒng)和吸熱系統(tǒng)耦合分析，可以測(cè)算出吸熱器每分鐘效率到底有多少，方便時(shí)刻監(jiān)控光熱電站整體效率。”黃文博介紹說(shuō)。
作為國(guó)內(nèi)自有技術(shù)代表的首航節(jié)能，依賴其自身對(duì)光熱電站集成技術(shù)的長(zhǎng)期研究和示范，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，由此具有了自我完成項(xiàng)目的能力，其對(duì)光熱產(chǎn)業(yè)的探索也將為我國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。