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太阳能中高温热利用》八达岭热发电项目
时间:2013-09-04 来源:imsia
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经北京市发展改革委员会核准立项、中国科学院电工研究所开发的八达岭太阳能热发电实验电站示范电站是目前中国唯一在建的兆瓦级电站,也是受到国家科技部“863”计划和“973”计划支持的国家重点项目。这个电站的建造无疑对中国太阳能集热发电的发展具有里程碑式的意义。它不仅开创了第一个兆瓦级的太阳能热发电示范基地,更重要的是它为中国太阳能集热发电的塔式系统提供了一个技术验证和系统集成与控制的平台。由于太阳能热发电的特殊性,后期实地的组装和调试对于整个工程非常重要,因此这样的示范项目对于整个技术转移过程就显得格外必要,并为相关制造厂商提供了一个实地考察其产品生产工艺与质量的平台。该电站中的所有技术和装备都将是完全自主知识产权,譬如高精度、低成本定日镜、过热蒸汽吸热器设计技术、太阳能塔式热发电站集中控制系统、太阳能热发电实验平台等。已申请专利34项。

北京延庆塔式发电系统的有关设计参数为:汽轮机进口温度为390°C、压力2.35MPa。系统采用两级蓄热,包括导热油(350℃)和蒸汽蓄热器(2.5MPa),能够供汽轮机在无日照的情况下,以1MW功率发电1个小时。

 

 北京延庆塔式发电系统

10.2.1项目选址

电站选择在八达岭大浮坨村西,全年日照量2600个小时以上,是北京日照最丰富的地区。其次,为了考验定日镜将来在实际商业化电站(一般选址在沙漠中)的耐用性,电站所处位置也是有名的风口,10米高平均风速5.4米/秒-5.8米/秒,70米高平均风速7.0米/秒-7.1米/秒,风能的年有效发电小时数为1800小时以上。四面由电工所研制的试验用的定日镜,已经在现场安全运行4年多。这个电站的建立,也为国内的其它单位提供了一个验证设备的场所。另外两面为河海大学研制的塔式定日镜,其中一面在安装后不久被风吹倒。

10.2.2项目实际进度

按计划,电站于2006年启动建设,2010年2月完成主塔建设。由于电站所处位置风力极强,而当地冬季天气寒冷,施工的环境非常恶劣。并且定日镜的安装具有严格的精度要求,施工难度较大。为了配合电站运行,计划在基地的北侧建立一个气候预报站,以便对大风、恶劣极端天气进行预警,及时把定日镜调整到安全位置。

2012年7月1日,延庆八达岭1MW塔式光热发电站汽轮发电机平稳通过临界转速;2012年7月17日,电站汽轮发电机达到额定转速;2012年7月22日,电站汽轮发电机首次发电试验成功;2012年8月4日下午,首次带负载运行发电实验成功;2012年8月9日下午13:18分,电站首次全面运行发电实验成功。

作为中国首座太阳能热发电站,参与研发的十一家单位协同攻关,自主完成了太阳能塔式电站的概念设计、初步设计施工设计及设备安装和调试工作,建立起太阳能热发电技术的研发体系和标准规范体系,全面掌握了高精度聚光器、聚光场、直接过热型吸热器、储热和发电单元及系统设计技术,以及总体、光场、机务、仪控和电气设计技术,取得了以光热场耦合直接产生过热蒸汽工艺为代表的一批自主创新成果,编制了太阳能热发电首部国家标准,并实现了100%的设备国产化率。

10.2.3项目经济性评估(粗略)

八达岭电站是一个偏重于技术实验和验证的示范性电站,并不以商业运营为目的,资金来源为国家科技部,中国科学院和北京科委的支持资金。因此它在建造和操作上,不会以经济可行性为出发点,更不会以赢利为考虑。所以如果按照八达岭电站的经济性来作为对未来中国塔式发电的经济评估的模板的话,显然并不合适。因此,这里我们只是对它的造价做个比较粗略的描述和评估。

塔式太阳能集热发电系统的镜场造价占初始投资的最重的份额,一般占投资的50%以上。对于八达岭电站,目前镜场造价已经超出原来预算的12万-13万元/面,总价上升到2000万(包括控制系统、安装费用,线缆等)。电站的1.5MW汽轮机(包括控制系统与发电机)已经完成招标,价格为180万。热交换器和储油系统为150-200万,自己开发研制的储热装置为300万。由于当地政府希望把电站的接收塔,建成一个地标式的建筑,并计划将来可作为旅游项目以进行开发,开放给游人参观。因此在外观设计、建筑造型上都有超乎于普通塔式电站的接收塔的要求。工程造价相应由原来的200万不到,提升到1000万(差价由当地政府出资)。这样计算下来,即便土地成本不计在内(国家划拨),前期的固定资产投资仍高达3800万。

由于太阳能电站目前只是实验阶段,不可能像传统的火电发电那样可以全年全天候地运行。火电一年一般可发电4000小时以上。示范电站预计年发电为2600小时,扣除余弦效应(0.7)等,最终折算成等效发电仅为1300小时,年发电量约130万KW。粗略估算的话,人工费用200万/年(按照20个人,年平均工资10万),运行费等预计150万/年,固定资产旧每年190万(按20年折旧),每年总费用总计540万/年。即便土地成本不计算在内,也不考虑投资回报,电价也接近4.15元。从中也可以看出,太阳能电站的经济性,受到其间歇性发电的负面影响非常大,如果加上有效的储能系统,延长电站发电的等效小时数,其经济性则会得到有效的提高。

后记:

为给广大从业人员一个产业发展参考,为给社会一个全新太阳能热利用概念的科普。历时半年太阳界蓝德智库编写了中国第一本关于中高温太阳能热利用的专业图书,为社会各领域太阳能中高温热利用进行预热。本书内容包括太阳能中高温热利用概述,太阳能中高温热利用现状与前景,太阳能中高温热利用技术,太阳能中温热利用之工业应用、制冷、采暖、干燥、海水淡化,太阳能高温热利用之热发电,太阳能中高温前沿技术与示范案例,国内太阳能中高温热利用先行企业简览等。目前与本书内容相关的技术和应用案例正广泛征集中(QQ:343111354)。预计本书将于6月底出版发行。

 

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