镜场节省15%-20%投资?龙腾光热槽式光热发电技术的产业化推动和研发展望

时间:2019-09-12 15:52来源:国家光热联盟
  8月20日,在由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会、中国可再生能源学会,中国电机工程学会共同举办,国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、浙江中控太阳能技术有限公司共同承办的2019第五届中国太阳能热发电大会上,常州龙腾光热科技股份有限公司(简称龙腾光热)全球销售总监张磊作了题为“示范阶段光热发电行业的产业化推动和研发展望”的主题报告。他通过风电光伏产业的成本发展路径,光热度电成本现状及趋势预测,及中国光热发电“产业化和规模化”现状分析认为,中国光热发电行业目前处于产业化初期和投入期的状态,其规模化和降本优势目前还没有完全体现,但各个板块供应链已经初步形成,因此,通过产业化、规模化和技术创新三个途径,光热发电降成本的空间非常大。
图:龙腾光热全球营销总监张磊作主题报告
  风电光伏产业的成本发展路径
图:风电光伏标杆电价与新增装机量对比
  光伏和风电的标杆电价,在过去十一二年时间从一个较高的电价到了比较低的水平,其降成本是通过产业化、规模化、技术创新3个途径来实现的。
图:光热度电成本现状及趋势预测
  截止2018年底,中广核德哈50MW槽式电站、首航节能敦煌100MW塔式电站和青海中控德令哈50MW塔式电站运行良好,基本达到预期目标;今年还将有乌拉特中旗100MW电站、兰州大成敦煌50MW电站、中电哈密50MW电站、青海共和50MW电站、鲁能海西州50MW电站等即将投入运行。
图:国家首批太阳能热发电示范项目进展情况
  中国光热发电行业目前处于产业化初期和投入期的状态,其规模化和降本优势目前肯定还没有完全体现,但各个板块供应链已经初步形成。
  光热发电通过“技术创新”降成本的方向
  目前,光热发电通过技术创新降本几个主要方向是,提高温度、提高集热效率以及提高光电效率,更低成本的材料使用,更少的人工成本(节省建安费用),把单机容量进一步扩大等;在我们看来,后续的示范项目中电站容量就不止50MW,迪拜950MW光热光伏混合项目已经做到200MW的单体电站了。
  下面以槽式光热发电技术为例进行分析:
  首批光热发电示范项目示范成果还是很显著的,同时降本的空间也是巨大的。那么,目前占全球80%装机容量的槽式光热发电技术,未来降本空间在哪里呢?我们认为主要在集热场,集热场是降本关键。集热场里又有3个主要的核心:集热管、聚光器、整体集热场技术解决方案。我想围绕这三部分来分析龙腾光热在集热管、聚光器及槽式光热发电打磨整体解决方案方面进行的产业化、规模化的推动。
图:龙腾光热概况
  龙腾光热成立于2009年,今年是第10年,目前我们有大概450名员工,在首批示范项目中我们有两个项目一共150MW。公司成立之初聚焦于真空集热管研发与生产,后来逐步扩展到集热器支架研发和生产。同时做集热器设计,以及集热场整体解决方案;业务范围遍及分布式太阳能热利用领域的研发创新和产业推广,分布式太阳能冷热电联供系统等领域。
  一、集热管
  1、生产能力
图:龙腾光热一期工厂
图:龙腾光热二期工厂
  目前,龙腾光热有两条完整的集热管生产线,一期的工厂生产线有年产8万支产能,2014年上线;二期工厂生产线现扩展为24万支产能;总的年产能超过30万支。二期工厂建设和调试基本上都已经完成了,现在有一部分订单在二期工厂开始生产。
  2、规模化供货能力
图:供货乌拉特中旗示范项目的集热管
  在规模化供货方面,对于内蒙古乌拉中旗100MW项目,龙腾光热供应超过5万支集热管,目前基本接近完成,还有两三千支余量在进行中。
  3、技术创新
图:90mm大口径+导热油介质集热管
  在集热管的技术研发方面,龙腾光热也为不同的项目、不同的客户提供了各种不同的定制集热管产品。针对有些项目的特殊需求,也能为这类客户开发了基于碳钢管集热管,包括空气稳定镀膜集热管,不带玻璃真空的,可以直接在空气中使用,以及常规带玻璃真空夹层的集热管。
图:碳钢材质+水介质集热管
图:供货印度NTPC项目集热管参数(不锈钢材质+水介质)
  此外,如果有条件对水质进行处理软化和去离子处理,我们可以做高壁厚不锈钢DSG真空管。上图即是龙腾光热为印度光能互补项目做的基于不锈钢材质,TP321材料的厚壁集热管。
  在高温熔盐管方面,龙腾光热2014年为西班牙Puerto Errado 1菲涅尔试验电站提供了40支运行温度高达550℃的熔盐管,现今运行良好;去年为巴西一个项目提供了226支的熔盐管,这款熔盐管的参数是80毫米的口径,4.5米的长度。
图:供货高温熔盐集热管的西班牙Puerto Errado 1菲涅尔试验电站
图:供货集热管的巴西项目
  龙腾光热的生产线具备相当程度的兼容性,能在短期内完成调试和交货;对于集热管各类项目需求、技术需求,生产线都能相当程度地适应。
  二、聚光器支架的规模化生产
  龙腾光热的聚光器支架已经储备了目前大约5万吨年产能的生产规模,相当于110MW每年的产能,同时配套了非常关键的40万吨年产的镀锌配套能力。值得一提的是,龙腾的聚光器具备全组件制造能力,也就是这个支架上所有的部分都在我们的制造体系框架内,我们采用先进的焊接设备,以及自动焊、机器人焊,确保高精度的制造能力。
图:为乌拉特中旗100MW示范项目备货
  目前实现规模化供货的是内蒙古100MW的槽式项目,整个352条回路所有的结构支架目前正在生产和交付中。
图:乌拉特中旗示范项目现场
  乌拉特中旗导热油槽式100MW光热发电项目建设进展顺利,争取在今年内发电。
  三、集热场整体解决方案的技术创新
  对于整个槽式集热场未来的思考,我们认为槽式技术一是成熟,二是它的潜力还远没有到尽头,还是有很多可挖掘的潜力。以迪拜950MW光热光伏混合项目为例,用了8米多开口的大槽;我们认为未来槽式光热发电技术还会朝着更大口径集热管、配合更高温度的介质方向发展。
  通过这种方式可以增加回路的面积,整个效率得到进一步提升,回路的介质流量得到提高,同时在材料使用、人工使用、安装成本、基建成本、功耗所有这些方面都能够进一步压缩降低成本。
  为此,龙腾光热在2015年就做了大口径集热管样品,现在90管也大批量生产。而在大槽方面,龙腾光热与德国SBP合作研发正在进行下一代大开口集热管研发。
图:硅油介质的技术创新
  在更高温介质方面,龙腾光热在甘肃玉门示范项目上打算投入使用德国WACKER化学公司一起研发了一款硅基导热油。
  2016年4月,龙腾光热完成了在内蒙古600米标准示范回路的升级改造,用WACKER的Helisol 5A的硅油,设计最高运行温度是425℃,低温在零下三四十度。通过三年多的运行测试,并进行非常详细和科学的性能跟踪,取样、化验、成分分析,目前来看在425℃长期运行情况下表现非常稳定。
  为实现推动光热技术普及造福人类家园的企业使命,龙腾光热将结合“大槽+大集热管+硅油”进行下一个阶段的项目,设计镜场部分可以节省至少15%-20%的投资,作为相对安全、稳定推动的阶段性目标。谢谢大家!

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