在此之前,我們公司都是很少公開的宣傳,通常都是懷著埋頭苦干、行勝于言的理念。我們每屆光熱大會都參加,但是更多是以坐臺下學(xué)習(xí)的姿態(tài)和聽眾的狀態(tài),大家對我們比較陌生或者認(rèn)為我們是(一個)神秘的組織,今天站在這個講臺,是基于我們?nèi)〉昧吮容^重大的階段性成果。
為什么我們要選擇一個完全獨(dú)立自主的路線來走呢?可能得說到十年以前了,我們的總裁劉陽先生在很早以前就有一個到現(xiàn)在來看都偏于理想的目標(biāo),那就是要實現(xiàn)一個無補(bǔ)貼的清潔能源,在之前也說到21世紀(jì)是高度發(fā)達(dá)的人類,不應(yīng)該限制能源的使用,所以,他提出一個觀點,說21世紀(jì)是能源自由的王國,當(dāng)時我們聽著也很受鼓舞,同時,感覺壓力也很大。
兆陽技術(shù)體系經(jīng)過各個環(huán)節(jié)的取長補(bǔ)短,真正完成我們可靠、成熟的技術(shù),也做了下面這幾項工作。菲涅耳技術(shù)本身不算太創(chuàng)新,它是槽式的延續(xù),我們的菲涅耳延承了槽式的可靠性和成熟性,選擇了線性菲涅耳的經(jīng)濟(jì)性,同時沿用了比較成熟的火電體系。產(chǎn)生過熱蒸汽之后,我們應(yīng)運(yùn)而生開發(fā)了新的能夠?qū)^熱蒸汽儲熱的技術(shù),(也就是)混凝土儲熱技術(shù)。還有一些系統(tǒng)的綜合的實用技術(shù),整體的體系使用的是樸實的材料,而且沿用了以前火電的經(jīng)驗、規(guī)范,所以我們是真正的可以做得到可靠性和經(jīng)濟(jì)性完美的結(jié)合。
點是我們采用東西軸向陽傾斜布置的結(jié)構(gòu),聚光倍數(shù)達(dá)到160-200倍。這里我講講160-200倍的這個概念,剛剛俞總也提到了要向比較大的方向去發(fā)展鏡面開口,我們鏡面目前可以獲得200倍的聚光倍數(shù)。它帶來的好處是建設(shè)時集熱管數(shù)量可以減少,大概會減少60%左右。更多的DNI使用范圍,也就是在DNI較低的情況下都可以繼續(xù)運(yùn)行。在這個基礎(chǔ)上,與常規(guī)的光熱鏡場部分相比減少40%成本。在使用的土地面積方面,我們的效率很高,我們(的鏡場)是向陽斜的。
這兩張圖顯示的是四個季度獲得能量的均衡,左圖可以看出來我們在1、2、3和10、11、12月得熱量比槽式還高,使得全年得熱量很均衡,右圖取全年4個典型天,獲得的信息是每個季節(jié)獲得的能量是均衡的,差別在于每一天不同時刻的區(qū)別。比如說早晚在的DNI值比較低的情況下效率比較低,中午DNI值比較高的情況下效能比較高。
這兩張圖想表達(dá)的是在DNI值不是特別高的中國,我們應(yīng)該選擇聚光倍數(shù)更高(的聚光系統(tǒng)),來解決經(jīng)濟(jì)性問題。右圖描述的是我們設(shè)計的一個重要點,鏡場入射到CPC入口的角度是我們能夠獲得200倍核心的原因。我們鏡場因為是整體向陽布置,每一列回路中間都有很大的空檔,我們可以綜合利用土地,可以在中間設(shè)置溫室大棚,可以做成養(yǎng)殖或者種植。要說明的一點是,可以實現(xiàn)以農(nóng)業(yè)為優(yōu)先、綜合利用能源的目標(biāo),因為我們在CPC底下可以設(shè)置農(nóng)業(yè)反射鏡,通過鏡場入射聚焦的點來控制入射大棚的光線,真正實現(xiàn)節(jié)能減排、降低運(yùn)營成本的目的。
水工質(zhì)的優(yōu)勢,更多的是價格低廉,發(fā)電成本比較低,在大家努力尋找熔鹽,80-100度低熔點熔鹽的時候,實際上我們有一個天然的傳熱介質(zhì),而且是非常成熟的。我想描述的一點是,我們?nèi)蒎e能力比較高,因為火電跑冒滴漏類似的現(xiàn)象比較常見,我們電站也一樣,用的是水體系,跑冒滴漏問題因為我們(在這方面)經(jīng)驗豐富,迅速可以解決。另外,火電設(shè)計院和建設(shè)單位在尋求轉(zhuǎn)型升級,當(dāng)然,我們光熱是一個非常好的方向,但是,我想強(qiáng)調(diào)的是,我們的水體系是火電轉(zhuǎn)型最好的切入點。
對于DSG運(yùn)行技術(shù),這個圖表達(dá)的意思是,蒸發(fā)段和過熱段,中間還有蒸汽發(fā)生器,多條回路產(chǎn)生的過熱蒸汽,進(jìn)入到混凝土儲熱系統(tǒng),凝結(jié)成水之后進(jìn)入到鏡場,進(jìn)行第一回路的循環(huán)。第二,回路可以從儲熱系統(tǒng)進(jìn)行取熱,產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電,通過空冷系統(tǒng)冷凝完之后,進(jìn)入混凝土再次循環(huán),這兩個系統(tǒng)是獨(dú)立系統(tǒng),可以在多云天氣下進(jìn)行,當(dāng)然,如果天氣特別好的話,完全可以實現(xiàn)鏡場產(chǎn)生的蒸汽直接對汽輪機(jī)發(fā)電,我們整體對陽光的(不穩(wěn)定性)影響有很大的可控制空間。
這是現(xiàn)場的一張照片,描述的是鏡場與汽水分離器的布置位置,汽水分離器是我們很重要的一個設(shè)備,可以有效地保證我們的振動不再發(fā)生,同時,我們可以保證集熱管的壽命。我們鏡場大概一萬平米一個,布置一個汽水分離器,成本很低。
混凝土儲熱,我們做混凝土的時間,到現(xiàn)在來說,應(yīng)該有七八年了,我們做了很多基礎(chǔ)研究,進(jìn)行了很多第三方測試,包括比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、線膨脹系數(shù)和平均抗壓強(qiáng)度。
儲熱島配方混凝土與膨脹系統(tǒng)、增強(qiáng)換熱結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化,簡單可靠,換熱系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計要求,擴(kuò)散結(jié)構(gòu)經(jīng)過多版設(shè)計,可以快速地作業(yè),澆鑄非常方便,同時整體澆鑄,冬季施工基本不受影響,全年均可施工。這對我們來說是很重要的點,以張北為例,平均氣溫只有5.4度,全年最低氣溫零下30度,現(xiàn)場待過的人都能感受到冬天伸出手不能超過2分鐘,所以(施工建設(shè))是很難的。真正的建設(shè)期只有6個月。
右邊這張圖是儲熱系統(tǒng)經(jīng)過保溫、鋼架完成之后的整體圖,耐溫550攝氏度,儲熱容量比較大,能夠?qū)崿F(xiàn)陰雨天連續(xù)15天低負(fù)荷連續(xù)發(fā)電,運(yùn)行負(fù)荷比較平穩(wěn),運(yùn)行是安全的。我們(儲熱系統(tǒng))整體造價大概是11-12萬/兆瓦時,固態(tài)儲熱系統(tǒng)有比較好的前景,可以用在火電靈活性改造和供暖。
綜合的實用化設(shè)計方面有清洗車,還有雨水收集(裝置)。反射率是電站發(fā)電量保障的一個重要點,清洗車是整個光熱電站投資回報最大的設(shè)備,至少能夠提高反射率10%以上,對應(yīng)的是發(fā)電量的10%。
15兆瓦的建設(shè)情況和測試運(yùn)行結(jié)果。15兆瓦電站位于張家口張北縣,離北京350公里左右,開車大概三個半小時到四小時,整體建設(shè)面積38萬平米,目前一期有18萬平米。傳熱用的是水體系,儲熱是混凝土,年發(fā)電量7200萬千瓦時。我們項目場地很大,計劃在其他地方布置一些光伏和風(fēng)電,做成一體化綜合的電站,同時也是我們的展示中心。2018年6月1日,儲熱系統(tǒng)完成了取熱24小時的連續(xù)發(fā)電,對我們來說也是很關(guān)鍵的一步。常規(guī)島部分,運(yùn)行時間不夠長,但是鏡場和儲熱系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的測試,全部結(jié)果均符合設(shè)計預(yù)期。
需要進(jìn)一步說明的是,我們的光熱電站是在20個示范電站之前已備案申請的,國家規(guī)定50兆瓦以下的(光熱項目)不能當(dāng)作示范項目,所以我們目前還沒有電價,接入系統(tǒng)也沒有真正完成,發(fā)電量自己產(chǎn)自己消耗。在近期可能會完成72小時連續(xù)發(fā)電,然后進(jìn)入(儲熱系統(tǒng)整體溫度)上升的一個階段,再往后就得等我們接入系統(tǒng)了。
在建設(shè)過程中的一些經(jīng)驗和教訓(xùn),整體來說小問題比較多,包括堵塞,因為我們在整體運(yùn)行的時候,很多東西是第一次(嘗試),包括儲熱系統(tǒng),連上內(nèi)部管道有一萬多根,吹掃就是非常重要的一個環(huán)節(jié),耽誤了不少時間。還有膨脹不暢、鏡面過熱導(dǎo)致破裂、沙塵的影響、多云的影響、雨雪洪澇還有極寒天氣都是影響我們建設(shè)進(jìn)程的重要因素,好在我們(現(xiàn)在)都已經(jīng)得到了應(yīng)該有的經(jīng)驗。
大問題是集熱管的破裂和連帶引起的CPC破損,我們花了好幾個月的時間進(jìn)行分析,最終徹底解決了這個事。目前運(yùn)行效果優(yōu)于國外電站披露的破損的數(shù)據(jù)。我想強(qiáng)調(diào)一下,在我們尋找管道問題的時候,匯銀公司的康總和總經(jīng)理給了我們特別大的幫助,這是兆陽光熱測試的成功,同時也是我們產(chǎn)業(yè)鏈配合、合作的成功。
鏡場效率測試,詳細(xì)說可能需要說很多內(nèi)容,但是會場時間比較緊張。簡單地說,鏡場控制給水溫度、壓力、流量,然后測量出口過熱蒸氣的溫度、壓力、流量,然后與我們的設(shè)計量偏差值進(jìn)行比較,實踐證明,經(jīng)過多次回路測試、多個時間段的測試,我們得熱量與設(shè)計量偏差±5%,所以是完全滿足我們的設(shè)計要求的。
混凝土測試,我們的設(shè)計是在蒸發(fā)段理論溫差實測情況下取熱功率是102W/m,經(jīng)過最近發(fā)電和效率測試,得出在蒸發(fā)段當(dāng)量值測試溫差下可以取得98.76W/m,偏差值小于5%。從工藝和性能上來說,都是達(dá)到設(shè)計目標(biāo)的。
這個是我們的取熱實驗,2018年6月6日,之前也有一些測試,我們1月份也做了測試,對其中一座單塔4號儲熱塔進(jìn)行取熱,整體運(yùn)行溫度非常平穩(wěn),取熱功率大致在25兆瓦的量級上,我們電站本身也只有15兆瓦,我們一共有6座塔,分別有自己的功能。
這個是2018年5月31到6月1日24小時連續(xù)發(fā)電部分運(yùn)行曲線,溫度非常穩(wěn)定,壓力也非常穩(wěn)定,方便控制。右圖是我們儲熱塔在取熱運(yùn)行過程中的變化曲線,也與我們理論仿真結(jié)果極為相似,再一次證明我們的設(shè)計是滿足我們的要求的。
建設(shè)測試運(yùn)行數(shù)據(jù)總結(jié),我們的聚光系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng),經(jīng)過效率測試,基本可以說達(dá)成我們的設(shè)計目標(biāo),偏差率小于5%,儲熱系統(tǒng)對電站發(fā)電量的影響偏差應(yīng)該小于3%。整體可靠性高、建設(shè)成本低、無污染、無泄漏、無爆炸風(fēng)險,因為我們是自主研發(fā)的電站,同時,國產(chǎn)率比較高,所以,我們的產(chǎn)品基本都可以滿足我們的使用要求。光熱系統(tǒng)特別適合中高緯度區(qū)域的發(fā)展,具有廣闊的推廣前景。
對于前景展望,因為我們整體建設(shè)過程中都是比較普適的材料,在調(diào)試過程當(dāng)中,也沒有什么安全性(問題),泄漏、易燃易爆問題都不存在,我們有更好地滿足建設(shè)要求的優(yōu)勢。我們的技術(shù)體系與火電基本兼容,所以,電力建設(shè)單位轉(zhuǎn)型是非常容易的。在我們完整的光熱電站上得到一些供應(yīng)商的合作配合,我們建立了完整的供應(yīng)鏈體系,國產(chǎn)核心零部件完全能夠滿足使用,服務(wù)支持及時到位,性能和可靠性表現(xiàn)優(yōu)異,價格優(yōu)勢非常明顯,達(dá)到了國家示范項目對核心組件國產(chǎn)化的目標(biāo)要求。當(dāng)然,我們還有鏡片,還有閥門儀表、流量計,這些都是常規(guī)的電站使用的儀器儀表。
我們有自己完全的自主知識產(chǎn)權(quán)體系,所以我們可以保證光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展,立足于中國,走向世界。我們電站目前在建設(shè)光伏、風(fēng)電,想建成清潔能源綜合電站。充分利用兆陽低成本聚光集熱技術(shù)、固態(tài)儲熱發(fā)電技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成熟的光伏風(fēng)電組成清潔能源綜合電站,基本實現(xiàn)電網(wǎng)日負(fù)荷曲線要求和可調(diào)度輸出。目前兆陽已經(jīng)展開了相關(guān)的試驗、示范電站的規(guī)劃和設(shè)計工作,也歡迎有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、單位參與,共同合作、共同發(fā)展。
下面為商業(yè)化電站技術(shù)經(jīng)分析內(nèi)容,以100MW光熱電站設(shè)計為例,DNI值1800(kWh/㎡/a),大概需要面積是200萬平米,儲熱容量是3000兆瓦時,總投資26.8億。
這是上網(wǎng)電量估算表,我們可以獲得4億上網(wǎng)電量,綜合光電轉(zhuǎn)化效率11.34%,在報示范項目的時候,11.34%是效率最低的,當(dāng)時我們也遭到了行內(nèi)一些人的批評,說為什么你們電站只有這么低的發(fā)電效率,沒有經(jīng)濟(jì)性,我們后來發(fā)現(xiàn)我們才是真正最保守和可信的效率估算,是最為貼合的設(shè)計。這里是其它的指標(biāo),0.86元/kWh的電價,內(nèi)部收益率可以獲得12.49%。如果大家想要獲得更多的信息和知道我們計算的邊界條件,歡迎大家到我們交流會上進(jìn)行深入的探討。謝謝大家!
提問:你好,我是來自雙良龍騰的盧智恒。我想問一下對于混凝土儲熱的,現(xiàn)在你們這邊是怎么解決膨脹的不一樣?怎么解決管道和混凝土材料之間的膨脹匹配的?現(xiàn)在混凝土儲熱系統(tǒng)一共運(yùn)行了多長時間?因為有些問題是運(yùn)行時間長之后才會暴露出來的。
李維:這個問題是從一開始我們就知道了,為了解決換熱性能的問題,我們在混凝土與管道之間增強(qiáng)了換熱,加了一些增強(qiáng)結(jié)構(gòu),混凝土跟管道不是直接接觸的,所以,可以有效解決膨脹,這類試驗已經(jīng)進(jìn)行過六年了。另外,整體儲熱系統(tǒng)在正常運(yùn)行時候溫度波動只有40攝氏度,在晝夜溫差比較大的區(qū)域?qū)ㄖ蛣偧堋蛄骸⒒炷翗蛄海ǖ挠绊懀┛赡芏急任覀儑?yán)重,所以,整體來說經(jīng)過了大大小小回路測試和性能評估,沒有發(fā)現(xiàn)任何的變化。
另外,混凝土的運(yùn)行情況,剛才也說了,我們是在六年間做了很多小型實驗、系統(tǒng)測試之后才建立了今天的720兆瓦時的系統(tǒng),從去年年底我們已經(jīng)開始對混凝土升溫,混凝土澆筑過程中大概有10%的水,在整體升溫過程中,我們需要花很大力氣將混凝土真正地升起來,這也是我們剛剛說為什么在連續(xù)陰雨天氣可以持續(xù)低負(fù)荷運(yùn)行,大概10來天的可能性,原因是什么?原因是基礎(chǔ)能量比較大,我們需要花很多時間升下來,同樣需要花很長時間降下來,目前該720兆瓦時儲熱系統(tǒng)已經(jīng)大概運(yùn)行了6個多月。
提問:混凝土外面有保溫措施,對嗎?
李維:對。
提問:李總您好!我是青島華峰偉業(yè)的,我們是在NOOR二期和三期關(guān)注調(diào)試和運(yùn)行的,在NOOR二期運(yùn)行中,我們發(fā)現(xiàn)一個問題,在夜班停運(yùn)以后,系統(tǒng)導(dǎo)熱油溫度降得比較多,你們這個系統(tǒng)直接加熱蒸汽和水的,夜班停運(yùn)以后怎么做的呢?沒有熱源的情況,蒸汽可能會溫度比較低。
李維:這個問題分兩個部分說,一個是夏季運(yùn)行,一個冬季運(yùn)行。夏季運(yùn)行的時候,每天在DNI值比較低的情況下開始停運(yùn),整個系統(tǒng)在有壓力情況下進(jìn)行冷卻的,因為環(huán)境溫度足夠低,整體壓力保不住的話,我們會往系統(tǒng)里補(bǔ)充水,這是夏季運(yùn)行的情況。在冬季運(yùn)行情況下,因為整體環(huán)境溫度比較低,我們電站在現(xiàn)場可能達(dá)到零下30度,我們會進(jìn)行循環(huán)防凝操作。現(xiàn)在的話,因為上一個冬天我們沒有進(jìn)行混凝土的投運(yùn),只能把集熱器里面水都排盡,這也是我們的優(yōu)勢,我們可以排水,但是熔鹽或者導(dǎo)熱油不方便排,只能打循環(huán)。在冬季將來運(yùn)行的話,我們會利用汽輪機(jī)的乏汽進(jìn)行冷卻,讓整個系統(tǒng)不使用其它額外的能量,保證集熱管里面的能量不被凝結(jié)。另外,如果汽輪機(jī)真的有問題要停機(jī)的話,我們可以在儲熱塔里進(jìn)行換熱,實在不行我們可以將系統(tǒng)里的水進(jìn)行全部排出。
提問:非常感謝,我聽了您剛才的解釋,在夜班停運(yùn),假如正常每天要啟動,夜班停運(yùn)的時候,蒸汽側(cè)是處于隔離狀態(tài)?還是充入水的狀態(tài)?
李維:集熱管是整體循環(huán)的,當(dāng)壓力保不住的時候,我們會往系統(tǒng)里充水,進(jìn)行集熱管內(nèi)部的循環(huán)。