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1.58億度!青海中控德令哈50MW光熱電站超額達產
發布日期:2022-08-08

青海中控德令哈50MW光熱電站運行數據如約而至,自2021年8月6日(汽輪機完成整改后)至2022年8月5日,電站完整年度累計實際發電量1.58億kWh,達到年度設計發電量(1.46億kWh)的108%,創下全球同類型電站最高運行紀錄。

圖1:電站12個月發電量數據(其中:2021年8月1日至5日因整改而未發電,2022年8月1日至5日累計發電為278.24萬kWh)

自上月5日提前一個月完成年度設計發電量后,電站繼續保持良好運行狀態,雖然近一個月電站所在地天氣欠佳,經歷了多日連續陰雨天及沙塵暴天氣,其中有7個陰雨天未能聚光集熱,沙塵暴影響發電量約150萬kWh,但仍然實現了完整年度累計發電量1.58億kWh的優秀運行業績,成為全球首個年度實際發電量超過年設計發電量的塔式熔鹽儲能光熱電站。

光熱電站系統復雜,影響其達產的因素包括系統設計、系統性能、設備可靠性、運行優化水平等多個方面,電站發電容易但實現達產并不簡單。那么青海中控德令哈50MW光熱電站達產的背后,究竟藏著哪些“秘密武器”?

01  各系統最優化匹配,提高系統整體運行效率

聚光集熱系統、儲換熱系統與發電系統之間的匹配度,是決定光熱電站性能表現的前提。而光熱電站設計時需要綜合考慮多個因素,以提升各系統效率并降低投資成本??蓜偌夹g自主研發的電站設計軟件,可根據不同邊界條件,通過大數據計算與反復迭代,實現各個系統的最優化匹配。


       02  高效率聚光集熱系統,保障電站集熱量及發電量

聚光集熱系統的性能(效率),是決定光熱電站性能表現的基礎。而聚光精度直接決定著聚光集熱系統的效率,進而影響光熱電站的效率及發電量??蓜偌夹g通過應用自主研發的高精度智能定日鏡、高效校正系統、鏡場控制系統等產品,并優化鏡場布置方法及吸熱器結構工藝設計,大幅提升聚光集熱系統效率。

 

 

1)優化的鏡場設計方法

可勝技術的專用鏡場設計軟件,是全境場高效率的基礎。

優化原則:從吸熱器視角看鏡場——無遮擋

鏡場效率比傳統輻射布置提高約1.5%

土地利用率比傳統輻射布置提高約2.5%


2)高精度智能定日鏡

可勝技術自主研發的高精度智能定日鏡產品,具備高面型精度及跟蹤精度,可將太陽光精準的反射到吸熱器的指定位置,提高光斑質量,減少吸熱器上的能量溢出,有效提高光電轉化效率,從而提高光熱電站的發電量。


 

3)高效全自動校正技術

鏡場的定期校正對保證聚光精度非常重要??蓜偌夹g采用的基于機器視覺的自動校正方案,校正效率比傳統的白板校正方案提高25倍,且可實現自動循環校正,無需操作人員值守。

  在電站建設期,由于定日鏡的安裝存在偏差,需要在投運前對全場定日鏡進行一次校正,通過采用可勝技術的校正系統,可大幅降低鏡場校正時間,從而縮短項目調試工期;同時,由于定日鏡安裝過程無需精確定位、測量偏差,也可大幅降低安裝成本。

  電站投運后,因定日鏡基礎沉降變化,以及受到風速、溫度等外部環境影響會導致定日鏡精度發生變化??蓜偌夹g的校正系統可對正在運行的鏡場進行高頻率的周期性校正,保證全場定日鏡全生命周期始終處于最佳精度水平。

 

4)高度集成的控制系統

可勝技術依托在控制系統領域近30年的積累,自主研發的鏡場控制系統,可實現大規模定日鏡場的集群控制,在保證電站聚光集熱系統安全穩定運行的同時,大幅提升光資源利用率,進而提升電站發電量水平。

控制系統軟硬件完全自主研發,鏡場控制系統、吸熱器控制系統、全廠DCS等深度耦合,控制連鎖,實現了主要運行過程的全自動控制;

移植DCS控制系統的成熟理念,控制系統服務器、供電、網絡多重冗余;

功能強大的控制系統,保證全境場精準追日,減少光斑溢出,同時保證吸熱器表面能量均勻。

 

5) 高效高安全性吸熱器

以熔鹽作為運行工質的熔鹽吸熱器,面臨著高溫、高低溫變化頻繁劇烈、腐蝕性環境等惡劣工況。為此,可勝技術從多個方面進行優化設計,以保證熔鹽吸熱器的安全、高效運行。

 材料選擇:進口高鎳合金管材,耐高溫、腐蝕、熱應力、熱疲勞;高吸收率涂層,提高光資源吸收率

 結構設計:柔性結構,耐熱應力、熱疲勞;模塊化工廠預制,避免現場加工,保證吸熱器性能,提高安裝效率

 控制系統:保證吸熱器表面溫度均勻,吸熱器控制系統與鏡場控制系統深度耦合,連鎖控制,減少熱沖擊

 防凍堵:優化內部管道結構,減少凍堵工況發生;吸熱器表面能量實時監控,隨時監測表面溫度變化,及時發現凍堵;自動化鹽控制系統,在凍堵工況下利用鏡場能量快速化鹽、疏通

     

可勝技術聚光集熱系統的綜合優勢

高精度智能定日鏡+高效全自動校正系統+高度集成的鏡場控制系統,保證了全鏡場在全生命周期的聚光精度

高精度聚光與高效吸熱器,帶來整個聚光集熱系統的高效率

高效率的聚光集熱系統,為電站的集熱量、發電量提供保障

可勝技術在聚光集熱系統方面的能力與水平得到了行業的廣泛認可,牽頭編制IEC國際標準《太陽能光熱發電站鏡場控制系統》,以及兩項國家標準《塔式太陽能光熱發電站集熱系統技術要求》、《塔式太陽能光熱發電站定日鏡技術要求》。

IEC國際標準

國家標準

國家標準

 

03  可靠的熔鹽儲換熱系統,保證電站高品質發電

可勝技術深入研究熔鹽系統的特性,自主研發的熔鹽儲換熱系統工藝包優化技術,大幅提高了專項設備的可靠性及可用性。

對熔鹽儲罐采用獨特的結構設計,可在提高承載能力的同時減少散熱損失;對儲罐內部采用均流設計,大幅提高了儲罐本體的可靠性;

對熔鹽換熱器采用了全球首創的雙列設計方案,并對換熱器本體結構做了大量的優化設計,大幅提高了設備的可用性;同時也可以實現大范圍、快速變負荷,實現了比傳統火電更優的負荷調節深度和速度;

對熔鹽泵與管道及平臺聯合設計,攻克熔鹽泵高溫環境下耐磨損設計、熔鹽閥門密封設計等技術難題。

 

04 核心設備可控可靠,確保電站穩定運行

關鍵設備的可靠性,是影響光熱電站運行表現的重要因素。

 1)聚光集熱系統核心設備設計與制造全程自主可控

 反射鏡、焊接件、鈑金件、電控部件等核心設備全部采用自動化生產裝置,配置專用工裝,保證生產制造過程質量的一致性;

 自動鏡體組裝線,PLC人機交互控制,工件自動上料、自動定位、自動工序間流轉,在線檢測,避免不合格品流出。

 

2)熔鹽儲換熱系統設備集成優化

可勝技術與各設備廠家緊密合作,深度參與設備設計及制造安裝過程,掌握了設備關鍵性能及控制要點,形成了完整的熔鹽儲換熱系統設備質量控制流程,保證了關鍵設備的運行可靠性。

 

3)核心設備可靠性已經得到驗證

國內最多的應用業績:三個塔式光熱發電項目,最長近10年的應用

嚴酷應用環境考驗:高海拔(3000米以上)、高寒(最低-37℃)、大風沙

青海中控德令哈50MW光熱電站

中電建青海共和50MW光熱電站

青海中控德令哈50MW光熱電站

  

05  全自動運行系統,實現最佳運行策略

光熱電站運行優化的核心是在吸熱器安全穩定運行的前提下,最大限度提高光資源利用率。

關鍵問題:云是影響電站集熱量、發電量的重要因素,例如德令哈現場有云天一年超過200天。來云情況下如何選擇運行策略?

繼續運行:可能導致吸熱器表面溫度不均,影響安全運行。

關場疏鹽:對運行人員來說是最”安全“的選擇,但會造成光資源浪費,并且云過后重新啟動需要對吸熱器和管道進行預熱。

解決方案:

云預測系統:通過云識別和云運動跟蹤,實現了30分鐘以內的DNI預測功能,幫助運行人員選擇最佳運行策略

鏡場能量調度系統:通過全境場能量統一調度,實現來云情況下吸熱器表面能量均勻分布,不發生表面溫度巨變,盡量避免關場、疏鹽,從而實現對光資源的最大限度利用。


1)聚光集熱全自動運行系統

為提升系統運行穩定性和安全性,可勝技術自主研發的聚光集熱系統自動化運行軟件實現了對聚光集熱系統主要運行過程的全自動控制和一鍵啟停,降低人為因素導致的系統效率下降和設備運行風險。

氣象系統、云監測系統、紅外系統與鏡場控制系統深度耦合,實現來云等復雜工況自動運行策略;

異常工況自動化:吸熱器堵管自動檢測及處理、超溫安全防護、斷電安全連鎖等。

 

2)云預測系統

國內首創的云預測系統,具備云識別和運動跟蹤功能,實現了30分鐘以內的DNI預測功能。

 


3)聚光集熱系統仿真平臺

運行模擬:

吸熱器、鏡場等關鍵設備仿真,支持吸熱器壁面溫度分布數據模擬

系統預熱、升溫、運行、停機全流程仿真

運營數據輸出功能

培訓操作:

與項目現場實際運行的軟件平臺保持一致,提升操作培訓效果

教師站和學員站的交互配合,實現在線考核功能

故障模擬:

故障發生后的操作模擬和連鎖保護

幫助運行人員制定故障處理預案,縮短故障處理時間

 

4)定日鏡自動清洗車

光熱電站保持定日鏡鏡面清潔度非常重要,可勝技術創新性的全自動無人駕駛清洗車,具備自動導航、水洗/干洗功能,可大幅度提高鏡場清洗效率,保證鏡面清潔度,并降低運營成本。 

 

總結:

比照國內外同類型光熱電站參差不齊的運行表現,我們應該認識到光熱電站“建成容易、達產不易”的特點。對于一座投資十數億乃至數十億的光熱電站而言,能否如期達到設計發電量,是決定項目業主能否取得預期收益的前提。因而在選擇光熱電站的關鍵技術來源與核心設備時,既往業績的運行表現,也應該是業主方考慮的首要因素。

青海中控德令哈50MW光熱電站優異運行表現的背后,是可勝技術在塔式光熱發電領域多年的潛心研發與工程實踐,是我們在設計優化、系統性能、設備可靠性、運行策略等多個方面長期的投入與積累,充分證明我們自主研發的塔式光熱發電技術的先進性、成熟性與可靠性。

在當前“風、光、熱”大基地項目大力推進的形勢下,可勝技術將依托在青海中控德令哈50MW光熱電站建設、運行過程取得的寶貴經驗,服務廣大項目業主,以先進的技術方案、成熟可靠的核心產品、完善的運行支持服務,為項目業主創造價值。


項目介紹:

青海中控德令哈50MW光熱電站,是國家首批光熱發電示范項目之一,裝機容量50MW,配置7小時熔鹽儲能系統,鏡場采光面積54.27萬平方米,設計年發電量1.46億kWh,每年可節約4.6萬噸標準煤,同時減排二氧化碳氣體約12.1萬噸,具有良好的經濟效益與社會效益。電站采用浙江可勝技術股份有限公司自主研發并完全擁有知識產權的塔式熔鹽光熱發電核心技術,95%以上的設備實現了國產化。電站運行表現已通過德國獨立工程咨詢公司Fichtner的完整技術評估,認定其技術已達到全球同類電站最先進水平。


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