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                中電聯考察兆陽光熱張家口光熱示範電站

                放大字體  縮小字體 發布日期:2014-05-31  來源:中國電力網  浏覽次數:612
                核心提示:光熱發電采用聚光方式加熱工質,再推動汽輪機發電,是具有巨大發展前景的可再生能源技術。光熱電站在美國、歐洲已成功運行了20年以上。
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                        2014年5月28日,中國電力企業聯合會專職副理事長、中國電力發展促進會會長魏昭峰一行9人考察位于河北張家口宣化縣的兆陽光熱示範電站。這是電促會就光熱發電技術在中國的産業推廣前景所進行的一次實地摸底考察,體現出行業協會高度重視新興能源技術領域並密切關注其重大進展。

                 

                 

                圖:考察現場(兆陽光熱供圖)


                 
                  光熱發電采用聚光方式加熱工質,再推動汽輪機發電,是具有巨大發展前景的可再生能源技術。光熱電站在美國、歐洲已成功運行了20年以上。但是,目前歐美光熱發電技術在我國的實際應用中遇到兩個方面的嚴重問題:其一是難以適應我國沙塵、大風、高寒、冰雪、光照較弱等特殊的地理、氣候環境,光熱電站可靠性較差;其二是國外技術路線下的發電成本高,不但大大高于煤電、天然氣等化石能源發電,也明顯高于同爲可再生能源的風電和光伏發電,經濟性較差。這一戰略性可再生能源技術在中國環境下如何實現以替代常規能源爲目標的實質性突破?我國政府、行業組織、各能源企業均對此投入了高度的關注和期待。

                 

                 

                圖:考察現場(兆陽光熱供圖)


                 
                  電促會本次所考察的光熱示範電站由北京兆陽光熱技術有限公司(“兆陽光熱”)于2013年10月在河北張家口宣化縣黃羊灘中信生態基地上開工建設,曆時半年建成。示範電站目前建有兩個標准商品級400米聚光回路,鏡場面積7500平方米,有效集熱功率2*1.5兆瓦;投入運行一座固體儲熱塔,動態有效儲熱量2.5兆瓦時;安裝50千瓦小型汽輪機一台。回路采用安全經濟的DSG直接蒸汽傳熱體系,可實現直接聚光發電、聚光熱量存儲、熱量提取發電以及鏡場蒸汽發電並儲熱、鏡場蒸汽和取熱蒸汽聯合輸出發電等多種運行模式,鏡面自動清掃、鏡面姿態調整、跟蹤聚光、傳熱、儲熱、取熱、汽機出力調節均實現中央電氣化控制。該光熱發電系統已經穩定運行一個月以上,完成了全技術體系的商業驗證和展示,充分證明了兆陽光熱公司原創技術體系的核心優勢。

                 
                  據介紹,兆陽光熱經過十多年的研發,全面掌握了光熱發電領域的核心技術,取得了全産業鏈完整的自主知識産權,涉及産品的制造技術、工程安裝技術、系統集成技術和運維技術,具體包括:反射鏡、支架及跟蹤系統、清掃系統、集熱器及熱傳系統、直接蒸汽(DSG)技術系統、儲能系統、冷卻系統,雨水收集系統,從而形成了兆陽光熱原創技術體系。該體系在技術、産品、設備、原材料等各方面均不存在對外依賴性,更針對中國氣候條件獨創了高倍率(High-rate)、線性(Linear)、傾斜(Inclined)陣列(Array)聚光系統(Concentrated System),簡稱HLIACS,大大強化了系統的經濟性和可靠性指標。目前,兆陽光熱已獲授權的發明專利12個,待審批發明專利34個,已提交PCT國際階段申請專利21個(其中已有2個進入PCT國家階段)。已獲授權的實用新型專利45個,待審批實用新型專利5個。

                 
                  據了解,本次所考察的光熱技術體系具有非常突出的經濟性和可靠性優勢。在經濟性方面,該光熱技術體系與傳統光熱技術方案相比更具經濟競爭力。在配備12小時儲能系統的情況下,在青海地區,采用該技術體系建成的光熱電站電價需求水平略高于光伏電價,即使在山西大同、河北張家口等光照相對弱的地區,電價需求水平也在可接受範圍內。未來隨著産業化程度的提高,電價需求還將有一定的下降空間。在可靠性方面,該技術體系更適合中國“三北”大部分地區光照相對弱、風沙大、冬季晝夜溫差大、幹旱少雨的自然環境。

                 
                  兆陽光熱技術及其産業化能力通過本示範電站得到展示,也宣告該套全産業鏈自主知識産權技術體系能夠在我國環境條件下高度穩定並以優越的技術經濟指標運行,有助于厘清關于光熱發電産業能否在我國大規模發展、是否必須走國外技術消化吸收之路、是否存在新的産業瓶頸等諸多疑問。

                 
                  兆陽光熱彙報了兆陽光熱團隊的研發曆程、設計理念,並針對高聚光比、直接蒸汽發生技術和儲能系統這三個顯著區別于目前其他主流光熱發電技術體系的技術特點作了重點介紹。中電聯規劃與信息統計部主任歐陽昌裕、標准化管理中心主任許松林和中電聯、電促會有關部門人員參加考察,參與考察的同志們對電站的控制室、發電系統、儲能系統、太陽島等電站整體和重點部位進行了細致的觀測指導並提出了相關問題,兆陽光熱的專家給予了充分的解答。此次考察的內容和成果,將會成爲研究我國光熱發電的重要素材。

                 
                  魏昭鋒會長高度評價兆陽光熱發電的先進優勢和兆陽團隊的科研務實精神,並從國家能源戰略和新産業發展的角度給予了工作指導,鼓勵兆陽光熱充分發揮可靠、經濟、效率高的技術特點、結合國家可再生能源相關政策,迅速實現産業化,大力推動光熱發電這一利國利民的戰略能源産業在中華大地上蓬勃開展,並寄希望在不久的將來,這項中國擁有完全自主知識産權的技術體系能夠參與國際競爭,造福全人類。 

                 

                 
                     背景材料: 光熱發電的戰略意義

                 
                  光熱發電是戰略性的可再生能源技術,與其他電源相比,光熱發電具有如下獨特的優勢:
                 
                 
                  一,大規模發展光熱發電有助于推動可再生能源的整體發展和電力供應結構轉型。“十八大”提出要推動能源生産和消費革命,發展可再生能源是不可或缺的途徑。光伏和風電已成爲可再生能源和清潔能源的主力。2013年年底,我國風電和光伏發電並網裝機容量分別達到7548萬千瓦和1479萬千瓦,其中2013年新增風電和光伏發電並網裝機容量分別達到1406萬千瓦和1130萬千瓦。由于光伏和風電難以存儲,出力波動性大,難以調度,西部和北部地區均出現程度不同的並網和限制送出問題。2012年全國風電限電比例爲17%,部分地區超過30%,2013年通過外送通道建設和完善電力調度等措施,限電比例有所下降,但全國限電水平仍在10%左右,“三北”地區風電基地限電比例在15-20%甚至更高,光伏風電的進一步發展遇到了原理性的障礙。光熱發電通過技術可行、成本相對低廉的儲熱裝置實現按電力調度要求發電,既可以作爲基礎支撐電源,也具備較爲靈活的調峰能力,能夠成爲未來電網的主力電源;同時,光熱發電與光伏、風電配套建設,能夠顯著緩解出力波動,減少對電網的沖擊。大規模開發光熱發電系統可以緩解“三北”地區的風電、光伏限制出力情況,共同組成全清潔發電系統,大大提高可再生能源在電網電源結構中的比例。

                 
                  二,光熱發電發展潛力巨大。我國太陽能資源豐富,尤其是“三北”地區,土地和太陽能資源能夠滿足光熱發電大規模發展的需要,建設數千萬千瓦至數億千瓦光熱發電裝機,從土地、太陽能、水資源角度測算都可行。光熱發電的發展可以著眼于兩大類市場,一方面是建設配備儲能裝置的大規模光熱電站,以及建設光熱天然氣聯合電站、光熱煤電聯合電站、30萬千瓦及以下煤電機組改造光熱電站等,另一方面是光熱發電的分布式應用,包括在海島、偏遠地區利用光熱發電實現供電、供熱和海水淡化,在有工業用熱需求地區推廣建設光熱熱電聯産、光熱工業蒸汽等。

                 
                  三,大規模發展光熱發電可改善氣候、改良土地。我國“三北”大部分地區光照強,幹旱少雨,土地沙化嚴重,是沙塵暴的主要來源。兆陽光熱的東西軸HLIACS鏡場結構采用了包括架空結構在內的若幹針對性結構設計,可以大幅度減少地面土壤所接收到的輻照量,大幅緩解地面風速,顯著降低地表水分蒸發量,有助于改良土壤,從根本上治理改善沙漠化、鹽堿化土地,並可以在此基礎上進一步開展種植業和畜牧業,可以形成發電、種植、畜牧三業並舉的有利格局,增加“三北”幹旱地區就業機會,有力拉動區域經濟發展。

                 
                  四,發展光熱發電對經濟和相關産業的拉動作用顯著。光熱發電産業鏈的絕大部分環節爲傳統制造業,如建設太陽集熱島需要大量鋼材、玻璃、水泥、儲熱材料等。一個5萬千瓦裝機配套2500兆瓦時儲熱的光熱發電系統,約需要鋼材3萬噸,玻璃1萬噸,混凝土8萬立方米或石材6萬立方米。發展光熱發電可以適度緩解我國相關産業産能過剩問題,推動汽輪機、發電機等我國傳統産業進一步提升,並造就光熱發電系統集成、運行控制等新興産業。因此,光熱發電既是一種清潔能源供應方案,更可以拉動經濟、幫助多項傳統産業軟著陸、推動新興産業的發展。
                 

                 

                 
                關鍵詞: 光熱示範電站

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