浅析槽式光热发电工程建设及施工重点

浅析槽式光热发电工程建设及施工重点

(中国电建集团核电工程有限公司山东省济南市250102)

摘要:太阳能光热发电按照聚集热量方式的不同,主要分为槽式、塔式、菲涅尔式和碟式四种技术路线。槽式光热发电技术是目前实现商业化运行最多,且技术最成熟的一种。槽式高温熔盐光热发电工程包括光场集热系统、储热系统、换热系统、常规发电系统、辅助系统等五部分。集热系统由若干集热器SCA按照一定的排列方式布置组成回路,结合目前国内首台德令哈光热数据为参照物,其中,集热器模块SCE由集热管HCE、反射镜、支撑结构及跟踪系统四部分组成。集热器模块运行是由槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到高温集热管HCE上。反射镜通过悬臂、高温集热管HCE通过支撑臂均固定在扭矩管上。扭矩管安装在塔架上,可绕轴旋转。运行状态下,扭矩管与HCE的轴平行,且HCE是抛物面反射镜的理想光轴。

关键词:槽式光热;发电;工程建设;施工重点;分析

引言:槽式太阳能光热发电技术是采用“线聚焦”原理,利用大面积槽式抛物面形式的反射镜将太阳光聚焦反射到集热管上,并将集热管内的传热工质加热至高温,利用其热量加热水产生蒸汽,推动常规汽轮机发电。目前,随着世界的不断发展,人们的环保意识也逐渐开始提高,以传统能源为基础的工业对人们的日常生活带来了越来越严重的影响,为此人们也正在寻找新的能源进行部分替代和全部替代传统能源的尝试。太阳能无疑是一种取之不尽用之不竭的清洁能源,世界各地也正在如火如荼地研究和商业化运行各种太阳能发电站,其中太阳能光热发电对比与太阳能光伏发电因为其能够进行热存储,实现24小时不间断发电,所以受到了世界各地太阳能研究机构和新能源公司的青睐。以太阳能槽式光热发电系统为代表的发电技术更是遍地开花,商业化运行已经非常成熟。随着太阳能槽式光热发电系统技术的不断发展,降低成本,提高系统效率已经成为了推动该技术不断发展的不竭动力,至此,新一代的太阳能槽式光热发电系统技术也正在悄悄的成为新的主力军。

1.集热器塔架高精度安装的意义

集热器塔架是集热器SCA的支撑结构,承载集热器自重并为集热器转动提供支撑。集热器塔架安装精度低,将导致扭矩管同轴度降低,增大集热器转动时需要克服的阻力,影响液压驱动单元的正常工作,并降低集热器SCA聚光集热效率。

2.集热器塔架安装方法

本测试平台集热器呈正南北轴向布置,单轴跟踪太阳,效率较高。根据原始地坪和地质资料,集热器以北高南低排列;设计坡度1%。由于这样设计的最终目的能进一步利于光照聚焦,同时还能呈一定斜度。至此,集热器塔架的安装就位,不是常规找正,而是找斜,给安装工作带来挑战。实现集热器SCA能按设计倾斜角度就位,有四种方法。第一种方法:塔架制作时顶部接触轴承座的垫板按设计角度倾斜。垂直安装集热器塔架。该方法对钢结构加工精度要求高,需要钢结构制造企业定制大型高精度加工模具。该方法对塔架刚度要求较高,塔架找正定位简单容易。第二种方法:塔架制作时底座以上部分按设计角度倾斜。安装时底座找平,塔架自然按设计角度倾斜。该方法同样对钢结构精度制作要求高。由于不同设计中集热器倾斜角度不同,第一、二种方法均不利于塔架规模化成批量生产。第三种方法:垂直安装集热器塔架,在轴承座和垫板间加楔形塞片。该方法塔架安装定位简单,常规找正即可。但集热器安装调整时会费工费力,加大难度。并且由于加装塞片,减小了轴承座与垫板的接触面积。第四种方法:在基础地脚螺栓上加定做的专用楔形垫板,塔架倾斜安装,角度和设计斜度一致。该方法增大了塔架定位难度,需要找斜,但后续安装集热器的工序相对简单。第三、四种方法有利于塔架规模化成批量生产。以上四种方法各有优劣,根据到场设备的实际情况,现场采用不同的方法安装。

3.建设关注重点

3.1加强政策配套,加强企业装备、技术创新

技术是光热发电产业持续健康发展的重要保障,为进一步加强国内光热发电企业装备、技术创新,建议加强对光热发电项目国家政策的配套支持。进一步加大对系统集成、装备、关键零部件等技术攻关的支持,实现光热关键装备国产化量产;加大对示范工程建设的支持力度,从国家层面上更好地统一协调各环节的科研政策;在一系列关键产品和技术中确定创新项目,加大资金投入,提高研发体系的效率,并加快科研成果向生产实践的转化;积极吸纳高校、研究机构和企业,尤其是具有创造力的中小企业参与到研发体系中,调动企业参与研发的积极性,推动“十二五”期间自主知识产权的光热发电技术向商业化过渡。此外,可在政府支持的第一批示范电站项目中明确一定的国产化比例,培育一批具有较强国际竞争力的光热设备制造企业。

3.2加大政策支持,降低度电成本

光热发电尚处于发展的起步阶段,需要政府政策的引导和扶持。我国政府虽然已组织开展了多轮光热发电电价政策的研究工作,但至今尚未确定一个最终的政策框架。而商业化示范项目的开发在没有电价或电价承诺的前提下是难以开工建设的,特别是对于手握多个项目资源的五大电力公司而言更是如此。因此,建议国家有关部门加大对光热发电的政策支持力度,出台一揽子优惠政策。例如,可参照风电、光伏等新能源产业,对光热发电和设备生产企业给予融资、投资、税收等方面的优惠政策。如在融资上提供政府担贷款,给予贷款优惠利率;在投资上,可以参考光伏发电已出台的“太阳能屋顶”计划和“金太阳”工程进行一定比例的投资补助;在税收上,对于即将到期的企业所得税“三免三减半”,增值税“减半征收”的税收优惠政策,应给予延期。此外,国家国务院总理李克强2015年1月14日主持召开国务院常务会议,决定设立400亿元的国家新兴产业创业投资引导基金,重点支持处于“蹒跚”起步阶段的创新型企业,孵化和培育面向未来的新兴产业,建议将光热发电纳入该基金支持范畴。

3.3建设大型示范项目,积累实战经验

国家应加大对示范项目建设的支持力度,明确示范项目财政补贴模式及电价招标范围,以国家科技计划项目为纽带,建立政府与企业、企业与企业的合作伙伴关系,鼓励我国技术研究人员和机构积极参与国际项目合作,学习国外经验,加快示范项目建设。为加快光热发电从前沿技术向集成示范的延伸步伐,政府应调动产业链各相关单位积极性,使与市场相适应的技术研发及时得到市场的认可与鼓励。此外,在国内条件不成熟的情况下,政府还可以鼓励企业到海外投资光热电站,获取建设大型示范光热电站的经验。

4.施工过程中的重点

对于槽式光热发电项目而言,应该在一定程度上建立起预先装配车间,进一步把将镜架与反射镜进行工厂化装配,对集热管开展相应的焊接。二是安装现场应该装设临时防风护栏。三是从装配车间到广场运输应该使用相对来说比较专门的运输机械,并且在实际运输过程中应该特别注意太阳灼烧保护,反射面应背对太阳光侧。四是集热器安装的过程中应该使用专用机械,这样做的目的能够让现场可灵活运行装载机、汽车吊配平衡梁等方式进行吊装作业。

总结:随着人们对太阳能槽式光热发电系统技术的不断深入研究和探索,从提高系统效率和降低光热发电成本的角度取得了新的突破,新一代的技术正在取代上一代技术,不断地创新和改变,将使太阳能槽式光热发电系统技术不断发展,将为全世界的人们带来更经济更环保的清洁能源。

参考文献:

[1]于雪峰,何云,蒋中华,朱秀丽.浅淡太阳能光热发电储热熔盐产业发展现状[J].盐科学与化工,2017,46(10):1-4.

[2]李云增.中国光热发电市场方兴未艾,中海阳精耕六载厚积薄发[J].太阳能,2017(07):62-64+25.

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