青海中控德令哈50MW熔盐塔式光热电站运行情况及运维经验分享
发布者:wwh | 来源: CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 818查看 | 2019-07-22 19:45:08    

CSPPLAZA光热发电网讯:近日,在由CSPPLAZA主办、中控太阳能和龙腾光热联合主办的2019第六届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会上,浙江中控太阳能技术有限公司董事长兼总工程师金建祥就青海中控德令哈50MW熔盐塔式光热电站的运行情况及运维经验作了主题发言。


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图:金建祥作主题发言


在本次发言中,金建祥回顾了中控德令哈50MW塔式光热电站建设及运行的重要里程碑时间,并重点介绍了电站近半年来的运行记录,同时就电站运行过程中存在的问题及由此得出的教训同与会嘉宾进行了分享。


据金建祥介绍,从5月14日至6月17日,机组累计无故障运行超240个小时,累计发电量为700万kWh。自5月26日起,连续两周发电量达成率超过85%,其中三天超过100%。


在针对该电站的运行情况进行数据分析后,金建祥指出,在设备未出现故障的前提下,如果大晴天或多云天气且运行策略操作得当,一般发电量达成率都比较高或比较容易达到设计值。


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图:中控德令哈50MW塔式光热电站实景


谈及电站运维过程中出现的问题及得到的教训时,金建祥表示,目前,我国已具备足够强的工业实力,在推进光热发电技术,生产优质的设备的过程中,需要各参与方齐心协力,对光热电站的核心技术或是传统技术都应引起足够的重视。


此外,金建祥建议,作为业主,在项目分包时,应特别注意核心设备的选择,尽量不使其与多家单位发生关联,以免出现责任难以厘清的现象。同时,他认为,随着相关经验的不断积累,这个问题一定会逐步克服。


更多精彩内容,请阅读下面刊出的金建祥的发言全文:


各位下午好!今天,我将利用半个小时的时间向大家汇报青海中控德令哈50MW塔式光热电站最近半年的运行情况。


现在,我很难简单地用喜悦或是忧愁来表达我的心情,也许“意外”二字更能表达自己内心的真实感受。半年多来,发生了很多“意外”。一方面,一般人认为难以完成的事情,对我们来说却意外地顺利,譬如在短短的几天内,电站实现单日发电量超过100%等;另一方面,一不小心便如临深渊,毕竟这是一个大型工程项目,任何一个细小的差错或失误都有可能导致严重的问题,在此我会和各位分享一些教训,希望今后大家在这方面可以少犯错误。


今天下午的报告分为四部分:第一部分,公司简介;第二部分,中控德令哈50MW塔式光热项目建设过程的重要节点介绍及一些电站照片分享;第三部分,电站运行半年以来的情况;第四部分,总结教训和存在的问题。


首先,关于公司介绍。中控太阳能成立于2010年,专注于塔式太阳能热发电技术研究与产业化推广。


到目前为止,公司已投入6.5亿元,申请了181项专利(其中123项是发明专利),先后获得了23项国家和省市级的科研课题,得到了较多的经费支持,先后获得4次省级、市级科技进步一等奖,并参与IEC塔式光热电站设计标准编写、国家、行业、团体标准编写等工作。


从2011年到现在,我们从小试、中试到商业化,一步一个脚印,实现了塔式光热发电技术的发展与推广。


接下来,我想和各位报告一下中控德令哈50MW塔式光热项目的建设情况。


中控德令哈50MW塔式光热项目装机规模50MW,储能时长7小时,占地面积2.47平方公里,吸热塔高度达200米,镜场反射面积为54.27万平方米,熔盐用量10116吨,蒸汽参数为540℃/13.2MPa,设计年发电量1.46亿度,项目于2017年3月15日正式开工建设,2018年12月30日并网发电。


关于项目建设的重要节点:2017年3月开工建设;7月份吸热塔基础开挖、储罐基础开工;2018年5月完成1万套定日镜安装、吸热塔结顶;2018年7月主厂房封顶;2018年11月,镜场、吸热、储热、换热、发电各系统设备安装完成;2018年12月26日,汽轮机冲转一次成功;2018年12月30日并网发电;2019年4月17日实现满负荷发电。


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图:运行中的中控德令哈50MW塔式光热电站


下面我将重点介绍中控德令哈50MW塔式光热电站近半年来的运行情况。


下图为该项目于2018年12月30日并网发电当天的相关数据:总发电时间为1.1个小时,最高发电功率为11.6MW。红色代表汽轮机功率,蓝色代表高压缸转速(超过3000转),紫色代表低压缸转速,绿色代表主蒸汽压力(熔盐温度400℃)。


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按照水电水利规划设计总院的要求,我们针对四种发电模式做了一个试验。以6月12日为例(6月份是德令哈的雨季,仅6月12日为大晴天,其余时日或为阴雨天,或为多云天),其中,1表示充热模式(已收集太阳热量但尚未启动发电),2表示充热且发电模式,3表示纯发电模式,4表示其他辅助模式(即停机状态)。


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关于电站在多云天气下的运行表现,以6月2日为例(见下图),当天为典型的多云天气,从上午11时到下午14时,这一时段阳光比较理想,下午14时之后为多云天气,当天DNI最高值为860W/㎡,日累计DNI为6.84kWh/㎡。熔盐液位最高到8.4m,热盐温高至550.9℃,当天发电功率最高为50MWe,发电量51万kWh,发电量达成率为106.6%。从理论模型来看,下午发电是比较困难的,但是下午仍有部分聚光集热能量,因此,实际发电量比理论发电量高一些。


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以6月12日为例(见下图),当天实际发电量为86.33万kWh,理论发电量为89.41万kWh,发电量达成率为96.5%(因前一晚冷盐泵有点振动,早晨开机稍晚)。当天90%以上的负荷(≥45MW)发电时长达16.1小时,吸热器最高温度达到570℃,热盐液位最高达9.55m,当天日累计DNI为12.03kWh/㎡。


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6月15日至17日(见下图),这三天均为多云天气,DNI情况不太理想,17日当天更差一些。这三天内,机组累计连续运行56.2小时,累计发电106.23万kWh,最低负荷为15%。从6月15日18时至16日上午8时(约14个小时),从16日下午17时至17日中午13时,机组一直处于低负荷运行状态,说明低负荷到15%的运行状态没有问题,连续多日运行也是水规院验收要求的基本考核指标。


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从整个验收期(5月14日至6月17日)机组运行情况来看,最初发电量较低,6月中旬的几天里,总体发电量较高。这一期间,机组累计无故障运行超240个小时,累计发电量为700万kWh。5月26日起,连续两周发电量达成率超过85%,其中三天超过100%。


综合来看,我有几点体会。首先,天气条件良好的情况下(如大晴天),发电量比较容易达到设计值,甚至超过设计值。例如,6月12日当天,累计发电量为86.33万kWh,虽然开机晚了约一个小时,但发电量达成率仍达到96.5%,所以,如果能够准点开机,那么发电量达成率达到100%是比较容易实现的。


其次,在多云天气且运行策略操作得当的情况下,发电量有可能大于设计值,这也说明我们的理论发电量计算模型可能不是最优的(我觉得偏保守)。


另外,如果设备未出现故障,一般发电量达成率都比较高,达到90%以上也容易实现,但是一旦设备有故障,那么一切将无从谈起。


下面我向大家报告的另外几个参数,也是验收所需要的:


*吸热器温度达650℃,接近设计极限655℃(连续运行了200多个小时,应该说吸热器没有什么问题);


*汽轮机的进汽温度和压力已经到达设计值540℃/13.2MPa;


*聚光集热系统:在满负荷运行状态下,吸热器出口熔盐温度达到565℃,最高为570℃,设计点光热转换效率达56.6%(高于设计值52%);


*储换热系统:储热系统容量7.07小时(高于设计值7小时);


*汽轮机发电系统:最高负荷达到52.1MWe(大于设计值50MWe),最小负荷为7.5MWe(优于设计值15MWe),热电效率达43.7%(大于设计值43.1%);


*光电转换效率:设计点光电效率达24.2%(大于设计值22%)。


总体来看,这些实际数据都是优于设计值的,每个参数都有几个百分点的余量,所有单项指标的偏差都是在5%以内(即偏保守5%以内),但累计参数会存在累计误差,如光热效率和光电效率是由多个单项参数相乘得到的,其误差会偏大一些。


接下来,我想和大家分享一下电站运行中的教训和问题。


问题一:4月17日当天下午14时后,机组实现满负荷发电了,但是,下午16时许,主蒸汽温度快速下降。经过判断,我们发现导致这一问题出现的原因是二支路汽包液位溢出,现场人员迅速切除二支路汽包的运行,汽轮机减负荷停机。这一事件给予我们深刻的教训,那就是对于有些重要的回路,如果仪控系统不正常,仍旧带病运行很容易出现问题(仅靠现场人员监视运行是不够的)。因此,在电站实际运行过程中,会有出现很多“巧合”,导致机组处于危险的运行状态。


问题二:4月20日下午,6KV电缆被压路机压断。电缆在地下铺设之后,地面还没有处理好,当时几个施工队伍正在施工,不小心将电缆压断了,虽然压断电缆关系不大,但遗憾的是,当天后备电源亦未处于自动切换状态,导致全厂停电。停电20分钟后,重新接入35KV后备电源,一切恢复正常,幸好没有出现大问题。


问题三:5月11日,发电机碳刷超温磨损、断裂。这一问题的出现,耽误了约两周时间的发电。发电机在100年前就已经很成熟了,居然还会出现低级错误,都是由于事先不关注、不重视所致。


这一事件也给了我们启发,对于任何工程方面的问题,一旦有所疏忽,不管是多么成熟的设备,如果关注度不够,就难免有意外发生。


问题四:冷盐泵在某一个负荷下振动莫名其妙变大。冷盐泵是美国福斯的核心部件,配上国内厂家外围件,在国内完成组装调试,然后地基和钢结构又有其他厂家完成,这样有几家单位共同参与,加之实际经验不足、责任不清,服务无法及时得到保证。目前,我们很难确定具体是哪种原因导致这一问题的出现。


问题五:一台热盐泵盘车时发现卡涩现象。这一问题很快得到了解决(德国工程师及时赶往现场更换了几枚螺丝),其运行情况较好。由于热盐泵体积较小,重量较轻,只有一家单位参与其中,所以职责很明确,效率较高。


最后,我想总结一下。


首先,虽然塔式熔盐光热技术发展历程不像槽式技术那么长,但是从光热电站的建设和运行过程来看,其工艺流程对于中国这样一个有足够强的工业实力的国家来说,并不是特别难的事情,例如,我们在对聚光集热系统、储换热系统进行调试的过程中还相当顺利,并没有什么意外,因此很快达到设计指标。


第二,不管多么难的事情,只要参与方足够重视,我们就会比较容易克服困难,事情也会向好的方向发展。


第三,即便技术相对成熟,一旦麻痹大意,都有可能导致重大问题的出现,因此,任何工程方面的事情都不是小事,我们不仅要关注核心技术或者创新技术,而且要关注传统的(例如常规岛)问题。


第四,中控德令哈50MW熔盐塔式光热电站采用了相当比例的国产设备,自机组并网运行以来,我们发现国产设备质量和性能并不差,而且服务更好,因此,我们无需自我贬低,也没必要崇洋媚外,应该说中国现在已经有足够强的工业实力,选择一个优秀的国内设备厂商是明智的,但同时遗憾的是,鱼龙混杂的现象也确实存在。


第五,作为业主,我们在进行项目分包的时候,要确保核心设备不要与多家单位发生关系。尤其在产业发展初期,对于引进国外核心部件、采用国内配套的做法给予高度关注,因为国外厂商只将核心部件出售于你,不会承担整个责任,而国内的配套厂家则缺乏能力和经验,即便其服务态度很好也难以解决问题。当然,随着经验的不断积累,我们一定会逐步克服这些困难。


谢谢各位!


提问:刚才您提到这座电站光电转化效率的设计点设计效率是22%,机组运行的这段时间,光电转化效率有没有平均值呢?


金建祥:报告里面讲到的是光电转化效率的设计值,设计点是春分当天的正午时刻,不同的时间光电效率是不一样的,所以很难去比较。一般而言,测试的时候很难恰好选取春分当天的正午时刻,这里还涉及一个不同时间的换算关系。


年均光电效率与阳光资源有关,如果每天都是阳光晴好,那么效率是比较高的,但是达不到正午时刻这么高的效率。中控德令哈50MW熔盐塔式光热电站聚光面积约为54万㎡,如果DNI为2000kWh/㎡/y,设计年发电量是1.46亿度,我们就可以计算出年均效率。这个效率与阳光资源有很大的关系,阳光资源越好,效率越高,因为多云天气条件下,间歇性的阳光是无法使用的,如果是大晴天,那么除去预热时间,从早到晚的阳光都是可以利用的。

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