題記:
“提前87天完成“2023.7.18-2024.7.17”合同期內履約上網發電量6500MW·h……”
這是青海共和光熱運維項目在2024年4月22日上午9時25分提交的答卷。
該團隊在執行2023-2024年度合同期以來,與甲方電站管理人員密切合作,雙方以精誠團結為基,砥礪前行為魂,在合同伊始,便迅速達成了“度電必爭”的統一管理理念,特別是在優化運行管理、做細設備檢修維護、推動安全生產標準化建設及開展機組設備綜合治理等多方面共同發力,有效實現了光資源利用率的不斷提升。
終而,共和團隊以他們堅定的初心,優秀的能力,頑強的任性——行有春風,盼得秋雨。
光熱發電的生產過程與普通火力發電廠類似,是通過太陽能集熱裝置收集熱能,替代鍋爐將除鹽水加熱成蒸汽,再將蒸汽送入汽輪發電機組做功的發電模式。相對光伏發電而言,光熱發電的設備、系統和技術顯得較為復雜,影響其上網電量的因素包括與系統設計的整合、系統性能的配置、設備可靠性的穩固、運行水平的優化提升等多個方面,電站發電容易但實現穩定生產并不簡單。那么走進青海共和50MW塔式光熱電站優質運行的背后,我們能看到些什么呢?
首先,聚光集熱系統、儲換熱系統與發電系統之間的匹配度,是決定光熱電站性能表現的前提,而光熱電站設計方案難以在實際運行中得到完全的匹配,這就需要電站實際運營者綜合考慮多個因素,以提升各系統效率并降低投資成本。聚光集熱系統的性能(效率),是決定光熱電站性能表現的基礎,而聚光精度直接決定聚光集熱系統的效率,進而影響光熱電站的發電效率及發電量。
項目運營團隊立足現場、從實際出發,以減少停機損失電量和挖掘發電潛能為切入點,先后編制、審核并執行了《鏡場清洗策略優化》《集熱系統---鏡面結霜、結露控制系統優化》《預熱系統控制優化》《集熱與換熱系統銜接優化》《汽輪機快速啟動優化》多個系統優化措施。在確保機組安全運行的同時通過改進優化控制算法程序最大限度提升了發電機組的出力水平,切實做到“光盡其能、能盡其用”。
以下為共和電站3月份的一些生產數據(摘要):
“本月發電可利用小時數為142小時,單日最高DNI為993W/㎡,定日鏡可用數30004面,可用率99.96%,本月DNI可利用天數為18天。(利用小時數連續且≥5小時以上)。”
“本月3月1日至3月31日共31天,其中晴天8天(利用小時數大于9小時以上),半天晴天10天,陰、多云天氣10天,下雪及大風揚塵3天。”
“日利用小時數最大為8小時(2024年3月29日),單日最佳發電量為67.15萬kW·h,等效小時數為13.43小時。”
“本月根據天氣情況完成制鹽20次,機組啟停20次。”
……
通過以上數據,不難發現,就塔式光熱發電系統而言,電站運行表現優秀的首要條件與光資源情況直接相關,當然光資源是非技術因素,就是常說的“靠天吃飯”。但是,怎樣才能把老天爺賞給的飯,做的熟、吃的好,就得看光熱電站運維團隊的技術能力水平了。
如何提升聚光吸熱系統性能是共和電站面臨的問題。首先項目團隊保障定日鏡清潔程度與持久性方面入手,提升定日鏡場的綜合光熱轉換效率。共和電站所在地域,位于開闊地域的戈壁灘,大風天氣較多且風速較高,致使空氣中沙塵、浮埃等物質較多,此類物質經過定日鏡聚焦時的高溫環境,融化附著現象凸顯,致使定日鏡面極易發生污濁現象。為此,共和電站根據自身特點,在摸索與總結中制定了《定日鏡清洗方案》,從“清洗人員及車輛的定員、定編、定區域”、“夏季、冬季定日鏡清洗流程”、“定日鏡清洗人員職責及標準”、“定日鏡清洗過程注意事項”、“清洗車日常檢查及維護要求”等方面制定標準并嚴格遵照執行。此外,共和電站還針對冬季時段,定日鏡面結霜化霜時間長的問題,申報了《縮短光熱電站鏡面結霜化霜時間》QC課題。
再者,鏡場的快速校正對保證聚光精度也尤為重要,共和電站采用的基于機器視覺自動校正方案,校正效率比傳統的白板校正方案提高了近20多倍,這不僅可以大幅度降低鏡場投運前的校正時間,更重要的是利用高效的校正系統可以實現對正在運行的鏡場進行高頻率的校正,保證定日鏡的精度在全生命周期內始終維持在最佳水平。依托項目團隊對鏡場控制系統長時間經驗的積累,現已實現大規模定日鏡場集群控制與吸熱器控制系統的深度耦合,在保證電站聚光吸熱系統安全穩定運行的同時大幅提升光資源利用率,進而提升電站發電能力。
關鍵設備的可靠性,是影響光熱電站運行表現的基礎因素。共和電站管理人員細化分解合同年發電量目標,從嚴制定發電目標,按照《共和光熱電站發電量提升運行管理措施》執行要求,快速形成了“重點任務大家挑、你我人人有指標”的分責機制,以共識凝聚力量,不斷向發電機組零缺陷、零故障的目標邁進。在挖掘發電潛能方面,以精細化管理為抓手,合理安排設備檢修計劃,各歸口部門堅持“小缺陷不過夜,大缺陷不過天”的原則,將影響發電的檢修、試驗均安排在夜間開展。特別是在解決了吸熱器OVEN-BOX軸向密封欠佳,導致吸熱器產生傳熱偏差的問題后,吸熱器頻繁超溫等問題得以解決,進而有效提升了吸熱器吸熱效率及換熱效率。
其次,云也是影響電站集熱量、發電量的重要因素,例如現場有云天一年超過200天。光熱電站運行人員該如何選擇運行策略?
——繼續運行?可能導致吸熱器表面溫度不均,影響安全運行。
——關場疏鹽?對運行人員來說是最“安全”的選擇,但會造成光資源浪費,并且云過后重新啟動需要對吸熱器和管道進行預熱,白白浪費光能資源。
共和電站的方案是:
1.通過云識別和云運動跟蹤,實現短時間內的DNI預測功能,幫助運行人員選擇最佳運行策略。
2.依托鏡場能量調度系統:促成全境場能量統一調度,實現來云情況下吸熱器表面能量均勻分布,盡量避免頻繁關場、疏鹽,從而實現對光能資源的最大限度利用。
3.聚光集熱全自動運行系統:為提升系統運行穩定性和安全性,共和電站正在完善的聚光集熱系統自動化運行方式,逐漸實現著對聚光集熱系統主要運行過程的全自動控制和一鍵啟停,從而降低人為因素導致的系統效率下降和設備運行風險。
4.氣象系統、云監測系統、紅外系統與鏡場控制系統深度耦合,實現來云等復雜工況自動運行策略。
5.異常工況自動化:通過吸熱器堵管自動檢測、超溫安全防護、斷電安全聯鎖的可靠性投用,來提升熔鹽儲換熱系統安全性能,從而保證電站的高品質發電。
……
華豐偉業公司運維團隊在近幾年塔式光熱電站運維中發現,“如何提升聚光吸熱系統的性能、如何鞏固設備可靠性以及如何優化運行方式”是決定電站運行表現的三大關鍵因素。塔式光熱電站主要設備包括鏡場、熔鹽吸熱器、熔鹽儲罐、熔鹽泵、熔鹽閥、汽輪發電機組等這些主要設備。項目運維團隊根據行業和集團公司的整體政策導向,依托集團公司現有光熱項目運維經驗和先發優勢,逐步攻克營運期間所遇到的大部分技術難題并掌握了設備關鍵性能及控制要點,形成了較為完整的熔鹽系統工藝及設備質量控制流程,保障這些關鍵設備可靠性運行。但是在如何高效保障電站運行的穩定性和發電量水平、如何降低人為因素導致的系統效率下降和設備運行風險、如何更高效地在西北地區常年風沙環境下長時間保持鏡場反射率等方面還有待探索和進一步研究。
鑒于在項目營運期間,就塔式光熱電站整體而言,主要設備存在的“卡脖子”難題已逐步消減,下一步的目標是推動熔鹽泵、吸熱器材料等進口設備材料的國產化,同時仍需持續性的開展系統和設備間的配置優化,以提高系統發電效率和能力,降低成本,提升光熱發電的經濟效益。
點評:
華豐偉業公司運維團隊始終秉持“高、嚴、細、實”的工作作風,充分發揚“自強、執著、科學、超越”的鐵軍精神,主動擔當、精益求精,日夜奮戰在項目生產一線,全力以赴增強光熱調試運維技術核心競爭力,在“三次創業”的新征程上,以實際行動助力公司高質量發展行穩致遠。