鄭建濤:華能菲涅爾光熱技術研究最新進展及經驗分享
發(fā)布者:CSPPLAZA | 來源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網 | 2評論 | 8478查看 | 2015-07-10 18:04:00    
  CSPPLAZA光熱發(fā)電網報道:中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2015于6月25~26日在京盛大召開,中國華能集團清潔能源技術研究院可再生能源發(fā)電技術部所長鄭建濤出席本屆大會并發(fā)表演講,分享了華能集團在菲涅爾光熱發(fā)電技術開發(fā)方面所取得的經驗及最新進展。

下面刊出的是鄭建濤演講的主要內容(注:本文根據(jù)速記和錄音資料整理,文章內容未經演講者本人審閱):

  非常榮幸能有這個機會與大家分享一下我們的工作和一些想法。光熱和光伏是兩種太陽能的利用方式,也是互相不沖突的,可以并行發(fā)展,各有優(yōu)缺點。目前來說光伏發(fā)電加上儲能和光熱儲熱相比成本要稍微高點,但是隨著技術的發(fā)展兩者也可以具有一定的競爭性。

圖:鄭建濤在發(fā)表演講


  關于光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展情況,大家都比較清楚,在此我就不贅述了。

圖:中國光熱發(fā)電資源分布


圖:國內已建成的部分光熱發(fā)電示范項目


  這是我國太陽能光熱發(fā)電資源分布情況,國內已經建成的一些光熱示范工程。光伏和光熱比,光伏受太陽能輻射波動影響更大,相對光熱儲熱發(fā)電系統(tǒng)來說,電網需要光伏和風電更準確的預測;而光熱則是采用汽輪機發(fā)電,電能已經穩(wěn)定,可以進行調峰和轉移發(fā)電時間。在西藏一些電網容量比較小的地區(qū),由于光伏對電網沖擊比較大,可能更歡迎這種更穩(wěn)定的光熱發(fā)電。

圖:菲涅爾光熱發(fā)電技術發(fā)展歷程


  談到大規(guī)模光熱并網發(fā)電技術,大家往往提到塔式和槽式比較多。我把我們關于線性菲涅爾光熱技術方面的研發(fā)工作給大家簡單匯報一下。先看看菲涅爾技術的發(fā)展歷程,2008年阿?,m在Kimberlina建設了一個5MWe的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng),2009年和2012年,Novatec則分別建設了規(guī)模為1.4MWe的PE1和規(guī)模為30MWe的PE2菲涅爾光熱電站。華能清能院于2012年10月份在三亞建成了規(guī)模為1.5MWth的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng),這是相當于一個天然氣和光熱發(fā)電組成的ISCC聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),這個是阿?,m2014年在印度做的125MW的菲涅爾光熱電站。非常高興看到咱們國內也有華強兆陽(DSG菲涅爾發(fā)電技術)和蘭州大成也有菲涅爾光熱發(fā)電項目在開工建設。線性菲涅爾和槽式相比是有一定的相似性,但是也有不同,比如反熱鏡、支架、吸熱器、跟蹤裝置和基礎都有一些區(qū)別;它也有它的一些優(yōu)勢,比如抗風性能,再一個是系統(tǒng)比較靈活,適應性好,水、導熱油、熔鹽也都可以使用;土地利用性高,因為它離地面低,遮擋比較少;清洗比較方便,因為它可以放平,進行大面積、高效率的清洗;成本比較低;效率雖然是相比槽式和塔式略有下降,但是成本下降的幅度更大,所以性價比也有一定優(yōu)勢。

圖:菲涅爾光熱技術與槽式光熱技術對比


  菲涅爾技術其實和其它技術一樣,也都是存在幾個方面的成本下降的途徑,一個是規(guī)模化效應,再一個就是說重大的技術革新;其次是在工藝流程和安裝方面有優(yōu)化和提高效率的空間。

圖:華能清研院菲涅爾光熱技術發(fā)展歷程

   
  我們的菲涅爾發(fā)展經歷是這樣的,2010年西安做了一個原型機,2011年有一個集熱場的單元樣機,2012年建設了一個規(guī)模為1.5MWth的試驗系統(tǒng),相當于是中小試。

圖:華能在海南三亞建成的菲涅爾光熱發(fā)電系統(tǒng)


圖:華能清研院完成的菲涅爾反射鏡面寬度研究


圖:華能清研院自主研發(fā)的跟蹤控制系統(tǒng)


  我們對框架進行了一些研究,包括風載和應力方面的一些分析等等。另外,我們還對鏡面寬度進行了一系列研究,從0.6m寬到0.8m,再到1.0m,最后到1.8m,同時鏡面的變化也引起了框架的變化。這是我們研發(fā)的跟蹤機構和控制軟件系統(tǒng),相當于一體化的低成本控制器,全自動跟蹤系統(tǒng);這個是我們優(yōu)化后的集熱場,僅需進行積木式的模塊化設計和安裝,即可完成大規(guī)模電站的集熱場建設。我們2012年4月開始建設規(guī)模為1.5MW的太陽能熱發(fā)電裝置,10月開始投入運行,現(xiàn)在運行也比較穩(wěn)定。此外在菲涅爾光熱技術方面我們也取得了一些知識產權和發(fā)明專利。在上述基礎上我們也進行了一些導熱油系統(tǒng)創(chuàng)新性的系統(tǒng)開發(fā),研發(fā)出這個緊湊式蒸發(fā)器,這個系統(tǒng)可以減少夜間的散熱,而且可以把儲熱和蓄熱結合到一塊。儲熱也是光熱系統(tǒng)一個非常大的優(yōu)勢,我們也在做全流程嘗試,并且也發(fā)現(xiàn)了一些關鍵技術方面的問題。此外,我們也做了一些關鍵設備的生產及工藝優(yōu)化方面的研究,包括鏡面、反射鏡微弧檢測等。同時菲涅爾的系統(tǒng)不僅僅可以使用在高溫太陽能熱發(fā)電方案,也可以利用中溫太陽能集熱的方案,應用在紡織、食品和海水淡化等場合。


圖:華能清研院菲涅爾光熱技術可應用于中溫熱利用和高溫熱發(fā)電兩個方向


  針對菲涅爾光熱發(fā)電技術,我們經過這次研發(fā)之后有以下一些想法可以跟大家分享,一方面,太陽能集熱場從實質上雖然說是一個跟機械或者是跟控制相關聯(lián)的行業(yè),但它的發(fā)電原理實際上也是光學系統(tǒng),其核心技術是機械的精度,表現(xiàn)為結構精度和跟蹤精度,在下面可以跟大家詳細的說一下。還有一個熱力系統(tǒng)的控制是將不可控的太陽能輻射變?yōu)榭煽亍⒖烧{的太陽能發(fā)電功率輸出。首先這個結構精度要保證太陽光經過反射鏡反射后,最大限度地照在這個集熱管上。大家知道,機械強度在工程設計時的誤差可以是厘米甚至更高的誤差,但是光學精度要用來檢測更細微的變化,所以說精度要求更高,包括反射鏡鏡面安裝的直線度和平行度等。還有一個是要準確的追蹤太陽,跟蹤器跟蹤誤差應≤0.1°,如果焦距越長則精度要求越高;其次是大量跟蹤器因為面積比較大,控制器數(shù)量也比較多,如何保證實時性和準確性,集中控制、通訊和調度技術也是需要研究的。

  熱力系統(tǒng)的設計,如何將不穩(wěn)定的太陽能輻射變成穩(wěn)定的、可調的功率輸出,要考慮儲熱系統(tǒng)如何最優(yōu)化的匹配、容量的選擇、運行控制策略和設計定的優(yōu)化、多回路并聯(lián)流量分配及變工況控制技術等等。除此之外除了以下幾個方面也需要在全過程進行把控,一個是地基的測量,施工直線度、平行度,因為這個直接影響到設備安裝的精度,還有場內外運輸時要保證設備不變形,另外設備組裝的精度也很重要。

  再來講一講太陽能光熱項目如何成功和保證經濟性的前提,有以下幾個問題需要注意。一個是如何保持設備在現(xiàn)場條件下長時間高精度、高可靠性,保持光熱效率不明顯下降?因為長期運行的話可能會變形,或者跟蹤系統(tǒng)產生一些問題,可能達不到最初的一些光熱效率。再一個就是如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,克服太陽能隨機性,減少非計劃停車,保
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2人參與
hj007
菲涅爾是個低成本光熱發(fā)電技術,個人覺得通過高的聚光比可以彌補較大的余玄損失和二次反射。未來菲涅爾技術應當是更大口徑集熱管和更長LOOP和更高聚光比技術開發(fā)。<br /> &nbsp; &nbsp; 另外菲涅爾空間安裝密度也可以做到最緊湊
2015-07-30 09:19:27
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zjchuaran
鄭建濤選擇菲涅爾技術不能說是最佳選擇,首先菲涅爾聚光技術余弦損失大,且采用非鏡像聚焦和CPC二次反射,紅外熱損失很大,因此提高工況溫度很難。這也是導致阿?,m放棄的重要原因和諾維特比索破產的客觀原因。我還是那句話,選擇鏡像聚焦比非鏡像好,選擇短焦距比長焦距好,只有大幅度減少余弦損失才能有效延長發(fā)電時數(shù)。再補充一句,可見光包括散射光對光熱發(fā)電意義不大。
2015-07-11 09:24:22
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馬上參與
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