青海中控德令哈50MW光熱電站運(yùn)行數(shù)據(jù)如約而至，自2021年8月6日（汽輪機(jī)完成整改后）至2022年8月5日，電站完整年度累計(jì)實(shí)際發(fā)電量1.58億kWh，達(dá)到年度設(shè)計(jì)發(fā)電量（1.46億kWh）的108%，創(chuàng)下全球同類型電站最高運(yùn)行紀(jì)錄。

■ 圖1：電站最近12個(gè)月發(fā)電量數(shù)據(jù)（其中：2021年8月1日至5日因整改而未發(fā)電，2022年8月1日至5日累計(jì)發(fā)電為278.24萬kWh）

 

自上月5日提前一個(gè)月完成年度設(shè)計(jì)發(fā)電量后，電站繼續(xù)保持良好運(yùn)行狀態(tài)，雖然近一個(gè)月電站所在地天氣欠佳，經(jīng)歷了多日連續(xù)陰雨天及沙塵暴天氣，其中有7個(gè)陰雨天未能聚光集熱，沙塵暴影響發(fā)電量約150萬kWh，但仍然實(shí)現(xiàn)了完整年度累計(jì)發(fā)電量1.58億kWh的優(yōu)秀運(yùn)行業(yè)績，成為全球首個(gè)年度實(shí)際發(fā)電量超過年設(shè)計(jì)發(fā)電量的塔式熔鹽儲能光熱電站。

 

 

光熱電站系統(tǒng)復(fù)雜，影響其達(dá)產(chǎn)的因素包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)性能、設(shè)備可靠性、運(yùn)行優(yōu)化水平等多個(gè)方面，電站發(fā)電容易但實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)并不簡單。那么青海中控德令哈50MW光熱電站達(dá)產(chǎn)的背后，究竟藏著哪些“秘密武器”？

 

01

各系統(tǒng)最優(yōu)化匹配

提高系統(tǒng)整體運(yùn)行效率

聚光集熱系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)之間的匹配度，是決定光熱電站性能表現(xiàn)的前提。而光熱電站設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮多個(gè)因素，以提升各系統(tǒng)效率并降低投資成本?？蓜偌夹g(shù)自主研發(fā)的電站設(shè)計(jì)軟件，可根據(jù)不同邊界條件，通過大數(shù)據(jù)計(jì)算與反復(fù)迭代，實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化匹配。

 

02

高效率聚光集熱系統(tǒng)

保障電站集熱量與發(fā)電量

聚光集熱系統(tǒng)的性能（效率），是決定光熱電站性能表現(xiàn)的基礎(chǔ)。而聚光精度直接決定著聚光集熱系統(tǒng)的效率，進(jìn)而影響光熱電站的效率及發(fā)電量?？蓜偌夹g(shù)通過應(yīng)用自主研發(fā)的高精度智能定日鏡、高效校正系統(tǒng)、鏡場控制系統(tǒng)等產(chǎn)品，并優(yōu)化鏡場布置方法及吸熱器結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)，大幅提升聚光集熱系統(tǒng)效率。

  優(yōu)化的鏡場設(shè)計(jì)方法  

可勝技術(shù)的專用鏡場設(shè)計(jì)軟件，是全境場高效率的基礎(chǔ)。

• 優(yōu)化原則：從吸熱器視角看鏡場——無遮擋

• 鏡場效率比傳統(tǒng)輻射布置提高約1.5%

• 土地利用率比傳統(tǒng)輻射布置提高約2.5%

 

  高精度智能定日鏡  

可勝技術(shù)自主研發(fā)的高精度智能定日鏡產(chǎn)品，具備高面型精度及跟蹤精度，可將太陽光精準(zhǔn)的反射到吸熱器的指定位置，提高光斑質(zhì)量，減少吸熱器上的能量溢出，有效提高光電轉(zhuǎn)化效率，從而提高光熱電站的發(fā)電量。

 

  高效全自動校正技術(shù)  

鏡場的定期校正對保證聚光精度非常重要?？蓜偌夹g(shù)采用的基于機(jī)器視覺的自動校正方案，校正效率比傳統(tǒng)的白板校正方案提高25倍，且可實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)校正，無需操作人員值守。

電站建設(shè)期：

由于定日鏡的安裝存在偏差，需要在投運(yùn)前對全場定日鏡進(jìn)行一次校正，通過采用可勝技術(shù)的校正系統(tǒng)，可大幅降低鏡場校正時(shí)間，從而縮短項(xiàng)目調(diào)試工期；同時(shí)，由于定日鏡安裝過程無需精確定位、測量偏差，也可大幅降低安裝成本。

電站投運(yùn)后：

因定日鏡基礎(chǔ)沉降變化，以及受到風(fēng)速、溫度等外部環(huán)境影響會導(dǎo)致定日鏡精度發(fā)生變化?？蓜偌夹g(shù)的校正系統(tǒng)可對正在運(yùn)行的鏡場進(jìn)行高頻率的周期性校正，保證全場定日鏡全生命周期始終處于最佳精度水平。

 

  高度集成的控制技術(shù)  

可勝技術(shù)依托在控制系統(tǒng)領(lǐng)域近30年的積累，自主研發(fā)的鏡場控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定日鏡場的集群控制，在保證電站聚光集熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，大幅提升光資源利用率，進(jìn)而提升電站發(fā)電量水平。

• 控制系統(tǒng)軟硬件完全自主研發(fā)，鏡場控制系統(tǒng)、吸熱器控制系統(tǒng)、全廠DCS等深度耦合，控制連鎖，實(shí)現(xiàn)了主要運(yùn)行過程的全自動控制；

• 移植DCS控制系統(tǒng)的成熟理念，控制系統(tǒng)服務(wù)器、供電、網(wǎng)絡(luò)多重冗余；

• 功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，保證全境場精準(zhǔn)追日，減少光斑溢出，同時(shí)保證吸熱器表面能量均勻。

 

  高效高安全性吸熱器  

以熔鹽作為運(yùn)行工質(zhì)的熔鹽吸熱器，面臨著高溫、高低溫變化頻繁劇烈、腐蝕性環(huán)境等惡劣工況。為此，可勝技術(shù)從多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證熔鹽吸熱器的安全、高效運(yùn)行。

• 材料選擇：進(jìn)口高鎳合金管材，耐高溫、腐蝕、熱應(yīng)力、熱疲勞；高吸收率涂層，提高光資源吸收率；

• 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：柔性結(jié)構(gòu)，耐熱應(yīng)力、熱疲勞；模塊化工廠預(yù)制，避免現(xiàn)場加工，保證吸熱器性能，提高安裝效率；

• 控制系統(tǒng)：鏡場控制保證吸熱器表面溫度均勻，吸熱器控制系統(tǒng)與鏡場控制系統(tǒng)深度耦合，連鎖控制，減少熱沖擊；

• 防凍堵：優(yōu)化內(nèi)部管道結(jié)構(gòu)，減少凍堵工況發(fā)生；吸熱器表面能量實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)監(jiān)測表面溫度變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)凍堵；自動化鹽控制系統(tǒng)，在凍堵工況下利用鏡場能量快速化鹽、疏通。

 

 可勝技術(shù)聚光集熱系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢

 

1. 高精度智能定日鏡+高效全自動校正系統(tǒng)+高度集成的鏡場控制系統(tǒng)，保證了全鏡場在全生命周期的聚光精度；

2.高精度聚光與高效吸熱器帶來整個(gè)聚光集熱系統(tǒng)的高效率；

3. 高效率的聚光集熱系統(tǒng)，為電站的集熱量、發(fā)電量提供保障。

 

可勝技術(shù)在聚光集熱系統(tǒng)方面的能力與水平得到了行業(yè)的廣泛認(rèn)可，牽頭編制IEC國際標(biāo)準(zhǔn)《太陽能光熱發(fā)電站鏡場控制系統(tǒng)》，以及兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式太陽能光熱發(fā)電站集熱系統(tǒng)技術(shù)要求》、《塔式太陽能光熱發(fā)電站定日鏡技術(shù)要求》。

■ IEC國際標(biāo)準(zhǔn)

  ■ 國家標(biāo)準(zhǔn)

■ 國家標(biāo)準(zhǔn)

 

03

可靠的熔鹽儲換熱系統(tǒng)

保證電站高品質(zhì)發(fā)電

可勝技術(shù)深入研究熔鹽系統(tǒng)的特性，自主研發(fā)的熔鹽儲換熱系統(tǒng)工藝包優(yōu)化技術(shù)，大幅提高了專項(xiàng)設(shè)備的可靠性及可用性。

• 對熔鹽儲罐采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可在提高承載能力的同時(shí)減少散熱損失；對儲罐內(nèi)部采用均流設(shè)計(jì)，大幅提高了儲罐本體的可靠性；

• 對熔鹽換熱器采用了全球首創(chuàng)的雙列設(shè)計(jì)方案，并對換熱器本體結(jié)構(gòu)做了大量的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大幅提高了設(shè)備的可用性；同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)大范圍、快速變負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)火電更優(yōu)的負(fù)荷調(diào)節(jié)深度和速度；

• 對熔鹽泵與管道及平臺聯(lián)合設(shè)計(jì)，攻克熔鹽泵高溫環(huán)境下耐磨損設(shè)計(jì)、熔鹽閥門密封設(shè)計(jì)等技術(shù)難題。

  

 

04

核心設(shè)備可靠可控

確保電站穩(wěn)定運(yùn)行

關(guān)鍵設(shè)備的可靠性，是影響光熱電站運(yùn)行表現(xiàn)的重要因素。

 

聚光集熱系統(tǒng)核心設(shè)備設(shè)計(jì)與制造全程自主可控

• 反射鏡、焊接件、鈑金件、電控部件等核心設(shè)備全部采用自動化生產(chǎn)裝置，配置專用工裝，保證生產(chǎn)制造過程質(zhì)量的一致性；

• 自動鏡體組裝線，PLC人機(jī)交互控制，工件自動上料、自動定位、自動工序間流轉(zhuǎn)，在線檢測，避免不合格品流出。

 

熔鹽儲換熱系統(tǒng)設(shè)備集成優(yōu)化

可勝技術(shù)與各設(shè)備廠家緊密合作，深度參與設(shè)備設(shè)計(jì)及制造安裝過程，掌握了設(shè)備關(guān)鍵性能及控制要點(diǎn)，形成了完整的熔鹽儲換熱系統(tǒng)設(shè)備質(zhì)量控制流程，保證了關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

 

核心設(shè)備可靠性已經(jīng)得到驗(yàn)證

• 國內(nèi)最多的應(yīng)用業(yè)績：三個(gè)塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目，最長近10年的應(yīng)用；

• 嚴(yán)酷應(yīng)用環(huán)境考驗(yàn)：高海拔（3000米以上）、高寒（最低-37℃）、大風(fēng)沙。

■ 青海中控德令哈50MW光熱電站

  ■ 中電建青海共和50MW光熱電站

■ 青海中控德令哈10MW光熱電站

 

05

全自動運(yùn)行系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行策略

光熱電站運(yùn)行優(yōu)化的核心是在吸熱器安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，最大限度提高光資源利用率。

Q

關(guān) 鍵 問 題

云是影響電站集熱量、發(fā)電量的重要因素，例如德令哈現(xiàn)場有云天一年超過200天。來云情況下如何選擇運(yùn)行策略？

繼續(xù)運(yùn)行：可能導(dǎo)致吸熱器表面溫度不均，影響安全運(yùn)行。

關(guān)場疏鹽：對運(yùn)行人員來說是最”安全“的選擇，但會造成光資源浪費(fèi)，并且云過后重新啟動需要對吸熱器和管道進(jìn)行預(yù)熱。

A

解 決 方 案

云預(yù)測系統(tǒng)：通過云識別和云運(yùn)動跟蹤，實(shí)現(xiàn)了30分鐘以內(nèi)的DNI預(yù)測功能，幫助運(yùn)行人員選擇最佳運(yùn)行策略；

鏡場能量調(diào)度系統(tǒng)：通過全境場能量統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)來云情況下吸熱器表面能量均勻分布，不發(fā)生表面溫度巨變，盡量避免關(guān)場、疏鹽，從而實(shí)現(xiàn)對光資源的最大限度利用。

 

  聚光集熱全自動運(yùn)行系統(tǒng)  

為提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，可勝技術(shù)自主研發(fā)的聚光集熱系統(tǒng)自動化運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)了對聚光集熱系統(tǒng)主要運(yùn)行過程的全自動控制和一鍵啟停，降低人為因素導(dǎo)致的系統(tǒng)效率下降和設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。 

• 氣象系統(tǒng)、云監(jiān)測系統(tǒng)、紅外系統(tǒng)與鏡場控制系統(tǒng)深度耦合，實(shí)現(xiàn)來云等復(fù)雜工況自動運(yùn)行策略；

• 異常工況自動化：吸熱器堵管自動檢測及處理、超溫安全防護(hù)、斷電安全連鎖等。

 

  云預(yù)測系統(tǒng)  

國內(nèi)首創(chuàng)的云預(yù)測系統(tǒng)，具備云識別和運(yùn)動跟蹤功能，實(shí)現(xiàn)了30分鐘以內(nèi)的DNI預(yù)測功能。

 

  聚光集熱系統(tǒng)仿真平臺  

運(yùn)行模擬：

吸熱器、鏡場等關(guān)鍵設(shè)備仿真，支持吸熱器壁面溫度分布數(shù)據(jù)模擬；

系統(tǒng)預(yù)熱、升溫、運(yùn)行、停機(jī)全流程仿真；

運(yùn)營數(shù)據(jù)輸出功能。

培訓(xùn)操作：

與項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的軟件平臺保持一致，提升操作培訓(xùn)效果；

教師站和學(xué)員站的交互配合，實(shí)現(xiàn)在線考核功能。

故障模擬：

故障發(fā)生后的操作模擬和連鎖保護(hù)；

幫助運(yùn)行人員制定故障處理預(yù)案，縮短故障處理時(shí)間。

 

  定日鏡自動清洗車  

光熱電站保持定日鏡鏡面清潔度非常重要?？蓜偌夹g(shù)創(chuàng)新性的全自動無人駕駛清洗車，具備自動導(dǎo)航、水洗/干洗功能，可大幅度提高鏡場清洗效率，保證鏡面清潔度，并降低運(yùn)營成本。

 

總 結(jié)

比照國內(nèi)外同類型光熱電站參差不齊的運(yùn)行表現(xiàn)，我們應(yīng)該認(rèn)識到光熱電站“建成容易、達(dá)產(chǎn)不易”的特點(diǎn)。對于一座投資十?dāng)?shù)億乃至數(shù)十億的光熱電站而言，能否如期達(dá)到設(shè)計(jì)發(fā)電量，是決定項(xiàng)目業(yè)主能否取得預(yù)期收益的前提。因而在選擇光熱電站的關(guān)鍵技術(shù)來源與核心設(shè)備時(shí)，既往業(yè)績的運(yùn)行表現(xiàn)，也應(yīng)該是業(yè)主方考慮的首要因素。

青海中控德令哈50MW光熱電站優(yōu)異運(yùn)行表現(xiàn)的背后，是可勝技術(shù)在塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域多年的潛心研發(fā)與工程實(shí)踐，是我們在設(shè)計(jì)優(yōu)化、系統(tǒng)性能、設(shè)備可靠性、運(yùn)行策略等多個(gè)方面長期的投入與積累，充分證明我們自主研發(fā)的塔式光熱發(fā)電技術(shù)的先進(jìn)性、成熟性與可靠性。

在當(dāng)前“風(fēng)、光、熱”大基地項(xiàng)目大力推進(jìn)的形勢下，可勝技術(shù)將依托在青海中控德令哈50MW光熱電站建設(shè)、運(yùn)行過程取得的寶貴經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)廣大項(xiàng)目業(yè)主，以先進(jìn)的技術(shù)方案、成熟可靠的核心產(chǎn)品、完善的運(yùn)行支持服務(wù)，為項(xiàng)目業(yè)主創(chuàng)造價(jià)值。

 

青海中控德令哈50MW光熱電站，是國家首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目之一，裝機(jī)容量50MW，配置7小時(shí)熔鹽儲能系統(tǒng)，鏡場采光面積54.27萬平方米，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.46億kWh，每年可節(jié)約4.6萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)減排二氧化碳?xì)怏w約12.1萬噸，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。電站采用浙江可勝技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)并完全擁有知識產(chǎn)權(quán)的塔式熔鹽光熱發(fā)電核心技術(shù)，95%以上的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。電站運(yùn)行表現(xiàn)已通過德國獨(dú)立工程咨詢公司Fichtner的完整技術(shù)評估，認(rèn)定其技術(shù)已達(dá)到全球同類電站最先進(jìn)水平。

 

聲明

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