1.58亿度!青海中控德令哈50MW光热电站超额达产

时间:2022-08-08 08:38来源:国家光热联盟
  青海中控德令哈50MW光热电站运行数据如约而至,自2021年8月6日(汽轮机完成整改后)至2022年8月5日,电站完整年度累计实际发电量1.58亿kWh,达到年度设计发电量(1.46亿kWh)的108%,创下全球同类型电站最高运行纪录。
■ 图1:电站最近12个月发电量数据(其中:2021年8月1日至5日因整改而未发电,2022年8月1日至5日累计发电为278.24万kWh)
  自上月5日提前一个月完成年度设计发电量后,电站继续保持良好运行状态,虽然近一个月电站所在地天气欠佳,经历了多日连续阴雨天及沙尘暴天气,其中有7个阴雨天未能聚光集热,沙尘暴影响发电量约150万kWh,但仍然实现了完整年度累计发电量1.58亿kWh的优秀运行业绩,成为全球首个年度实际发电量超过年设计发电量的塔式熔盐储能光热电站。
  光热电站系统复杂,影响其达产的因素包括系统设计、系统性能、设备可靠性、运行优化水平等多个方面,电站发电容易但实现达产并不简单。那么青海中控德令哈50MW光热电站达产的背后,究竟藏着哪些“秘密武器”?

  1 各系统最优化匹配,提高系统整体运行效率

  聚光集热系统、储换热系统与发电系统之间的匹配度,是决定光热电站性能表现的前提。而光热电站设计时需要综合考虑多个因素,以提升各系统效率并降低投资成本。可胜技术自主研发的电站设计软件,可根据不同边界条件,通过大数据计算与反复迭代,实现各个系统的最优化匹配。

  2 高效率聚光集热系统,保障电站集热量与发电量

  聚光集热系统的性能(效率),是决定光热电站性能表现的基础。而聚光精度直接决定着聚光集热系统的效率,进而影响光热电站的效率及发电量。可胜技术通过应用自主研发的高精度智能定日镜、高效校正系统、镜场控制系统等产品,并优化镜场布置方法及吸热器结构工艺设计,大幅提升聚光集热系统效率。
  01 优化的镜场设计方法  
  可胜技术的专用镜场设计软件,是全境场高效率的基础。
  ◎ 优化原则:从吸热器视角看镜场——无遮挡
  ◎ 镜场效率比传统辐射布置提高约1.5%
  土地利用率比传统辐射布置提高约2.5%
  02 高精度智能定日镜  
  可胜技术自主研发的高精度智能定日镜产品,具备高面型精度及跟踪精度,可将太阳光精准的反射到吸热器的指定位置,提高光斑质量,减少吸热器上的能量溢出,有效提高光电转化效率,从而提高光热电站的发电量。
  03 高效全自动校正技术  
  镜场的定期校正对保证聚光精度非常重要。可胜技术采用的基于机器视觉的自动校正方案,校正效率比传统的白板校正方案提高25倍,且可实现自动循环校正,无需操作人员值守。
  ◎ 电站建设期:
  由于定日镜的安装存在偏差,需要在投运前对全场定日镜进行一次校正,通过采用可胜技术的校正系统,可大幅降低镜场校正时间,从而缩短项目调试工期;同时,由于定日镜安装过程无需精确定位、测量偏差,也可大幅降低安装成本。
  ◎ 电站投运后:
  因定日镜基础沉降变化,以及受到风速、温度等外部环境影响会导致定日镜精度发生变化。可胜技术的校正系统可对正在运行的镜场进行高频率的周期性校正,保证全场定日镜全生命周期始终处于最佳精度水平。
  04 高度集成的控制技术  
  可胜技术依托在控制系统领域近30年的积累,自主研发的镜场控制系统,可实现大规模定日镜场的集群控制,在保证电站聚光集热系统安全稳定运行的同时,大幅提升光资源利用率,进而提升电站发电量水平。
  ◎ 控制系统软硬件完全自主研发,镜场控制系统、吸热器控制系统、全厂DCS等深度耦合,控制连锁,实现了主要运行过程的全自动控制;
  ◎ 移植DCS控制系统的成熟理念,控制系统服务器、供电、网络多重冗余;
  ◎ 功能强大的控制系统,保证全境场精准追日,减少光斑溢出,同时保证吸热器表面能量均匀。
  05 高效高安全性吸热器  
  以熔盐作为运行工质的熔盐吸热器,面临着高温、高低温变化频繁剧烈、腐蚀性环境等恶劣工况。为此,可胜技术从多个方面进行优化设计,以保证熔盐吸热器的安全、高效运行。
  ◎ 材料选择:进口高镍合金管材,耐高温、腐蚀、热应力、热疲劳;高吸收率涂层,提高光资源吸收率;
  ◎ 结构设计:柔性结构,耐热应力、热疲劳;模块化工厂预制,避免现场加工,保证吸热器性能,提高安装效率;
  ◎ 控制系统:镜场控制保证吸热器表面温度均匀,吸热器控制系统与镜场控制系统深度耦合,连锁控制,减少热冲击;
  ◎ 防冻堵:优化内部管道结构,减少冻堵工况发生;吸热器表面能量实时监控,随时监测表面温度变化,及时发现冻堵;自动化盐控制系统,在冻堵工况下利用镜场能量快速化盐、疏通。
  06 可胜技术聚光集热系统的综合优势
  1.高精度智能定日镜+高效全自动校正系统+高度集成的镜场控制系统,保证了全镜场在全生命周期的聚光精度;
  2.高精度聚光与高效吸热器带来整个聚光集热系统的高效率;
  3.高效率的聚光集热系统,为电站的集热量、发电量提供保障。
  可胜技术在聚光集热系统方面的能力与水平得到了行业的广泛认可,牵头编制IEC国际标准《太阳能光热发电站镜场控制系统》,以及两项国家标准《塔式太阳能光热发电站集热系统技术要求》、《塔式太阳能光热发电站定日镜技术要求》。

  3 可靠的熔盐储换热系统,保证电站高品质发电

  可胜技术深入研究熔盐系统的特性,自主研发的熔盐储换热系统工艺包优化技术,大幅提高了专项设备的可靠性及可用性。
  ◎ 对熔盐储罐采用独特的结构设计,可在提高承载能力的同时减少散热损失;对储罐内部采用均流设计,大幅提高了储罐本体的可靠性;
  ◎ 对熔盐换热器采用了全球首创的双列设计方案,并对换热器本体结构做了大量的优化设计,大幅提高了设备的可用性;同时也可以实现大范围、快速变负荷,实现了比传统火电更优的负荷调节深度和速度;
  ◎ 对熔盐泵与管道及平台联合设计,攻克熔盐泵高温环境下耐磨损设计、熔盐阀门密封设计等技术难题。

  4 核心设备可靠可控,确保电站稳定运行

  关键设备的可靠性,是影响光热电站运行表现的重要因素。
  01 聚光集热系统核心设备设计与制造全程自主可控
  ◎ 反射镜、焊接件、钣金件、电控部件等核心设备全部采用自动化生产装置,配置专用工装,保证生产制造过程质量的一致性;
  ◎ 自动镜体组装线,PLC人机交互控制,工件自动上料、自动定位、自动工序间流转,在线检测,避免不合格品流出。
  02 熔盐储换热系统设备集成优化
  可胜技术与各设备厂家紧密合作,深度参与设备设计及制造安装过程,掌握了设备关键性能及控制要点,形成了完整的熔盐储换热系统设备质量控制流程,保证了关键设备的运行可靠性。
  03 核心设备可靠性已经得到验证
  ◎ 国内最多的应用业绩:三个塔式光热发电项目,最长近10年的应用;
  ◎ 严酷应用环境考验:高海拔(3000米以上)、高寒(最低-37℃)、大风沙。

  5 全自动运行系统,实现最佳运行策略

  光热电站运行优化的核心是在吸热器安全稳定运行的前提下,最大限度提高光资源利用率。
  Q 关键问题
  ◎ 云是影响电站集热量、发电量的重要因素,例如德令哈现场有云天一年超过200天。来云情况下如何选择运行策略?
  ◎ 继续运行:可能导致吸热器表面温度不均,影响安全运行。
  ◎ 关场疏盐:对运行人员来说是最”安全“的选择,但会造成光资源浪费,并且云过后重新启动需要对吸热器和管道进行预热。
  A 解决方案
  ◎ 云预测系统:通过云识别和云运动跟踪,实现了30分钟以内的DNI预测功能,帮助运行人员选择最佳运行策略;
  ◎ 镜场能量调度系统:通过全境场能量统一调度,实现来云情况下吸热器表面能量均匀分布,不发生表面温度巨变,尽量避免关场、疏盐,从而实现对光资源的最大限度利用。
  01 聚光集热全自动运行系统  
  为提升系统运行稳定性和安全性,可胜技术自主研发的聚光集热系统自动化运行软件实现了对聚光集热系统主要运行过程的全自动控制和一键启停,降低人为因素导致的系统效率下降和设备运行风险。 
  ◎ 气象系统、云监测系统、红外系统与镜场控制系统深度耦合,实现来云等复杂工况自动运行策略;
  ◎ 异常工况自动化:吸热器堵管自动检测及处理、超温安全防护、断电安全连锁等。
  02 云预测系统  
  国内首创的云预测系统,具备云识别和运动跟踪功能,实现了30分钟以内的DNI预测功能。
  03 聚光集热系统仿真平台  
  运行模拟:
  吸热器、镜场等关键设备仿真,支持吸热器壁面温度分布数据模拟;
  系统预热、升温、运行、停机全流程仿真;
  运营数据输出功能。
  培训操作:
  与项目现场实际运行的软件平台保持一致,提升操作培训效果;
  教师站和学员站的交互配合,实现在线考核功能。
  故障模拟:
  故障发生后的操作模拟和连锁保护;
  帮助运行人员制定故障处理预案,缩短故障处理时间。
  04 定日镜自动清洗车  
  光热电站保持定日镜镜面清洁度非常重要。可胜技术创新性的全自动无人驾驶清洗车,具备自动导航、水洗/干洗功能,可大幅度提高镜场清洗效率,保证镜面清洁度,并降低运营成本。

  总结

  比照国内外同类型光热电站参差不齐的运行表现,我们应该认识到光热电站“建成容易、达产不易”的特点。对于一座投资十数亿乃至数十亿的光热电站而言,能否如期达到设计发电量,是决定项目业主能否取得预期收益的前提。因而在选择光热电站的关键技术来源与核心设备时,既往业绩的运行表现,也应该是业主方考虑的首要因素。
  青海中控德令哈50MW光热电站优异运行表现的背后,是可胜技术在塔式光热发电领域多年的潜心研发与工程实践,是我们在设计优化、系统性能、设备可靠性、运行策略等多个方面长期的投入与积累,充分证明我们自主研发的塔式光热发电技术的先进性、成熟性与可靠性。
  在当前“风、光、热”大基地项目大力推进的形势下,可胜技术将依托在青海中控德令哈50MW光热电站建设、运行过程取得的宝贵经验,服务广大项目业主,以先进的技术方案、成熟可靠的核心产品、完善的运行支持服务,为项目业主创造价值。
  项目介绍
  青海中控德令哈50MW光热电站,是国家首批光热发电示范项目之一,装机容量50MW,配置7小时熔盐储能系统,镜场采光面积54.27万平方米,设计年发电量1.46亿kWh,每年可节约4.6万吨标准煤,同时减排二氧化碳气体约12.1万吨,具有良好的经济效益与社会效益。电站采用浙江可胜技术股份有限公司自主研发并完全拥有知识产权的塔式熔盐光热发电核心技术,95%以上的设备实现了国产化。电站运行表现已通过德国独立工程咨询公司Fichtner的完整技术评估,认定其技术已达到全球同类电站最先进水平。

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