以项目为依托 提升光热电站设计能力
发布者：本网记者Jason | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 5186查看 | 2012-11-16 16:30:00
CSPPLAZA光热发电网报道：太阳能光热电站的建设是一项系统工程，电站的系统设计则是项目建设之初最重要和最基础的工作内容，其设计水准将直接影响电站的建设及运行效果。
2007年，中国电力工程顾问集团华北电力设计院（以下简称华北院）敏锐地意识到太阳能光热发电技术的发展潜力，率先进入太阳能光热电站的设计领域。经过五年时间的探索和积累，今天，华北院已经参与了国内数个光热电站项目的设计工作。
11月14日，CSPPLAZA记者走进华北院，采访了负责光热电站设计的主要设计人员田增华，他是华北院最早进行光热电站设计研究的工程师之一。
光热电站设计难度大
从对光热发电技术进行全面细致的了解，到逐步掌握大规模光热电站的设计方法，一路走来，田增华对光热电站的设计难度深有感触，他说：“光热电站的设计首先涉及到太阳直接辐照强度DNI值的测定，这与光伏电站的地表总辐射值GHI值的测定不尽相同，DNI值的测量要求更加精确，测定难度更大；另外，太阳光的精准聚焦、工质的传热、换热、储热等多个方面也都是设计上的一些难点，门槛较高，相对于目前已经十分成熟的光伏电站的设计，光热电站的设计难度要大很多。”
在谈及目前我国在光热电站设计方面面临的主要困难时，田增华说：“从根本上来说，是我们对光热电站的运行细节还不是完全了解，在和国外的相关成熟厂商进行交流探讨时，他们也不会对电站的相关设计和运行细节进行详细的解释。比如对于槽式光热电站来讲，在光场系统的设计方面，太阳能集热场该如何布置？一定规模的电站应该对应设置多少个回路才能达到集热效率的最大化？在储热系统的设计方面，配置多长时间的储热系统才能达到经济效益的最大化？如何从设计角度确保熔盐的应用安全？如何防止熔盐凝固造成管路堵塞等等这样一些细节上的问题，国内现在还没有完全搞清楚。这是我们目前遇到的主要难点。”
而对于塔式电站的设计，田增华认为，“最大的设计难点在于光场系统，特别是定日镜的控制，槽式电站采用一套控制系统对所有反光镜进行整体跟踪控制即可，而塔式定日镜则需要对每一面镜子都进行跟踪控制，如何做到这一点？如何根据电站出力确定光场的建设面积？如何根据光场的面积确定集热塔的高度和接收器的位置等等这些都是一些设计上的难点。”
虽然在上述方面，华北院都已作过相关研究，并取得了一定的突破。但由于其参与设计的几个大规模商业化光热电站都尚未成功投运，也就无从检验其设计方案的最终效果如何。
多方发力光热电站设计
在全球范围内，拥有大规模商业化光热电站设计能力的企业也只有寥寥数家，他们大都拥有已投运的商业化光热电站。而中国的诸多厂商试图与这些厂商进行深度交流以期获取光热电站设计的相关细节时，均被婉拒。
中国人还需要自己摸索着前进。当前，中国多家单位都已经开始对光热电站的设计进行研究，以期掌握自主的电站设计能力。
据田增华介绍，在光热电站的设计领域，目前已有部分设计院、项目公司及光热发电设备制造商投入其中。华北院积极开展太阳能热发电的研究及设计工作，目前已完成多个项目的前期咨询及设计工作。
另据本网记者了解，华能集团、浙江中控太阳能技术公司等企业也正在逐步依托自有技术掌握相对应的电站设计方法。
电站建设中逐步优化设计
成功的设计最终需要实际电站运行的检验，虽然包括华北院在内的多家设计单位已经对多个光热电站项目进行了前期咨询及设计工作，但事实是，国内目前还没有一个已投运的大规模商业化光热电站。除少数试验示范电站和装置投入运行外，多数大规模商业化电站项目甚至尚未能动工建设。
延庆1MW塔式光热发电示范项目的投运为我国塔式光热电站的设计积累了一定的经验，华能三亚1.5MWth菲涅尔光热发电示范项目的成功运行也为我国菲涅尔光热电站的设计积累了宝贵的经验，而在最为成熟的槽式技术上，我国目前还没有一个具有示范意义的项目投运。
田增华认为，“延庆塔式示范电站的投运就为塔式电站积累了一定的设计运行经验，这对掌握塔式电站的设计十分重要。目前，我们也亟需建设一个槽式光热示范电站来验证并优化我们的设计方案。”
幸运的是，业界已经开始着手建设这样一个示范项目。中科院电工研究所联合北京有色金属研究总院等16家单位组织开展的“十二五太阳能槽式集热发电技术研究与示范项目”此前已经获得了国家863计划3000多万元的资金扶持。CSPPLAZA记者就此采访了该项目首席专家徐二树博士，他表示，该项目的其中一项重要任务就是建设1MW的太阳能槽式热发电实验平台。田增华认为，“这将对今后槽式电站的设计工作提供重要支持。”
另外，光热电站的整体设计能力的提升不仅仅是设计单位自己的事，还涉及到各种光热发电设备、组件、材料的性能及设备工装技术的发展。田增华也就此说道，“比如储热系统熔盐材料的选择，国际上目前也仅有少数几家厂商如全球最大的硝酸盐生产商智利SQM公司能够供应这种高纯度硝酸盐，国内制造商生产的熔盐尚未经过大规模太阳能热发电站的实际运行检验。又比如太阳能热发电集热场相关产品及其装配工艺，国内虽然已有不少厂商取得了一定的研究成果，但都尚需实际项目的运行检验”。
光热电站的整体设计最重要的还在于实践，只有通过实际电站项目的建设、在建设过程中不断改进和优化设计方案，才能最终掌握成熟的设计方案。西班牙在光热发电产业发展初期，就有某光热电站因设计方案错误造成熔盐罐整体报废的案例，但正是有了类似的这些尝试，他们才最终掌握了成熟的光热电站设计方案。而我们，也必须经历这样一系列的探索和历练。
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