杨军峰：关于槽式光热电站控制策略的分析探讨
来源：光热联盟 | 0评论 | 4841查看 | 2017-08-23 17:34:00
在已经圆满闭幕的第三届中国太阳能热发电大会上，中海阳能源集团股份有限公司光热技术中心总工程师杨军峰作了《关于槽式光热电站控制策略的分析探讨》的大会报告。相关发言内容整理如下：
一、当前主流槽式电站控制策略概述
当前主流的槽式电站控制策略，从大的环节来看，主要有：
1、分开控制常规岛与太阳岛及储换热系统。完全靠控制人员，人为来协调几个岛的启动、运行、停止；
2、人为控制导热油主泵流量；
3、在各回路设有手动调节阀。各个回路的控温也是一个半自动状态，因为绝大多数电站是没有自动控制阀门的，在只有手动调节阀门的情况下，在回路调温的时候，采用主油泵的流量进行调节；
4、各回路阀门开度是在电站调试阶段按照设计点（或某个特定工况点）水力平衡确定的；之后各回路阀门开度一般不会轻易调整；
图：槽式电站回路
图：流量计算公式
5、运行时集热场进行分区调节流量，各回路不能单独调节流量；
6、运行时调节各回路出口温度的手段，只有调整子区流量或者进行散焦：
1）当集热场运行在非设计点时，各回路水力平衡被打破，造成各回路导热油流速不一致；2）子区流量调节，调整子区的出口温度。个别回路超温只能通过散焦方法降低出口温度。
图：中海阳能源集团股份有限公司光热技术中心总工程师杨军峰作大会报告
二、存在的问题分析
现在主流的设计，在对槽式电站进行调频的时候，实际只能在某个点来调频，把各个回路的流量调成一致，这只能针对某个设计点（可能大部分会在设计点），但是当DNI发生变化的时候，每个回路的水力平衡被打破了，流量还是会存在一些偏差。
有些回路的温度可能比较差，需要调整油泵的流量。在2016年我去西班牙参观的时候，发现其实很多回路的温度特别不理想，从370几度一直到380度，390度的都有，因为回路的最高温度是设定好的，是390多度，400度绝对不能到，这样运行下来，总的平均温度会下来了，不是在390多度，有时候在380多度，这样带来的问题是蒸汽的温度也会下来了，汽轮机的效率也会下来，这个会影响经济性。
除了经济性影响以外，另外电站的控制难度是很大的，靠人来协调控制，对操作人员的要求，尤其是临时处理、应急处理的能力要求很高。另外，还存在一个问题，操作人员的技术水平不一致将导致电站的运行出力不一致；同一个电站在同一种天气情况下，电站的启停时间可能是不一样的，因为有的运行班组可能实现比较快的启动，给电站带来比较多的发电量，有的启动起来可能比较慢。另外从管理的角度来说也很难把控，比如，如果这个运行班组人员今天心情不太好，可能故意启动慢一点，作为管理方也是很难做出一些处罚或者相应的措施。
总结来说，目前槽式电站的控制策略主要存在以下问题：
1、常规岛与太阳岛及储换热系统分开控制，导致：1）电站控制难度大，工作量大；2）因操作人员技术经验等原因导致每日启停所用时间不同，不能保证在最合理的时间内完成启停，从而降低了电站的发电效率。
2、各回路不设自动调节阀，运行时流量分区调节，各回路不能单独调节，导致：1）当DNI不在设计点时，同一时刻各回路出口温度差异较大，因各回路出口温度上限要求低于400℃（对于导热油传热槽式电站），集热场导热油出口温度较低，降低了蒸汽参数，汽轮机效率相应降低；2）分区流量调节是要保证大多数回路出口温度接近设计值，个别回路得热量大，需要散焦，也造成太阳能资源浪费，降低了集热场效率；3）当某个回路发生导热油泄露，甚至发生火灾时，需要操作人员赶到回路阀门附近关闭该阀门，用时长且不太安全。
三、高效一体化全自动控制策略探讨
中海阳能源公司也在和包括西门子等控制公司在探讨槽式电站的控制策略问题，计划研发高效一体化的自动控制策略。目前几乎都是半自动的，我们想做一个一体化的全自动控制：一体化的控制是把几个岛整体的考虑进来放在全自动的控制系统里，通过智能的一些计算判断，最终实现一键启停，全都是智能化的，不靠人为的操作。
开发这样的高效一体化槽式自动控制系统，
1）能够减少电站运行人员工作量，从而降低运行成本；
2）缩短电站启停时间，提高发电量，从而提高电站经济效益；这里我举一个例子：
图：西门子某集成控制槽式光热电站启动曲线图
上面这张图，这个发电出力是没有储能的，前面那几个圆圈，第一个是启停，后面那四个线是人为启动情况，蓝色的线是集成控制系统启动的情况，都是集热场导热油出口温度的线。通过这个图，能看到利用人为控制，因为太阳岛升温比较快，蒸汽发生慢，所以要把整个步骤减慢。如果有这么一套全自动的控制系统，发电量会增加一天几十个兆瓦时，这是相当大的量级。
3）各回路出口温度一致性能够得到提高，散焦（弃光量）减少、集热场导热油出口温度提高，提高了电站的光电转化效率；
4）集热场各回路发生泄漏或火灾后应急处理时间能够减少、提高了电站安全性和运维人员工作环境的安全性。
下一步槽式全自动化控制策略，将主要包括以下技术点：
1、把常规岛、太阳岛、传储热系统的控制整合到一套自动化控制系统，并提高其智能化水平，实现一键启停。
2、运行时分回路进行流量自动调节。各回路设置自动调节阀门，在运行时分回路调节流量，保证各回路出口温度尽量接近设计值。
3、解决开发高效一体化控制系统面临的挑战，包括：1）建立精确的数学模型；2）充分考虑各岛之间的相互影响；3）预测太阳辐照等气象数据变化；4）要求包括自动调节阀门等硬件设施质量可靠。
开发高效一体化控制的槽式光热电站的更重要的意义在于提高槽式光热电站的自动化水平，把复杂的事交给EPC解决，简化运行，让业主更轻松赢利，便于推广应用。
这就是我的报告内容，谢谢大家！
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