衡量光热电站实际运行情况的一个重要指标是年光电转化效率,不是理论效率、不是设计点效率,而是基于真实运行数据基础上的实际年均效率。
自2018年至今天,我国已投运的商业化光热电站有10个,包含塔式6个,槽式2个,线性菲涅尔式2个,其中中核集团新华发电玉门光热+示范项目、国投阿克塞汇东光热+光伏项目为今年新近投运的风光一体化项目,青海鲁能格尔木50MW光热发电项目为多能互补项目,其余7个均为国家首批光热示范项目。
一体化项目和多能互补项目的定位、运行模式与首批国家光热示范项目不同,不以追求发电量最大为首要目标,且上述一体化项目投运时间较短,尚无数据。故以下仅分析7个已投运的国家首批光热示范项目的相关情况,详见下表。
注:以下根据公开数据,以2023年全年发电量为基础,计算年均光电效率。如有纰漏,敬请指正。
需要指出的是,以上电站投入运行的时间长短不一,这一计算基础尚不能代表该电站的长期运行表现,主要原因有以下几点:
1、项目建设水平不一。首批国家光热示范项目系我国首次投建大规模商业化光热电站,技术不够成熟、建设经验欠缺、项目建设质量存在差异。
2、项目运维水平不一。因欠缺运维经验,不少项目在实际运行过程中出现不少问题,项目的学习过渡期较长,运行表现虽然在逐年增长,但部分项目仍未达到正常应有的运行水平。
3、供应链管控水平不一。首批国家光热示范项目亦是对供应链的检验,每个项目采购的设备和材料不同,部分项目采购的设备如泵、阀、熔盐材料等出现问题,导致项目被迫停运检修,导致发电量表现不佳。
4、每个项目地的实际DNI数据每年都不同,以上计算采用的DNI数据可能与当年实际DNI数据之间存在偏差。
因此,以上计算结果仅作参考,不能代表该电站的长期运行表现。随着电站运营能力的提升,未来的项目年均光电转化效率更具参考价值。
从项目达产率的角度来看,不同项目的设计发电量计算的基础选择不一,如对设计点的选择,对于不同的环境场址条件,是否适配合适的技术路线,集热场和储能规模的配置,核心设备运行的可靠性系数选择、高风速和云层等自然环境对发电量的影响考虑等,都会导致实际发电量与设计发电量之间出现较大偏差。
▌附7个已投运的国家首批光热示范项目简介
1、首航敦煌熔盐塔式10万千瓦光热发电示范项目
敦煌100兆瓦熔盐塔式光热发电站是国家首批光热发电示范电站之一,装机容量100兆瓦,配置11小时熔盐储热系统,镜场面积140万平方米,电站设计年发电量达3.9亿度,每年可减排二氧化碳35万吨,释放相当于1万亩森林的环保效益。
该电站2018年12月28日机组首次并网;2019年6月电站实现满负荷运行。截止2023年11月底,该电站2023年发电量为2.35亿kWh,同比去年1-11月增幅21%,机组在经历2023年11月底至2024年1月25日的汽轮机高压缸整体更换检修,以及设备调试后,于1月26日18:40并网发电。并于2024年8月17日,当日发电量达到227.14万度,打破该项目最大发电量历史纪录。
2、青海中控太阳能发电有限公司德令哈熔盐塔式5万千万光热发电项目
青海中控德令哈50MW光热电站,是国家首批光热发电示范项目之一,装机容量50MW,配置7小时熔盐储能系统,镜场采光面积54.27万平方米,设计年发电量1.46亿kWh,每年可节约4.6万吨标准煤,同时减排二氧化碳气体约12.1万吨。
该电站于2018年12月30日并网发电,2019年上半年快速完成试运行与消缺,2019年7月开始移交生产运行。电站2023年度发电量1.524亿kWh,达到年度设计发电量的104.38%。
电站采用浙江可胜技术股份有限公司自主研发并完全拥有知识产权的塔式熔盐光热发电核心技术,95%以上的设备实现了国产化。电站运行表现已通过德国独立工程咨询公司Fichtner的完整技术评估,认定其技术已达到全球同类电站最先进水平。
3、中国电建西北勘测设计研究院有限公司共和熔盐塔式5万千瓦光热发电项目
青海共和50兆瓦光热电站位于青海省海南州共和县生态太阳能发电园区,是国家首批太阳能热发电示范项目之一。采用熔盐塔式技术,总占地面积2.12平方公里,采用塔式熔盐技术,配置6小时熔盐储能系统,镜场由30016台20平方米的定日镜组成。项目由中国电建所属电建新能源公司控股,中国电建西北勘测设计研究院EPC总承包。
电站于2018年5月6日开工建设,2019年9月19日并网,2020年11月6日实现满负荷发电。2023年度发电量实现6290.55万度,提前31天完成全年发电任务。
4、中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司哈密熔盐塔式5万千瓦光热发电项目
该项目是我国首批光热发电示范项目之一,聚光场共安装14500面定日镜,单台定日镜面积48.5平方米,镜场总面积70万平米,可实现昼夜连续发电。项目由中国能源建设集团投资有限公司投资,中电哈密太阳能热发电有限公司建设,中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司总承包建设。
该项目于2017年10月19日正式开工建设,2019年12月29日实现首次并网发电。截至今年9月15日,该项目2024年累计发电量突破1亿千瓦时。
5、中广核太阳能德令哈有限公司导热油槽式5万千瓦光热发电项目
中广核德令哈50MW光热发电示范项目场址海拔3000米,为全球首个高寒、高纬度槽式光热电站,为国家首批“光热示范项目”中第一个开工建设、第一个并网发电的光热项目。项目占地面积2.46平方公里,采用抛物面槽式导热油太阳能热发电技术,建设有190个槽式标准回路,镜场集热面积62.13万平方米,配备一套二元硝酸盐熔盐储能系统(储热容量达到1300MWth),同时建设一套50MW规模的中温、高压、一次再热的水冷汽轮发电机组,可实现24小时连续稳定发电。
该电站于2018年10月正式商运,总投资约17亿元。2023年度完成上网电量11040万千瓦时。
6、内蒙古中核龙腾新能源有限公司乌拉特中旗导热油槽式10万千瓦光热发电项目
乌拉特中旗100MW槽式导热油10小时储能光热发电项目位于乌拉特中旗新忽热苏木,占地7300亩。项目集热面积约115万㎡,装机容量100MW,配置10小时熔盐储热系统,可实现24小时连续发电,是国家能源局首批20个光热发电示范项目之一。
该项目于2018年6月动工建设,2020年12月实现满负荷100MW发电。2023年实现全年发电量3.25984亿kWh。
7、兰州大成科技股份有限公司敦煌熔盐线性菲涅尔式5万千瓦光热发电示范项目
项目位于甘肃省敦煌市七里镇光电产业园区,是国家首批太阳能热发电示范项目之一。该项目采用兰州大成具有自主知识产权的线性菲涅尔聚光集热技术,并采用熔盐作为集热、传热和储热的统一介质,储热时长15小时,具备24小时持续发电能力。项目总投资16.88亿元,设计装机容量50兆瓦,年设计发电量2.14亿千瓦时,年利用小时数4283小时。
2019年12月31日,该项目首次并网发电成功。2020年6月19日,该电站举行投运揭牌仪式,项目正式投入商业运行。2024年1月—7月,兰州大成敦煌50兆瓦太阳能光热电站发电量达到了41849千千瓦时,同比增长103.96%。