4關鍵工藝設備

　　4.1蒸汽發生器設備選型

圖：熔鹽，導熱油蒸汽發生器工藝流程

　　選擇關鍵工藝設備，主要是初步擬定工藝流程，最終確定設備結構，滿足設備招標技術要求的提出。最后的幾張PPT主要是換熱這塊。熔鹽蒸汽發生器，導熱油蒸汽發生器，主要有單列雙列的問題以及蒸發器設備水動力設計的差異，目前在國際項目上熔鹽蒸發器都用的是強制循環，我們國內供貨方的產品設計也有采用自然循環的。后者系統簡單沒有強制循環泵，可以節約廠用電，減少系統故障點，但水動力較強制循環稍差。同時對于蒸發器設備，也需要關注熔鹽和水的流程。要在系統設計和設備設計兩個層面考慮熔鹽凝固、泄露等風險。

　　蒸汽發生系統流程及配置關鍵點可以總結為如下幾條：

　　熔鹽蒸汽發生器，各級換熱器旁路設置，混溫設計，運行模式主要是低負荷運行模式；導熱油蒸汽發生器，導熱油側流程的確定，方便運維節省投資為出發點；熔鹽蒸汽發生器采用單列，簡化系統，運行可靠性提高；自然循環具有足夠可靠性；注意熔鹽側的凝固風險控制，從系統設計及風險應對角度考慮。

　　過熱器多采用發卡式換熱器；也有采用集管式蛇形管；介質溫度變化大，有單級、多級、對于較大容量機組串聯和并聯。

　　蒸發器設備是SGS最關鍵的一個換熱器；結構形式包括釜式、U管直殼、U管U殼等；有自然循環，強制循環，也有直流。需綜合考慮成本、系統流程、容量、參數確定。

　　4.2傳熱流體選擇

　　對于槽式聚光集熱系統，采用熔鹽作為傳熱流體，簡化工藝系統，提高熱經濟性。熔鹽作為傳熱流體肯定有它的優勢。總的投資要低于導熱油，因為系統簡化很多，介質工作溫度區間很大。

圖：二元熔鹽和導熱油飽和蒸汽壓隨溫度變化

圖：太陽鹽和低熔點鹽關鍵物性對比

　　關于低熔點鹽的討論，我個人認為，采用哪種熔鹽作為線聚焦集熱技術的傳熱介質，技術上，其使用溫度上限在很大程度上是由集熱管高溫吸熱和散熱特性決定，因為在高溫下輻射散熱機理引起的散熱損失非常可觀，確定兩種熔鹽的工作溫度上限均為550℃。采用低熔點鹽對以下系統或參數產生較大影響：

　　1）用于管路系統及回路本體的防凝電力消耗會降低。

　　2）單個回路傳熱流體流量及鏡場熔鹽循環泵的電耗降低。

　　3）儲熱系統初投資。

　　4.3汽輪機參數確定

　　汽輪機進汽壓力和溫度基本由上游吸熱系統參數決定；對于熔鹽作為SGS的換熱流體，過高的給水壓力會影響預熱器出口熔鹽溫度；需結合上游傳熱流體溫度和SGS設備統籌考慮；對于槽式導熱油電站，儲熱發電模式不會考慮滿負荷運行汽輪機。

　　汽輪機效率提高1個百分點，年發電收益可提高2%甚至更多。若按50MW電站設計發電小時數4000h計算，電價1.15元/kWh，則一年因此項增加的收益大約460萬人民幣。因此要重視發電單元系統。

　　4.4全場輔助系統及輔助設備

　　總的來講要重視如下問題：重視鏡場清洗（車），清晰策略的選擇，確保年均清潔度；熔鹽泵、導熱油泵、鏡場低速循環泵的選型配置，包括容量和冗余配置策略；

　　儲罐要重視施工工藝，包括高溫基礎的設計和施工。熔鹽閥門，截止閥和蝶閥是比較普遍的結構形式，重視閥蓋伴熱設計，盡量避免閥門外漏。

　　4.5重視發電單元系統輔機設備選型

　　發電單元的性能好壞與聚光集熱系統一樣重要，發電單元性能下降對全廠性能的影響甚至比后者更明顯，這一點往往不被重視，業內習慣稱之為“常規島”，這是核電領域的慣稱（國際上一般叫動力島或稱發電島powerblock），這個并不常規，因為電價高，應該比火電機組更精致。主要包括給水泵、凝結水泵配置及調速設計；管道系統的選型；高低加回熱系統及除氧器本體設計，包括阻力、端差及結構選擇。疏水泵配置等。還有一個重要的設備是空冷凝汽器。

　　關鍵工藝設備選擇非常重要，因為如前面所說，發電單元效率提升1個百分點，年收益增長2%以上，重視發電單元設備選型及系統設計。當然，仍需要在多方協同，全局優化，系統集成，在供貨方的配合下（設備性能及成本），從全場系統優化角度考慮。

　　5西北電力設計院光熱業務介紹

　　最后花點時間介紹一下我們公司。2008年，中國電力工程顧問集團公司和中科院電工所合作亞洲首座兆瓦級（電功率1.5MW）塔式太陽能熱發電電站的總體設計，西北電力設計院有限公司作為設計院，完成相關工程設計，這是我們進入此領域的一個關鍵時期，在此要感謝電工所王老師團隊當初給予我們的一些幫助。

　　2010年10月，參與中控太陽能德令哈塔式光熱發電工程設計。2014年7月10MW成功并網發電；2016年8月熔鹽改造完成。該項目是亞洲首座光熱發電商業電站。

　　2015年，西北院參與摩洛哥NOORIII期電站工程設計。該項目是目前單機容量最大的塔式熔鹽電站。由山東電建三公司和SENER組成的聯合體EPC。

　　中國電力顧問集團有限公司太陽能熱發電技術中心設在西北院，中心主要負責開展太陽能熱發電行業的重大與關鍵技術的研究與開發，研究提出集團公司太陽能熱發電發展規劃和技術升級方向等。目前正編制多項國家標準和行業標準。目前參與的各類光熱發電項目總數有三十余個。

　　太陽能熱發電是系統高度集成的發電技術。聚光集熱系統，儲換熱系統，發電系統具有同等重要地位。技術先進性與成本一樣重要，技術方案比選要基于投資。

　　我們不生產制造任何設備，我們是全場系統的集成設計方，期望與設備供貨方、投資方，多方攜手，推動太陽能熱發電這一技術全面進步。

　　謝謝大家！