马云青:阿克塞800米熔盐槽式试验回路建设和运维经验
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 5943查看 | 2017-01-06 14:25:00    
  CSPPLAZA光热发电网讯:2016年12月28日~30日,中国光热示范电站开发领导者峰会暨CSPPLAZA2017新年汇在甘肃敦煌盛大召开,天津滨海光热发电投资有限公司CEO马云青就甘肃阿克塞800米熔盐槽式试验回路的建设和运维作专题分享。

  马云青在演讲中表示,做该试验平台的关键问题是熔盐槽式技术如何打通,并从四个方面对该问题进行了阐述,第一是熔盐槽式技术的经验反馈;第二是光热发电技术的经济安全和可持续性问题;第三是国际合作和项目管理;第四是国产化的步骤和策略。

  马云青在演讲中特别强调了光热产业要想取得长足发展,一定要推动国产化的进展。他表示,试验回路系统设计非常精密,所需设备、部件数量很大,而在排盐、回路波动以及节省冷泵能耗等一些关键问题上,国产化却无法实现。中国企业应在技术含量要求较高的设备部件上付出更多努力。

  马云青还强调,一项技术的发展应与人类的发展相容相符,否则,这项技术是无用的。阿克塞800米熔盐槽式试验回路的建设开发已初步证明槽式高温熔盐技术是可行的,克服了开发项目之初的两大顾虑,即该技术能否经受低温情况下的冻结问题以及槽式熔盐的安全性问题。


更多内容,请阅读下面刊出的马云青的演讲全文(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅):

  非常感谢大家,让我有机会介绍实验平台的一些经验,这些经验不成熟,提出的观点也未必正确,不管怎么样贡献出来请大家批评指正,改进下一步的工作。

  要做测试平台,熔盐槽式如何打通是关键问题。在做这个问题的时候有很多想法,下面一一来讲。第一是经验反馈的问题;第二是光热发电的技术经济安全和可持续性问题;第三是关于国际合作和项目管理;第四是国产化的步骤和策略,国产化重点突破的项目。

  初步结论:槽式高温熔盐技术是可行的。过去有很多这方面的顾虑,主要的顾虑是两个方面,一是它能不能够经受低温情况下的冻结问题,这是最大的问题;第二是槽式熔盐有没有安全问题,后面是经济性考量。

  槽式熔盐的一次投资比较高,但是降低造价的空间还是比较大。槽式熔盐长期来看安全可靠,但是不能低估运行当中的风险,槽式熔盐是可持续发展的新能源,同时具有很大创新空间。引进吸收消化创新的特点是非常大,今天讨论的问题中大家都提到了各自的特点和能力,我们是新公司,我们这方面能力不够,但是投资者敢于投,在这种情况下鼓励大家努力去做。

  一个启示,刚才也谈到了,分包采购应该在技术整合上下工夫,分包采购像光场、储热换热和发电机组再加上DCS,这四个方面工作是要在整合上下工夫,为什么要找总体院,为什么要找一个国内设计院做总包,就是为了整合方面要做无缝的连接,任何一个有缝的连接对工程都是灾难,我们搞核电时间比较长,在这些问题上有一点疏忽就会造成很大的麻烦。感觉到从我们角度来讲能力不够,就只好要小心。

  第二个方面新能源项目大包采购管理中间是接口关系,接口管不好项目是做不好的,在这方面已经有很多证明,特别是核电证明的特别清楚。

  第三个方面,设计理念,从设计方面也要进行转型跟与时俱进的要求,西北院是我们总包院,它要做很多适应性设计,还要独立的进行BOT和发电机组的设计。但是在储热换热的方面我很赞成王志峰老师的意见,就是要有化工方面的专家,现在都提到熔盐问题,我感觉到我们新熔盐进入的时候要考虑几个问题,第一它要适应很多的事情,第一适应熔盐管,管材要适应;第二要适应各种管道,也要适应熔盐阀门,也要适应熔盐泵,这些问题上缺一不可。如果认为我的盐是从指标来讲很不错,这是远远不够的,必须要把问题一块进行解决。

  第四个方面,国产化是降低造价的关键,我们买了熔盐管、集热管,也买了很多泵和阀门,总的加起来这部分的资金不到10%多一点,三四亿人民币,但是在国内大宗材料方面那是很花钱的,特别是悬臂、大量的电缆,这么大的光场、这么大的地方,特别是塔式这么大的光场,而且要两轴运转的镜子,这需要多少镜子啊,在这方面的创新和降低价格都是非常重要的。

  第五个方面熔盐作为导热的介质具有高效性,但是要预防安全上的风险问题。

  实验平台简单介绍,实验回路组成是集热场,我们搞一个800米,换热器现在的蒸汽测定的数值能够生产1180千瓦的蒸汽,最大的流量是2.45吨每小时,熔盐最大流量是8.12立方米每小时,储热15小时,汽轮机发电机选择比较低只有200千瓦,现在不敢热发电,发出来的电很多。从9月11日投入运行到现在,回路已经运行110天,可以24小时运行,蒸气发生器运行了一个星期就停下来了,因为花钱太多了,知道它的性能就可以了,到现在为止没有发生重大的设备事故,阿克塞回路的温度出口可以达到550度,进口温度200多,储热换热器性能良好,初步获得的数据是符合设计的预期。

  实验平台,总体布置是在最右方的发电机厂房,比较高的台架是换热器,再往前面的罐子是储热器,这边是光场,光场800米回路为两排,每排400米,如图,储热,储热跟光场之间的关系大家也看到了,这边是热交换机跟储热的关系和发电机组的关系、换热跟储热罐之间的关系,大家后天去参观的时候可以看到。

  我们做实验平台的目的主要是技术方面、经济方面、安全风险和可持续性的问题。技术方面应当说是可行的,当然后面也有一些问题,最大的问题是提高汽轮机的效率,在有一篇文章中看到西班牙的专家提出,我们国家在申报太阳能热发电效率问题,我们讲的比较高,当时报的是21%,光对电的效率是21%,还有更高或者更低的。总的来看这个数字是要确切要验证的,尽管我们的熔盐是550、制造出来的蒸汽530度,但是汽轮机的效率很低,国内汽轮机效率达到42%已经很不错了,孙锐院长主持跟国外讨论了几次汽轮机的效率问题,最好的是45%这样的情况。

  一定要解决这件事,如果前面把光场的效率提高1%费很大的劲,结果吃掉了这么多,到底从哪解决问题呢?当然要从最后的汽轮机、发电机,不然很麻烦,这是非常重要的体会。

  第二方面最重要得到什么启示呢?为什么要搞一个回路呢?因为回路是非常精密的回路,所需要的设备、部件数量又大,而且设计非常的精密,比如旋转接头、软管、伴热、熔盐在检修的情况下排盐的问题,还有整个回路的波动问题,怎么节省冷泵能耗的问题,这都是很重要的问题,恰恰在这个问题上国内做的是不够的,在这种情况下国产化就无法实现。很小又很精密,咱们也经常做集热管、反射镜,但是我刚刚说的这几个在槽式熔盐中应该付出更多的努力,技术含量很高,但是能够努力的厂家还不算太多。

  社会效益来讲,社会效益很好,因为它使用的土地是戈壁和荒漠,当然内蒙有一些牧场等等,但是最重要往西部走都是戈壁和荒漠,所以社会效益比较好,但是一定要加速国产化,推动国产化的进展。

  安全和风险问题,安全问题是人身安全和设备安全,风险是运行的风险,这几点上存在着一些问题。

  从持续发展来说,这些地区最差的是两个,第一是缺少人才,如果是建设一个500兆瓦要十个机组,需要的技术人员是很多的,在甘肃都是从外地招聘的,本地的人是待不住的,在当地扎根的话很难,这个地方水很少,当然国家要求一定要空冷,空冷很好,但是空冷耗电效率要降低,一定给国内搞制造业提出了非常严肃的问题,能不用水发电吗?而且可以提高吗?如果不解决这个问题,在大力发展光热发电的时候还依靠蒸汽发电那是无法持续的。

  关于储能的问题,储能是初步设计的一个方面,如果储能从5小时储能往下走的时候主要的拐点在15小时,这是最好的位置,为什么选15小时呢?在15小时可以有17.9公分做一个铺垫,但是这是欧洲的设计,在国内来讲,还要继续再看。关于可持续性的问题,利用的优点和资源是无限的,土地也是无限的,同样的功率机组塔式和菲涅尔式占地面积比较小,太阳热的损失也比较小,冷泵启动次数比较少,一年365天都在转,主要的缺点是不间断运行,如果长时间无人照顾要有额外的储热,热场部件比较多、对伴热和保温要求比较高等等,这是主要问题。


  谈到经济问题的时候,怎么来看待这件事,要说50兆瓦、5万千瓦的电站花20亿人民币,那么每千瓦的造价就不得了了。核电每千瓦造价才一万多元,光热做起来20亿,一千瓦是四万,跟光伏和风电比起来更不行了,我们觉得不公平,因为和发电不挂钩,这样我们采取国际使用的方法,发了多少电就投资多少钱,就是这个公式,然后把它折现,净折现以后下面的公式,建成的这片投资,在多少年里边用了多少运行跟维护的费用,也把它折现,折现到历年的投资中去,公式做减法等于0,T就是回报率,前面都是赔钱,到这一年才开始有一些回报。


  所有的这些费用都折在电价中,这样就可以跟很多的电力进行比拟,和风电和光伏都可以比拟,槽式和塔式、菲涅尔式都可以比了。这种情况下,我们要找一个比较公平的确定造价的基准参数。现在也在研究怎么达到这个结果,国家给1.15元,发电是两亿五千瓦每年。


  另外一个点是关于社会效益的问题,评价一个技术重要的原则就是与人类的发展要相融相符,如果跟人类的生活需求不相符、不相融的话,这个技术是无用的,说得天花乱坠也不行。


  槽式熔盐钢铁没有别的,玻璃可以熔化、钢铁可以再炼,实在不行也可以当做肥料嘛,这些都不成问题,这是它最大的特点,我光说槽式熔盐了,塔式也是一样的,但是油的稍微差一些。总的算下来如果可以达到五千小时,一年两亿五千万度电,占地面积方面,50兆瓦的槽式熔盐发电肯定下来的数字就是2.5平方公里,每平方公里的产值是一亿度电,按照1.15元电价,就是每平方公里的产值是一亿一千五百万,给了这么一个结果各方面都要朝这个方向努力。


  储能和电价和发电投资的关系,储能是非常非常重要的投资跟占地的参数,我把5小时储能都当做1(100%),如果储能7.5小时就降到0.94GW,再往十个小时0.933,再可以降低到百分之十几,但是发电量如果是5小时储能是100的话,往上走储能是113、139、165,如果在5小时造价我也把它变成100%的话,后来到了15小时是175。所以储能很关键,储能对增加发电量都有好处,但是造价一定会更加高。


  今天上午在讲首航节能工作的时候也是一样,它占地这么大的光场,在不同的方向上一半的光是用不上的。所以必须占很大的地,才能保证储能的要求,这是可以理解的。后面两项计算是根据实验回路现在所花钱而推算出来的,跟风能和光伏比较大家也知道了,不赘述了,风能、光伏发电是多少,虽然看起来造价比它高得多,但是每年还钱会比较快,三四倍的还钱。


  跟风能光伏的比较,我的数字可能不对,因为数字特点多,关于风能的造价,槽式熔盐它在50兆瓦情况下大概是8块钱,风电造价是0.66元,光伏是7毛钱,所以差距比较大,但是跟造价比较起来没有很大的差别,用平准化的电价来算就不差这么多,但是要用单位千瓦造价就差的很多,上百倍!


  槽式熔盐有没有安全问题?我觉得槽式熔盐有两个问题需要关注,在高温的情况下在400度以下不会有什么问题,400到550度之间部分有任何组份的分解,50兆瓦的15小时储能用三万吨熔盐,这里边某些含量,氯的含量是千分之一、亚硝酸盐的含量千分之几,累加起来就不得了,还有氧化硫这就不得了,总的来看这些问题是比较重要的,一定不能在过程中有组份的分解,如果有的话一定是注盐之前把它消除掉,孙院长也谈论过,到底怎么做合适还需要研究,否则的话熔盐锤是很厉害的,会砸管,因为要分解嘛。


  熔盐罐不是静态而是动态的,有盐进来还有盐出去,所以罐子的高净比要做的非常适合,熔盐罐容积不要超过两万吨我感觉比较合适,如果超出会有危险,既然这么高的罐子一晃很容易把焊口裂开,那个时候熔盐不得了,有渗漏不要紧,但是要焊缝断裂就不是小事了,这是比较严重的问题,所以也存在着安全问题,所以安全问题很重要。


  阿基米德没有关于熔盐罐的设计标准,为什么找德国的林德呢?因为他们做的工作有自己的标准。


  关于其他的方面都是风险等等,关键部件重要的地方坏了,任何的地方坏了,必须要排险,为什么做800米回路要把所有的部件都要考验,到现在运行110天,如果整个工作坚持到明年3月份,冬天低温的时间过去数据会更好一些,到那时候再交流。


  项目管理的重要性,现在大家对项目管理都是特别重视,项目管理着力点是接口,重要的问题是程序,要严格的按照程序来做,如果没有非常好的程序,来了以后耍聪明,见招拆招,我们的管理上常常是这样,出了问题这个招、那个招,就是找不到程序如何去处理。所以紧急的情况下常常出现这种情况,这并不是非常有利的。现在需要一定要BOT的项目管理人员要培养,国内刚刚开始,如果不去花力气培养好的项目管理人员,项目失败的机会也很大,这是我们的经验反馈,国际合作刚刚已经讲了不想赘述了。


  牛顿说过,如果我比别人看的更远一些,那是因为我站在巨人的肩膀上,西北院是巨人我就站在你的肩膀上,实在不行就是阿基米德、林德,你比我强吗,我看的远一些,干吗学武大郎呢?这就是现在所做的工作和事情,下面都是集热管、扭矩管这些很多了,槽式熔盐在中国是可行的也是可以大规模建设的,安全的风险也是可控的,光伏和风电比平准化来衡量具有较大竞争力,降低造价的可能性大,而且可以调峰,10到20分钟内可以做到,适宜在荒原戈壁发展,但是还是需要对发电机进行创新,提高效率,节省用水,谢谢!

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