太阳能光热发电技术

佰能是水，顾客是舟；追求卓越，奉献顾客光热发电产业现状及潜力光热电站经济建设光热发电产业介入思路中国可再生能源资源可开发量结论：在可再生能源中，太阳能远远大于其他能源。根据聚光方式的不同，光热发电可分为4种方式：槽式、塔式、蝶式、菲涅尔式。上述四种方式中，槽式和塔式是目前两种主流的光热利用技术。就目前而言，槽式技术更为成熟，塔式技术更具发展潜力。光热发电主要技术路线截至2013年3月，全球太阳能热发电装机容量超过2.8GW。西班牙和美国是主要市场。在西班牙，共有45座太阳能热发电站处于商业化运行的状态，总装机容量达到2053.8MWe，其中槽式电站40座（1972.5MWe）、塔式电站3座（49.9MWe）、菲涅尔式电站2座（31.4MWe）。在美国，处于运行中的太阳能热发电装机容量为525MWe。全球光热电站概述抛物面槽式塔式线性菲涅尔式碟式斯特林槽式槽式光热利用系统的核心设备是中高温真空集热管，槽式电站普遍采用导热油作为传热介质；在以水及熔盐作为介质方面，还存在技术难题。北京佰能蓝天科技有限公司塔式塔式光热系统的核心设备是定日镜场及吸热塔；在传热介质方面，塔式电站可以采用水、导热油及熔盐介质。定日镜集热塔光热发电技术比较优点缺点槽式同步跟踪降低跟踪控制代价，成本低；具有商业化运行经验。中、高温过程，可以蓄热储能、联网发电运行管道系统比塔式复杂得多，热量及阻力损失大，真空管破损更换增加成本。塔式采用高温熔融盐蓄热储能，聚光比高，易达到较高工作温度；接收器散热面积相对较小；技术复杂，投资较大，发电成本高，配套设备还不成熟蝶式热力发电效率高，单台装置可独立运行，也可进行模块化组合，自动化控制性好，维护量少；建设周期短，运行成本低造价昂贵，商业化可行性需要证实。菲涅尔式集热管固定，连接简单，反射镜为平面镜，便于制造与清洗，同时近地安装，风阻小；直接产生蒸汽，参数高；造价相对便宜投运机组少，效率不够高，储能时间较小。国内典型工程案例及公司光热发电吸引了各路资本的关注。业内普遍对光热发电的前景看好，并且兴建了大批电站，典型项目如下：★美国Ivanpah电站（392MW）和新月沙丘电站（110MW）★浙大中控德令哈50MW塔式光热电站★首航节能敦煌10MW塔式光热电站★龙腾太阳能内蒙古乌拉特中旗600米1.6MWth槽式回路★兰州大成200kW槽式光热发电示范项目★中科院电工所1MW塔式光热示范电站美国这两座电站，在光热发电产业发展上具有重要意义。Ivanpah电站为全球最大的光热电站，该电站于2013年12月31日开始首次投入商业运营；CrescentDunes（新月沙丘）为全球最大的熔盐塔式电站，该电站于2014年2月12日开始进入调试阶段。两大电站的建成投运开启了塔式光热发电技术的新纪元，★美国Ivanpah电站（392MW）和新月沙丘电站（110MW）★中科院电工所1MW塔式光热示范电站发电装机容量1.5MW；定日镜场采光面积10,000平米；吸热塔高118米；传热介质为水/蒸汽；储热介质为饱和蒸汽和导热油；2.35MPa,390°C蒸汽轮机发电。2011年7月17日产汽，2012年8月9日发电。★浙大中控德令哈50MW塔式光热电站中控太阳能公司投资建设，总装机容量为50MW，是中国第一座商业化运营的太阳能热发电站。项目场址位于青海省海西州德令哈市西出口太阳能工业园区。项目一期10MW工程于2013年7月5日成功上网发电，并实现连续、稳定运行。★首航节能敦煌10MW塔式光热电站首航光热敦煌10MW熔盐塔式示范项目已完成前期工作，计划于2015年投产。该项目规划装机规模100MW+1*10MW塔式光热电站，一期的1*10MW高温高压凝气式汽轮机发电机组，带15小时熔盐储热，年发电时长5000小时以上。北京佰能蓝天科技有限公司★兰州大成200kW槽式光热发电示范项目该项目规模为各200kW电功率的槽式和线性菲涅尔式光热发电项目；由两组各150m槽式聚光集热回路和两组各96m长线性菲涅尔聚光集热回路构成。项目于2012年5月9日下午并网发电，截止目前示范系统累计发电量已超过50000kWh。★龙腾太阳能内蒙古乌拉特中旗600米1.6MWth槽式回路该项目为常州龙腾太阳能热电设备有限公司建设的槽式示范回路；2013年6月，该示范回路实现了商业电站典型工况下的稳定运行，到目前为止已连续运行一整年。★光热电站投资根据相关资料显示，每兆瓦投资在2000万元以上，发电成本大于1元/度。我国光热示范电站电价有可能为1.38元/度。地理位置、气候条件、融资模式、技术选择，系统设计等不同，都会影响太阳能热发电站的初始投资成本。再加上我国光热发电刚刚起步，所以目前尚无权威的电站投资及运营成本数据。我们选取了三个案例来介绍光热电站的投资：●西班牙50MW槽式光热电站建设成本●中国50MW槽式太阳能热发电站（模拟测算数据）●中控太阳能德令哈10MW塔式光热电站投资数据★西班牙50MW槽式光热电站一个典型的50MW无蓄热槽式热发电站中，太阳能场在总承包成本中所占比例超过40%，导热油及其相关系统占据了不到20%，而传统的常规岛部分包括蒸汽发电循环、电气、控制及其他辅助系统仍然占据接近25%的比例。西班牙50MW槽式无储热太阳能光热电站总承包成本详表★中国50MW槽式太阳能热发电站（模拟测算数据）克林顿基金会气候行动（CCI）团队以一个在中国的50MW槽式太阳能热发电站为典型案例，对其均化发电成本（LCOE）进行了计算和模拟分析。案例太阳能热发电站位于中国内蒙古自治区鄂尔多斯地区，电站规模50MW，带4小时储热，电站运行寿命为25年。案例电站一次性初投资估计约为14.56亿元人民币，相当于单位造价29,119元/千瓦。★中控太阳能德令哈10MW塔式光热电站投资数据该项目预计总投资9.96亿元，为50兆瓦塔式光热发电项目。一期10兆瓦采用DSG技术，总投资额2.1亿元，包括与50兆瓦装机配套的公用设施建设。该工程共建设6个热功率为40MW的镜场和吸热塔，1套熔融盐蓄热系统，1套蒸汽发生器系统，1套汽轮发电机系统以及辅助发电系统；全场共设置定日镜217440面，每个镜场设置36240面，每面镜子2平米；吸热塔高度80m。光热业务拓展思路上述的不确定投资在于光热资源及光热系统的投资。我国光热资源分布不均，暂且借用年日照小时数这个量化指标来描述这个问题。日照时数是指太阳每天在垂直于其光线的平面上的辐射强度超过或等于120W/m2的时间长度。中国年平均日照时数的分布形势是东南少而西北多，从东南向西北增加。大致秦岭淮河以北和青藏、云南高原东坡以西的高原地区年平均日照时数都在2200小时以上；光热业务拓展思路青岛、兰州一线，即北纬36°以北地区，除了东北的北部和东部以外，日照时数都在2600小时以上。锡林浩特、呼和浩特、银川、西宁、拉萨一线以西北的内陆地区，年平均日照时数普遍在3000小时以上，是中国日照最多的地区。序号城市日照小时数最大月份最小月份1宁夏石嘴山3084小时2月份；222小时6月份：304小时2河北石家庄2400小树3安徽马鞍山2100小时1月份：145小时8月份：241小时4广西柳州1635小时我国(1975-2004)气候平均太阳能资源分布图