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中國首座太陽能光熱示范電站:追光逐日德令哈

作者:張保淑 來源:人民日報海外版 發布時間:2019-10-17 瀏覽:
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中國儲能網訊:清晨醒來拉開窗簾,燦爛的朝霞映入眼簾。遠處,被積雪覆蓋的群峰在霞光的輝映下顯得更加雄壯、挺拔。近處,寬闊的巴音河沐浴在晨光中靜靜地流淌著。

這里是青海海西蒙古族藏族自治州州府所在地德令哈市。晚秋時節,本報記者趕到這座位于柴達木盆地東北邊緣、祁連山腳下的“光熱之都”,探訪中國首個大型太陽能光熱示范電站。

勾勒金色之城天際線新高度

上午10時,我們乘車出發,趕往位于距離德令哈城區約7公里的太陽能光熱產業園區。車沿著巴音河濱河路向南前行約1公里,右轉進入寬闊的城市主干道,正行駛間,我不經意地抬頭透過右側的車窗望去,只見不遠處3座高塔矗立在碧藍的天宇下,每個塔頂上端都發出耀眼的光芒,仿佛升起在德令哈西部上空的3個小太陽。雖然隔著車窗,但是那光芒仍然燦爛奪目。我知道那就是此行將要探訪的中國首個大型太陽能光熱示范電站。

“這條是通往太陽能光熱產業園區的主干道,被稱為‘金光大道’。”同行的德令哈市發改委的一位同志介紹說,該路的名字寓意一方面來自城市的名字,另一方面來自當地太陽能產業的發展愿景。他解釋說,德令哈是蒙古語,意思是“金色的世界”,而太陽能產業被確定為德令哈市主導產業之一,將為本地經濟社會實現高質量發展增添強大動力,開辟出通向繁榮富裕的“金光大道”。

這3座高塔已經成為德令哈太陽能產業,特別是太陽能光熱產業的標志性符號,它們不僅拉高了城市的天際線,成為新的地標性建筑,與其背后巍峨挺拔的雪山群峰一起構建起新的城市景觀,而且以太陽能光熱領域的多項“中國第一”打造了德令哈太陽能光熱產業的靚麗名片。這里早已不再是詩人海子在上世紀80年代《日記》里寫下的那座“雨水中一座荒涼的城”,而是擁有包括太陽能光熱產業、太陽能光伏產業、風電產業等在內的現代新能源產業基地的“中國太陽城”。

發揮得天獨厚調峰優勢

塔式太陽能光熱發電的原理并不復雜,就是通過多臺跟蹤太陽運動的定日鏡,將太陽輻射反射到置于高塔上的吸熱器,加熱傳導介質,進而產生蒸汽利用汽輪機發電機組產生電力。與太陽能光伏發電相比,太陽能光熱避免了硅晶光電轉換工藝,節省了能源消耗,降低了發電成本,而且真正做到零排放。

塔式太陽能光熱發電主要設備包括定日鏡、吸熱器和儲熱系統等。在此領域,美國、西班牙等國從上世紀50年代就開始探索,逐步開發了一整套成熟的技術,建設了多座電站并投入商業運行。進入本世紀以來,中國企業界對太陽能光熱發電技術的關注度和研發力度空前提高,并積極在光照資源地區落地項目。位于柴達木盆地的青海德令哈光照資源異常豐富,年均日照時數達3500小時以上,年均太陽輻射量達7000兆焦/平方米,是全國第二高值區,這也是中國首座太陽能光熱示范電站落戶于此的主要原因之一。

光熱發電作為現代清潔能源的生產方式之一,備受青睞,發展空間廣闊,特別是可以與光伏、風電及傳統電力能源相結合,發揮其在電網調峰方面得天獨厚的優勢。由于用電負荷不均勻,有高峰和低谷,而光熱發電最大的優勢在于可以把熱能低成本儲存起來且損耗很低。同時,光熱發電機組的負荷調節范圍寬、啟動快,在需要的時候,其能量可以快速高效釋放轉化,非常靈活地調節電力供應,起到“削峰填谷”的作用。展望未來,光熱發電有望作為一種新的更加靈活的調峰電源,在中國的能源供應體系中發揮應有的價值,而塔式太陽能光熱發電在其中無疑將扮演重要角色。

打造戈壁灘綠色能源中心

沿著“金光大道”行駛約10分鐘,我們抵達光熱示范電站。接待我們采訪的是青海中控太陽能發電發展有限公司總工程師樊玉華。他是80后,中等身材,顯得勻稱、干練。作為示范電站運營管理的負責人之一,他常年工作在這里,由于長期處于當地海拔近4000米的環境中,他臉頰上透著些許高原紅。

在樊玉華引導下,我們來到示范電站項目現場。3座塔一字排開,高高聳立。或許由于距離更近,更覺高大壯觀,塔頂也更顯得燦爛奪目。身旁則是鏡子“叢林”,一面面長方形的反射鏡被整整齊齊安放在長方體的水泥基座上。我走近一面反射鏡,只見寬大的鏡面倒映著碧藍的天空和飄過的幾朵白云。仔細端詳觸摸,我發現這里的反射鏡比常見的要更厚一些,但手感并沒有什么特別之處。

“這是吸熱塔。兩座相對矮的塔是示范站一期工程建設的,對應的裝機容量為各10兆瓦,其主體是鋼結構,高度約90米;另一座是示范站二期工程建設的,對應的裝機容量為50兆瓦,其主體是混凝土結構,高度超過200米。這些鏡子學名叫定日鏡,用于把太陽光反射聚焦到塔頂吸熱器上,加熱其中的介質。它們圍繞吸熱塔安放。其中,圍繞兩座矮塔呈長方形分別安放定日鏡約1.4萬面和7300面,圍繞高塔呈圓形安放約2.7萬面。”樊玉華一一介紹道。

8年前,這里還是一片戈壁灘,經過兩年建設,一期工程建成并實現并網發電,各項技術指標參數均達到設計要求,標志著中國擁有了第一座大規模商業化應用的太陽能光熱發電站。2016年8月20日,該電站熔鹽儲能系統成功并網發電,建成了國內第一座投運的塔式熔鹽儲能光熱電站。同年10月25日,二期工程開工。2018年底,工程完工,實現并網發電,年發電量可達1.46億度。

推動進入光熱能源時代

“國內第一座”既意味著是國內此行業開創者,也意味著沒有現成的國內經驗可以借鑒,而真正的核心技術也不可能從國外買來,必須立足國情,克服項目中遇到的各種困難,逐步摸索,積累經驗。樊玉華告訴記者,經過這些年的努力,特別是通過兩期項目磨礪,德令哈光熱示范站實現了關鍵裝備的國產化設計和制造。據統計,該示范站裝備國產化率超過九成,形成了一大批技術專利,核心數據指標如聚光精度和光熱轉化效率等達到國際一流水平。

高聚光精度得益于定日鏡反射、聚焦陽光的控制技術。如何讓數萬面定日鏡時刻自動追蹤太陽照射角的變化,把陽光均勻地反射到塔頂吸熱器上無疑是行業公認的難題,也是建設塔式太陽能光熱電站的核心技術之一。樊玉華說,中控太陽能公司研發了一套聚光系統,由高精度智能定日鏡與大規模鏡場集群控制系統組成。“它們每隔三五秒會微微動一次,肉眼根本看不出來,不過能聽到。”樊玉華指著近旁的定日鏡說:“聽,這就是它們轉動的聲音,此起彼伏,好像低吟。”記者這時恍然大悟,原來這就是定日鏡轉動發出的聲音,一直以為是鏡場的風聲呢。

在電站運行維護中鏡場清洗系統和云監測系統功不可沒。樊玉華介紹說,由于風沙等原因,及時清洗定日鏡至關重要,為此他們開發了一套自動化清洗系統,可執行人工駕駛/無人駕駛、水洗/干洗等不同清洗方案。德令哈雖然光照資源十分豐富,但是多云天氣比例高,天氣變化快,很容易造成對吸熱器冷熱沖擊,影響其壽命,必須提前進行干預,而現有天氣預報精度難以滿足要求。針對這種情況,中控太陽能公司研發了云監測系統,可通過跟蹤云的運動軌跡,對其運動方向及其對系統運行的影響做出精確預測,制定相應的運行策略,保證系統的安全穩定運行,提高光資源的利用率。

隨著產業的發展,塔式太陽能光熱電站裝備的國產化率將進一步提升。樊玉華告訴記者,示范電站的某些關鍵裝備比如吸熱器和熔鹽泵還是進口的,但是已經有國內廠家可以生產制造了,并且產品性能非常穩定可靠,完全可以實現進口替代。這將推動中國加速邁向大規模利用光熱能源的時代。

關鍵字:光熱發電

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