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高清实录!青海省中控德令哈10MW+50MW光热电站详解

日期:2020-06-28    来源:西北院

国际太阳能光伏网

2020
06/28
09:09
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关键词: 青海光热市场 光热电站 光热发电

近期,中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司推出两期荣获2019年度电力行业优秀工程设计一等奖的光热项目系列介绍,本文介绍了驻扎在“金色世界”德令哈的中控50MW太阳能热发电项目。

青海中控德令哈太阳能热发电项目位于青海省海西州德令哈市西出口太阳能工业园区。

该项目分两期建设:一期为青海中控10MW塔式太阳能热发电站,也是亚洲首个投入商业运行的光热项目

2013年,电站一期项目并网发电,标志着我国自主研发的太阳能光热发电技术向商业化运行迈出了坚实步伐,为我国建设并发展大规模应用的商业化太阳能热发电站提供了强力的技术支撑。

2016年8月26日,该电站经过熔盐吸热储热技术改造后成功投运,成为我国首座成功投运的规模化储能光热电站,全球第三座投运的具备规模化储能的塔式光热电站。

二期项目青海中控50MW塔式太阳能热发电站是我国完全自主化开发的光热电站。

该项目是国家首批光热发电示范项目之一,也是国内光热电站核心技术全部采用国产技术的典型。项目配置7小时熔盐储能系统,设计年发电量1.46亿千瓦时,等效满负荷发电利用小时数2920小时。2018年12月30日顺利并网发电,2019年4月17日实现满负荷运行。

作为我国完全自主化开发的光热电站,该项目的运行表现充分验证了我国自主研发的光热发电技术的先进性以及国产化装备的可靠性,标志着我国自主研发的塔式太阳能光热发电技术迈向新台阶。

一、设计创新点

1.高温、高效、大容量储热熔盐系统

图:项目全景图

项目采用完全拥有自主知识产权的塔式熔盐储能光热发电技术,相比国内建成的同类光热项目,本工程的技术路线、性能及可靠性均保持领先,95%以上的设备实现了国产化。

电站配置7小时熔盐储热系统,已实现超过24小时连续稳定发电,2019年8月13日至16日已实现最高75小时连续发电,单次不停机累计发电量达240.7万度,等效满负荷连续发电小时数超48小时。

2.节约用地、紧凑模块化发电区布置

图:圆形场地

电站发电区用地多为圆形,尽可能将定日镜靠近集热塔布置,发电区场地利用率达到了70%以上。本项目熔盐发电区占地直径为190米,占地3.14公顷,中心发电区用地缩小较多。

模块化布置主要体现在汽轮发电机组布置在汽机房,蒸汽发生器布置在储换热区域,塔内布置上下塔高温管道及空压机房,其他工艺设备独立布置,储换热配电区独立布置。同时,本工程尽量合并与毗连辅助厂房及附属建筑。

图:高达200米的吸热器

压缩空气机房布置在吸热塔内,节约项目用地。220米高吸热塔管道支撑内搭采用独立钢结构,外塔为混凝土结构,最大程度控制了施工进度,间接节约工程费用。这一理念为国内外同类项目首例。

3.运行模式多样,热力系统复杂

图:电力稳定连续输出

项目采用低负荷阶段将末级高加汽源切换至汽轮机高压缸本体更高一级压力位置,当系统参数进一步降低时再投运额外的低负荷预热器,相对于传统的采用主蒸汽作为加热汽源,提高了热力系统综合效率以及电站经济性。

设计了完备的启动和停运辅助蒸汽系统,在机组夜间短期停机阶段,蒸汽发生系统产生辅助汽源。这些热力系统设计,可以实现在热备用模式下热力系统停运数月的功能。

4.熔盐系统设计创新

图:全自动无人驾驶清洗车

考虑到本工程电站寒冷、风沙大等因素,蒸汽发生器系统布置在简易厂房内部,并采用熔盐罐坑的布置方式,所有熔盐管道及设备都设置完备的电伴热,可以实现系统启动前的预热和运行中的防凝。

熔盐管道弹簧等支吊架设计考虑特殊工况,给出合理的支吊架选型,确保熔盐管道的安全可靠,确保在管道冷态、热态及系统热态备用状态管道的坡度能够安全疏放参与熔盐的要求,避免特殊情况下弹簧反作用力过大,长期运行或可造成高温奥氏体不锈钢焊缝失效等问题。

5.控制系统、运行模式探索

工程采用由镜场控制系统(SCS)、分散控制系统(DCS)组成的自动化网络,实现控制功能分散,信息集中管理的设计原则。

图:集控室

运行人员在集中控制室内通过LCD操作员站与大尺寸LCD显示器、在就地巡检人员的配合下,实现以LCD/键盘为中心的集中监视和控制,在值班人员少量干预下自动完成机组的启动、停止,正常运行的监视控制和异常工况处理。

6.核心技术达国际领先水平

图:吸热塔顶

据此前公开报道,国外塔式熔盐光热电站首年发电量达成率一般都在50%左右,三四年后达到90%左右。本项目在2019年7月17日至8月16日一个月内,电站累计发电量达1258.23万度,同期理论发电量为1386.35万度,月发电量达成率为90.76%,其中8月9日至8月15日一周的平均发电量达成率达97.65%。电站在实现满负荷运行3个月后就实现了月度发电量达成率超过90%,足以验证项目的核心技术能力及运维技术已达到国际领先水平。

二、良好的经济和社会效益

1.设计质量优良,运行指标先进

2019年10月-2020年2月,本项目累积发电量6185.62万千瓦时,上网电量5545.19万千瓦时,月度发电量达成率快速提升,平均发电量达成率96.41%,在2020年初的两个月更是连续超过100%,刷新全球同类型电站投运后同期的最高记录,达到设计预期。

2.绿色节能环保,经济社会效益双赢

本工程年发电量保守计算约1.46亿千瓦时,根据初步推算,每年将替代燃煤约4.6万吨,减少SO2排放量约43吨、NOx排放量约43吨、减少烟尘排放量约13吨,减排CO2约12.1万吨。此外,还减少了燃煤电厂产生的噪声及燃料、灰渣运输处置带来的环境和生态影响。同时,本项目将原有戈壁荒地变为工业生产用地,变废为宝,给当地带来了可观的经济及社会效益。


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