杨军峰：优化技术方案以适应中国特殊的自然气候环境要求
来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 4987查看 | 2016-06-29 11:14:14
CSPPLAZA光热发电网报道：在中国特殊的自然气候环境下开发光热电站，即便拥有足够成熟的海外技术，仍面临技术的本土适应性问题，在6月17日召开的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA2016年会期间，中海阳能源集团股份有限公司光热总工程师杨军峰针对这一问题谈了他的看法。
杨军峰归纳道，中国适合开发光热电站的地区普遍具有以下几个特点：纬度偏高，一般在40度左右，这将导致集热场的余弦损失比较大；DNI略低，中国适合建设光热电站地区的DNI值在2000kWh/m2-y左右就很好了，但国外在2500、2600都很普遍；冬季气温比较低，最低气温可达零下30摄氏度。而国外像西班牙温度一般都不会到零下，零上10度左右就差不多了，这个和国外差别很大；秋冬季结霜在中国很严重，通过实际集热回路建设过程发现，结霜情况特别严重，严重影响了集热效率；此外还有干旱缺水、风速较高等特点。
针对中国上述实际的气候条件，在国外已经经过验证的技术和产品能否适用，应该注意哪些方面，杨军峰结合中海阳的光热项目实际开发经验给出了一些建议。
针对西北地区气温较低的实际情况，杨军峰建议应强化管道、设备的保温措施，尽可能选用导热率低的保温材料，或增加保温厚度。同时，对储热、换热设备的设计也要充分考虑冬季气温低的气候条件。
为了应对干旱少雨的恶劣气候，汽轮机选型大多要采用空冷形式，同时要采用IEC标准以额定背压制定汽轮机额定出力，另外汽轮机在夏季可以通过停高加的方法，增大汽轮机出力，达到额定发电功率。
至于如何加速除霜，杨军峰表示，中海阳在反射镜的背面增加一层深颜色的涂层，在有霜的期间把背面对着太阳，让太阳光来加热镜面，热量从背面再传到镜子正面去，这样应该是比直接拿镜面对着太阳，直接让太阳照射这个霜要化得快一些。
谈到如何抗风，杨军峰表示可以通过提高集热器的抗风能力设计，比如采用扭矩框类型，或在集热场迎风面的集热器有必要采用加强型设计。此外，还可以建设挡风墙增加集热器抗风能力。
此外，据杨军峰介绍，目前中海阳正在积极利用我国光热电站地址风速高的特点，探索风电辅助的光热发电技术，可以尝试用风电加短时储电提供电站自用电，甚至提供部分输出电力，以降低光热发电的成本。
下面刊出的是杨军峰的演讲全文：
谢谢主持人、谢谢主办方CSPPLAZA，各位专家同行，大家下午好！我演讲的题目是“适应中国特色自然气候环境的国外光热发电技术转化”，说实在这个题目实际是技术含量很高很高的，我在这儿站着有点不自在，因为台下很多都是我的老师和前辈，他们有很多、丰富的经验和技术，像哈维尔等都是曾经教过我的老师。
但是我也是壮着胆子在这儿尝试一下把我们公司的一些关于国外技术引进到中国以后，会有哪些变化的几个观点跟大家分享一下。
大家知道国外的电站确实做得比较多了，比较成熟了，但是中国它会有些中国自然气候环境的特点，怎么来适应这些特点？怎么做一些最终的优化，把这个电站在中国运行好，这是一个很长很长的路要走的。我这里只是说提出了一些观点，在以后的实践中我们接着和大家、和各位同行来接着往下做一些更深入、更具体的研究。
今天我演讲的就是三部分，第一部分先介绍一下中国适合光热发电地区自然气候环境特点，第二部分结合自然环境气候特点，阐述一下我们国外光热发电技术转化的几个观点，最后简要介绍一下我们中海阳光热业务的情况。
这个图可以看到光照比较好的，适合开发光热电站的应该是DNI在1800以上、2000左右的地区，在中国比较好的是西藏这边，西藏由于地形原因、山地比较多，而不太适合做光热电站，另外电力吸纳消化能力也是很弱。实际最终从中国来看，适合光热发电的地区也就是西北的几个省，像青海、内蒙、新疆、甘肃、宁夏这几个。这几个地区DNI还可以，如果看其他方面的情况就会有些发现，这是我归纳的几个特点，不一定全，是我一些粗浅的归纳。
首先纬度比较高，中国适合光热发电的西北地区纬度一般在40度左右，40度还要多，实际按照光热发电的大家以过去国外的经验来说，应该是在15度到40度之间，所谓的“太阳带”上建电站是比较合适的，但是咱们的纬度一般都在40度左右。像内蒙那边就40好几度了，就很高了。这个问题就带来了纬度高，它的集热场的余弦效应比较大，同样的DNI，纬度高，集热场实际得热量就少了。
另外一个特点是DNI略低，咱们的DNI在2000左右就很好了，国外在2500、2600都是很普遍的。
还有一个特点是冬季的气温比较低，我们在甘肃有个项目点，冬季最低气温都在负30度。国外的像西班牙，他们一般的都不会到零下，零上10度左右就差不多了，这个和国外差别很大。另外就是干旱缺水。还有就是秋冬季结霜，这个是过去考虑很少的，这个情况在中国很严重。我们去年冬天在新疆为别的公司做了一个集热回路，发现结霜特别地严重，严重地影响了将来的集热。到太阳出来以后两三个小时霜都还没有化掉，这个可能国外也没有。我问过一些国外的专家，他们在这方面没有任何的经验，他们那儿没有这个情况。
还有一个特点就是咱们的西北地区风比较厉害，风速时间长、最大风速也很高，如果百年一遇的风的话都超过集热器破坏风速了。
我结合刚才几个特点介绍一下，一个气温比较低，我们在管道保温上采取一些措施，尽可能采取选择保温系数好的保温材料，另外在厚度上可能要比国外的电站要设计得更厚实一些。对储热、换热设备的设计也要充分考虑冬季气温低的影响，做好防冻、保护措施，这是一块。
另外，在汽轮机选型，咱们是干旱缺水，选型基本是空冷的项目多，采用空冷之后带来一些问题，就是夏季的背压比较大，像我一直很拥护孙院长的观点，在汽轮机额定功率，怎么定铭牌，要采用国际IEC的标准，我就不要班门弄斧说了，孙院长他们可能更清楚，我们的观点得支持电规院这方面的（建议），希望业内能达成一个共识。另外，如果按照IEC标准来定额定功率，在夏季的时候怎么办？夏季发电量怎么能达到这个额定的功率，要采取停高加的办法来达到一个额定发电量。
另外我们还有一个技术上的想法，怎么加速除霜，我们在反射镜的背面增加一层涂层，我们在原来反射镜背面增加一层深颜色的涂层，在有霜的期间把背面对着太阳，让太阳光来加热镜子背面，热量从背面再传到镜子正面去，这样应该是比直接拿镜面对着太阳，直接让太阳照射这个霜要化得快一些，这个我们申请了一个专利，下半年我们就开始做试验，争取今年冬天的时候能给大家带来一个好消息。
鉴于大风的问题，在集热器设计上也要考虑抗风的能力，我们比较扭矩管、扭矩框、空间桁架这几种形式，我们觉得扭矩框的类型抗风能力更强一些，不容易变形，或者说变形也不至于损害，另外挡风墙，或者是迎风面的集热器做加强型的设计，这个在项目中要充分考虑到。
另外一个，结合咱们西北的大风情况，我们也想积极地利用，前面说的几个都是我们要被动地适应这个问题，我也想了一个怎么积极利用这个风的问题。我们希望做一些用风电，加上短时的储电来辅助光热发电的这么一个技术。首先这儿有两个阶段要走，一个是从技术上要做试验、做优化，从技术上要打通。另外可能要呼吁国家将来如果说技术上没问题，要呼吁国家相关制定政策的部门支持这个风电加短时储电辅助的光热技术。这个应该说是对降低咱们整个光热发电的成本是有关系的，我们完全可以通过风电+短时储热，提供电站自用电，甚至提供部分的电力输出，这方面都是可以的。
下面我再简要介绍一下我们公司的业务情况吧。中海阳集团是一个上市公司，是以能源互联网为战略布局的，主要业务集中在太阳能光伏和光热的发电系统集成，未来还要做的就是分布式太阳能无线充电站、核心制造，太阳能与化石能源联合发电这些业务。光热这块主要是三大块，一个是反射镜，我们在成都禅德生产，还有集热器，还有槽式光热电站的EPC，三大块业务。
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