日前,光热发电行业领军企业——浙江可胜技术股份有限公司(简称可胜技术,原浙江中控太阳能技术有限公司)确认作为独家钻石赞助单位鼎力支持即将于2024年4月25-26日在呼和浩特香格里拉大酒店召开的2024第十一届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会(CPC2024)。
成立于2010年的可胜技术是可信赖的熔盐储能光热发电解决方案提供商,专注于塔式光热发电与熔盐储能的技术研究、装备研制与工程化应用,深度聚焦光热发电及多能互补发电业务,并积极布局以熔盐储能为核心的综合能源应用领域,致力于通过先进、高效的可再生能源利用技术,为人类社会提供高品质、低成本的绿色清洁能源。
通过多年的技术攻关及工程实践,可胜技术已成功掌握从聚光、集热、储热到发电的全流程塔式光热发电核心技术,并建立起光热发电全产业链,实现了核心装备的产业化、国产化。同时,可胜技术开发了一整套高温熔盐储能解决方案,形成了一系列涵盖工艺包设计、关键设备集成、工程设计及建设管理、系统调试及运维等专有技术。
成功掌握全流程塔式光热发电核心技术,实现核心装备产业化、国产化
塔式熔盐储能光热发电系统涉及学科众多,技术高度复杂。技术因素主要包含聚光吸热系统、储换热系统、汽轮发电系统等各个系统的设计匹配度,设备性能,设备可靠性,运行优化水平等。而可胜技术深耕数年,已掌握全流程塔式光热发电核心技术全流程塔式光热发电核心技术,可为业主单位提供全流程服务。
一、聚光系统
聚光集热系统的性能(效率),是决定光热电站性能表现的基础。而聚光精度直接决定着聚光集热系统的效率,进而影响光热电站的效率及发电量。可胜技术通过应用自主研发的高精度智能定日镜、高效校正系统、镜场控制系统等产品,并优化镜场布置方法及吸热器结构工艺设计,大幅提升聚光集热系统效率。
优化的镜场设计方法
可胜技术的专用镜场设计软件,是全境场高效率的基础。
• 优化原则:从吸热器视角看镜场——无遮挡
• 镜场效率比传统辐射布置提高约1.5%
• 土地利用率比传统辐射布置提高约2.5%
高精度智能定日镜
可胜技术自主研发的高精度智能定日镜产品,具备高面型精度及跟踪精度,可将太阳光精准的反射到吸热器的指定位置,提高光斑质量,减少吸热器上的能量溢出,有效提高光电转化效率,从而提高光热电站的发电量。
30㎡高精度智能定日镜
产品已通过权威第三方机构德国CSP Services与德国航空航天中心(DLR)的质量检测,认定该定日镜产品具有面型误差小、跟踪精度高等突出优点,获得了最高等级“Excellent”的评价。
镜场控制系统
可胜技术依托在控制系统领域近30年的积累,自主研发的镜场控制系统,可实现大规模定日镜场的集群控制,在保证电站聚光集热系统安全稳定运行的同时,大幅提升光资源利用率,进而提升电站发电量水平。
• 控制系统软硬件完全自主研发,镜场控制系统、吸热器控制系统、全厂DCS等深度耦合,控制连锁,实现了主要运行过程的全自动控制;
• 移植DCS控制系统的成熟理念,控制系统服务器、供电、网络多重冗余;
• 功能强大的控制系统,保证全境场精准追日,减少光斑溢出,同时保证吸热器表面能量均匀。
全自动校正系统
可胜技术采用的基于机器视觉的自动校正方案,校正效率比传统的白板校正方案提高25倍,且可实现自动循环校正,无需操作人员值守。
• 电站建设期:大幅降低镜场校正时间,缩短项目调试工期;定日镜安装过程无需精确定位、测量偏差,降低安装成本。
• 电站运行期:可对运行的镜场进行高频率的周期性校正,保证全场定日镜全生命周期始终处于最佳精度水平。
二、吸热系统
吸热器是吸热系统的核心设备,利用太阳能加热其内部的吸热工质,以实现将太阳能高效转换为热能。
以熔盐作为运行工质的熔盐吸热器,面临着高温、高低温变化频繁剧烈、腐蚀性环境等恶劣工况。为此,可胜技术从多个方面进行优化设计,以保证熔盐吸热器的安全、高效运行。
熔盐吸热器关键技术
材料选择:进口高镍合金管材,耐高温、腐蚀、热应力、热疲劳;高吸收率涂层,提高光资源吸收率
结构设计:柔性结构,耐热应力、热疲劳;模块化工厂预制,避免现场加工,保证吸热器性能,提高安装效率
控制系统:保证吸热器表面温度均匀,吸热器控制系统与镜场控制系统深度耦合,连锁控制,减少热冲击
防冻堵:优化内部管道结构,减少冻堵工况发生;吸热器表面能量实时监控,随时监测表面温度变化,及时发现冻堵;自动化盐控制系统,在冻堵工况下利用镜场能量快速化盐、疏通
熔盐吸热器主要参数
吸热器运行及安全启停策略
• 预热阶段:保证吸热器升温及维持在目标温度
• 进盐阶段:降低熔盐凝固的风险
• 升温阶段:控制吸热器壁面的整体温升速率,自判断并熔化冻堵吸热管内熔盐
• 正常运行阶段:维持吸热器出口温度在565℃
• 来云阶段:自动化调度策略,减少热冲击对设备寿命的影响
• 疏盐阶段:降低熔盐凝固的风险
可胜技术聚光集热系统的综合优势:
高精度智能定日镜+高效全自动校正系统+高度集成的镜场控制系统,保证了全镜场在全生命周期的聚光精度
高精度聚光与高效吸热器,带来整个聚光集热系统的高效率
高效率的聚光集热系统,为电站的集热量、发电量提供保障
可胜技术在聚光集热系统方面的能力与水平得到了行业的广泛认可,牵头编制两项IEC国际标准《太阳能光热发电站镜场控制系统》、《塔式太阳能光热发电站定日镜技术要求和设计规定》,以及两项国家标准《塔式太阳能光热发电站集热系统技术要求》、《塔式太阳能光热发电站定日镜技术要求》。
IEC国际标准
国家标准
国家标准
三、储换热系统
可胜技术深入研究熔盐系统的特性,既可提供经实际工程验证的熔盐储热与换热系统解决方案与设备集成,自主研发的熔盐储换热系统工艺包优化技术,大幅提高了专项设备的可靠性及可用性。
• 对熔盐储罐采用独特的结构设计,可在提高承载能力的同时减少散热损失;对储罐内部采用均流设计,大幅提高了储罐本体的可靠性;
• 对熔盐换热器采用了全球首创的双列设计方案,并对换热器本体结构做了大量的优化设计,大幅提高了设备的可用性;同时也可以实现大范围、快速变负荷,实现了比传统火电更优的负荷调节深度和速度;
• 对熔盐泵与管道及平台联合设计,攻克熔盐泵高温环境下耐磨损设计、熔盐阀门密封设计等技术难题。
四、全自动运行系统
聚光集热全自动运行系统
为提升系统运行稳定性和安全性,可胜技术自主研发的聚光集热系统自动化运行软件实现了对聚光集热系统主要运行过程的全自动控制和一键启停,降低人为因素导致的系统效率下降和设备运行风险。
• 气象系统、云监测系统、红外系统与镜场控制系统深度耦合,实现来云等复杂工况自动运行策略;
• 异常工况自动化:吸热器堵管自动检测及处理、超温安全防护、断电安全连锁等。
云预测系统
可胜技术自主开发的云预测系统,基于全天空成像仪和卫星云图具备云识别和运动跟踪功能,实现了30分钟以内的DNI预测功能,从而为塔式光热电站制定相应的运行策略,保证系统的安全稳定运行,提高光资源的利用率。
智能镜场清洗系统
可胜技术创新性的全自动无人驾驶清洗车,具备自动导航、水洗/干洗功能,可大幅度提高镜场清洗效率,以适应中国低温、多风沙的自然环境,保证镜面清洁度,并降低运营成本。
以青海中控德令哈50MW熔盐储能光热发电项目为例,采用无人驾驶全自动清洗车,可执行夜间清洗模式,全镜场清洗周期约7天,配置六台清洗车,每天两班清洗。
• 节省人工工资:120万元/年
• 提高发电收益:110万元/年
五、增值服务
塔式熔盐储能光热电站仿真培训软件
通过对塔式熔盐储能光热电站核心设备的数学建模,实现电站生产、运营、维护等全流程的仿真模拟,并具备以下功能:
• 运行模拟:电站运行、启动、关机全流程仿真,运营数据输出功能,仿真平台加速、暂停功能;
• 故障模拟:事故情况下设备运行状态,故障发生后的操作模拟和联锁保护;
• 设计优化:工艺流程的验证及优化,设备选型的验证及优化,控制策略的测试及优化;
• 演示培训:电站全流程演示、电站操作人员岗前培训和考核。
塔式熔盐储能光热电站设计软件
该软件可实现项目总体方案的设计,输入必要的项目建设条件,自动进行详细方案设计,并输出word格式的方案文本,包括光资源分析、详细系统设计方案(镜场、吸热、储换热、汽机等)、发电量与厂用电计算、电站经济性分析等。可用于项目可行性研究报告编制、项目投资决策、项目初步设计等。
电站性能评估软件
该软件通过对电站详细参数(主要设备的设计参数、气象数据、发电模式等)的分析,计算出电站在对应工况下的理论发电量,并以图表的形式展示计算结果,可用于项目设计阶段的经济性评估,以及运行阶段的发电量达成率考核。
电站运营优化软件
运营优化软件平台支持基于数学建模、大数据分析及机器学习的塔式光热项目的控制算法,具备系统运营分析评价、重大设备的专家诊断以及运行人员的操作考核等功能,可持续提高塔式光热电站运营的标准化、自动化和智能化程度,提升电站的发电量达成率和经济性。
移动平台软件
移动平台软件支持在安卓系统手机和平板电脑上实现定日镜的调试、维护和故障处理等功能,支持与镜场控制系统历史数据库的交互,可用于镜场建设期和运营期的设备调试和维护,提高调试和维修效率。
全球唯一一家业绩超过1GW的塔式光热发电技术提供商
可胜技术不断推动光热发电技术进步、成本下降,并创造了多项行业标杆。截至2023年底,可胜技术的光热业绩已经达到1260MW,包括已建成光热项目3个合计110MW,中标及在建风光大基地光热项目10个合计1150MW,成为全球唯一一家业绩超过1GW的塔式光热发电技术提供商。
1、已建成投运项目:
(1)青海中控德令哈10MW光热项目
该项目完全由可胜技术自主开发、建设、运行。2013年7月并网发电,是我国第一座商业化运营的光热电站;2014年获国家发改委批复1.2元/kWh的上网电价,是我国首座获得上网电价的光热电站;2016年熔盐吸热、储热、换热系统投运,成为我国第一座具备规模化储能系统的塔式光热电站。
(2)青海中控德令哈50MW光热项目
国家首批光热发电示范项目之一,完全由可胜技术自主开发、建设、运行,于2018年12月30日并网发电,2019年4月实现满负荷运行,2019年7月底移交生产运行。电站投运后,性能表现稳步提升,屡次突破连续不间断运行、单日、单月、年度运行纪录。电站2022年度发电量1.464亿kWh,达到年度设计发电量的100.26%,成为全球首个达产的塔式熔盐储能光热电站;2023年度发电量1.524亿kWh,达到年度设计发电量的104.38%,连续两年实现达产目标,已成为国内外光热发电项目的建设运行典范。截至2024年3月底电站已累计发电6.159亿kWh。
同时,电站已通过国际权威独立工程咨询公司(德国Fichtner)的完整技术评估,结论认定电站质量先进,设计已达到国内同类技术的先进(state-of-the-art)水平,主要设备运行状态良好,且具有多项设计亮点。
(3)中电建青海共和50MW光热项目
国家首批光热发电示范项目之一,可胜技术负责聚光集热系统的技术方案与设备集成供货,该项目已于2019年9月并网发电。
2023年11月1日起,可胜技术团队受邀入驻项目现场,围绕项目各核心系统开展为期一个月的运行策略优化工作。电站11月发电量达到1222.2万kWh,创机组投运以来月度发电量新高,整体运行效率显著提升,得到业主及EPC总包单位的高度肯定。
2、已中标在建项目:
(1)金塔中光太阳能“光热+光伏”试点项目10万千瓦光热工程
项目已入选国家第二批以沙漠、戈壁、荒漠为重点的大型风光基地项目,包括光热10万千瓦,光伏60万千瓦,其中光热部分由浙江可胜技术股份有限公司组织建设,并采用可胜技术自主研发的塔式熔盐光热发电技术,配置8小时熔盐储能系统。项目已于2022年3月开工建设,截至目前,25594面定日镜全部安装完成,吸热器吊装完成,主厂房汽轮机扣缸完成,动力岛主体安装工程进行中。
(2)三峡能源青海青豫直流100MW光热项目
2023年10月17日,项目首套定日镜顺利组装下线并完成现场安装。截至目前,定日镜累计安装13236套,吸热塔已顺利封顶。
(3)中广核新能源吉林大安吉西鲁固直流490MW综合能源项目(光热100MW)
截至目前,该项目定日镜组装车间、吸热塔基础施工中。
(4)浙江火电新疆吐鲁番光热+光伏一体化项目100MW光热项目EPC总承包项目
截至目前,该项目定日镜累计安装3866套,吸热塔已封顶。
(5)吉电股份吉西基地鲁固直流140万千瓦外送项目1(光热100MW)工程
截至目前,该项目定日镜组装车间施工中。
(6)国能青海公司海南青豫直流二期10万千瓦光热项目
截至目前,该项目定日镜组装车间、吸热塔基础施工中。
(7)中电建中南院吐鲁番市托克逊县乌斯通光热+光伏一体化项目100MW光热EPC工程
截至目前,该项目定日镜累计安装212套,吸热塔施工至56米。
(8)国家电投河南公司新疆吐鲁番鄯善七克台100MW光热发电项目
截至目前,该项目定日镜累计安装476套,吸热塔施工至126米。
(9)中广核新能源德令哈200万千瓦光热储一体化项目(一期100万千瓦项目)
截至目前,该项目吸热塔基础施工中、定日镜组装车间基础回填完成。
(10)中能建哈密“光(热)储”多能互补一体化绿电示范项目150MW光热项目
截止目前,该项目吸热塔基础开挖。
欲进一步了解可胜技术全流程塔式光热发电核心技术并与其进行面对面交流,欢迎报名参加2024第十一届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会(CPC2024)。
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