中国能建西北院设计的努奥三期150MW塔式光热电站工程创新点及设计亮点

时间:2020-06-19 09:09来源:中国能建西北院
  近日,由中国电建集团山东电力建设第三工程有限公司和Sener联合体总承包,中国能建规划设计集团西北院(简称西北院)参与设计的摩洛哥努奥三期150MW塔式光热电站项目,荣获2019年度电力行业优秀工程设计一等奖、2020年度中国电力优质工程奖。
努奥三期项目全景图
  今天,就让我们一起走进摩洛哥努奥三期150MW塔式光热电站了解该项目的厉害之处吧~~~
  项目介绍
  摩洛哥努奥三期150MW塔式光热电站项目位于摩洛哥东南部瓦尔扎扎特市努奥太阳能发电园区,是“一带一路”重大工程项目,是中国公司首次在海外承建的光热工程。努奥三期项目的投运每年可为摩洛哥电网输送约5.3亿千万时的清洁电力,在为超过100万户摩洛哥家庭提供清洁能源的同时,还可将富余电能输送欧洲,彻底改变摩洛哥电力长期依赖进口的局面。
  西北院负责全厂的土建设计、发电单元及全厂辅助系统的设计工作。项目于2015年5月正式开工建设,至2018年10月20日顺利完成可靠性运行试验,获得业主的验收证书并正式投运。本项目获得摩洛哥五星质量奖、五星安全奖。
  众志成城,集智攻关
  本项目的基本设计工作开始于2015年6月,同年10月完成基本设计并通过审查。详图设计开始于同年12月,至2016年12月完成施工图。基本设计历时3个月,详图设计历时1年。设计标准采用ASME、IEC、IEEE、ACI、NFPA、ASHRAE等国际标准及摩洛哥当地标准。
摩洛哥光热项目设计攻关组
  在2015年努奥三期项目设计工作开展伊始,国内设计单位还没有大型成熟的商业化塔式熔盐电站的设计经验。为了克服项目设计范围广、规范差异大、协同作业多、无借鉴经验等诸多难题,西北院成立项目攻关团队,研究用于光热技术的新技术、新工艺、新材料,并通过采用仿真试验及风洞试验手段优化工程设计,提出最合理的设计方案,做到了系统设计先进合理,既节约投资,又保证运行安全可靠。摩洛哥努奥光热项目设计攻关团队在2016年获得中国能建“先进班组”称号。
荣获中国能建“先进班组”称号
  工程及设计创造多个全球之最
  ◎ 全世界单机容量最大的塔式光热电站
  在2015年西北院开展设计之前,国内设计院均没有大容量塔式熔盐光热电站的设计经验,国内外也无相关塔式光热电站的相关标准及规范。
  光热机组单机容量越大,在一定的储热时长下,相应的镜场面积就越大,吸热器的安装高度就越高。本工程的镜场面积约为132万m²,吸热塔高度为243m。为了保证7.5小时的储热时长,本工程设置大尺寸冷、热熔盐罐,熔盐罐内部直径为41.3m,顶高14m。
冷、热熔盐罐
  ◎ 全世界首个采用电涡流调频质量减震器的吸热塔
  结合本工程的基本设计条件以及吸热塔结构的特点,在符合当地抗震设计规范要求的前提下,考虑到本工程的大风压情况,以及对吸热塔顶位移要求高的工艺条件,结合美国规范,通过调研分析、不同阻尼比的风洞试验研究、仿真计算,创造性地在吸热塔内顶部设置电涡流调谐减震器(TMD),以减少结构在风荷载作用下的动力响应,确保吸热塔在风荷载作用下的安全性和运行的可靠性,同时有效减少了土建工程量。
吸热塔
  ◎ 采用全世界反射面积最大的及首个采用双液压控制定日镜
  本工程定日镜共7400面,采用HE 54型定日镜,每个定日镜由54个反射镜面模块组成,每个定日镜面积为178㎡,是目前商业化应用最大尺寸的定日镜。
  HE 54型定日镜主要结构为“T”字形镀锌钢框架,它给反射镜面提供支撑。HE 54型定日镜的跟踪运动是依靠液压执行机构来实现的,以此来调整方位角和高度角。HE 54型定日镜是全球首个采用双液压控制的商业定日镜,对于降低驱动部分成本有明显作用。
HE 54型定日镜
  全世界首个采用预应力混凝土结构设计的定日镜基础
  在定日镜基础设计中,定日镜支柱及基础的设计不仅要满足承载力极限状态下的强度要求,还需要满足正常工作状态下的刚度要求,即保证支柱顶部的转角能满足定日镜在正常工作状态下的对焦要求,此转角限值要求较高。本工程定日镜支柱及基础采用植入式桩柱一体预制混凝土管桩,充分利用了混凝土结构刚度大的特点,设计方案简化了施工工序,节省了工期,降低了工程造价。
  工程创新点及设计亮点
  1、本工程厂址常年环境温度较高,工艺设备有条件室外布置。对于汽水系统的主、辅机设备根据系统流程、按功能分区采用汽轮发电机带罩壳独立布置+给水加热器系统室外岛式布置。布置方案相对灵活,很好地适应了塔式光热电站动力区的总平面布置要求。因地制宜,节约了工期,降低了项目投资。
汽轮机带罩壳独立布置和给水加热器系统室外岛式布置
  2、创新性开展了光热电站发电单元控制逻辑及组态图设计及研究工作,编制了适合于光热电站发电单元的控制策略,提出了适合于光热电站发电单元控制逻辑图及组态图设计的流程及方法,并在西班牙DCS设备厂及项目现场进行了逻辑组态输入及调试工作,最终顺利投入生产运行。
发电单元控制逻辑及组态图设计
  3、项目采用引风式直接空冷系统,具有更好的吸风条件,使得空冷平台高度降低,有助于减小热风回流影响,降低投资。
引风式直接空冷系统
  4、工程设计过程中,采用精细化全专业的三维设计,包括主厂房、辅助厂房、地下设施的三维设计。下至管径为1英寸的工艺管道均在PDMS中规划、走线,使现场施工工作可以做到所有管道按图施工,提高安装效率。
三维设计
  5、辅机冷却采用了湿式表面式冷却系统,该系统为辅机设备冷却提供闭式冷却水,同时起到浓缩开式冷却工质,减少排入蒸发塘废水水量的作用。
  6、本项目充分考虑地域、民族及宗教信仰以及电站所处环境对建筑色彩的要求,采用似赭石色的“瓦尔扎扎特红”为主色调,点缀以冰灰色门窗、百叶等构件,使厂区建筑同周围环境有机融合,相得益彰。
“瓦尔扎扎特红”主色调
  西北院按期保质保量完成了本工程的设计工作,机组点火、冲转、并网一次成功,满足了EPC合同要求,机组验收试验及各项经济指标验证了项目设计的先进性及科学性。机组自运行以来各项指标优异,发电量及储能能力均超出预期值,设计工作得到业主、总包方及咨询方的好评与肯定。
  依托摩洛哥努奥三期项目,西北院在光热领域共参编专著2项、发表学术论文18篇、获得授权专利32项(其中发明专利6项)、主编及参编标准18项(其中国际标准1项、国家标准2项、行业标准13项、团体标准2项)、获得电力行业专有技术9项、获得各类奖励11项。
  通过努奥三期项目的实施,西北院积累了光热领域大量设计经验,基于努奥三期项目的设计理念,推进了国内第一批光热发电示范项目的发展,提高了国内光热发电设计水平!
  延伸阅读:中国电力优质工程
  中国电力优质工程每年开展一次评审活动,由中国电力建设企业协会负责组织实施,按网络申报、现场复查、会议评审、审定批准等程序进行。获奖工程均符合国家能源建设发展理念,工程建设质量的综合指标达到国内同期、同类先进水平。中国电力建设企业协会本着优中选优的原则,从中国电力优质工程项目中,推荐具有代表性的工程,申报国家级优质工程奖。 

注:本文章转载自中国能建西北院,不代表本网观点立场。

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