太陽能熱發電技術與應用研討2020年會

中國電力科技網處長楊偉代表魏毓璞主任宣讀開幕辭。
伴著“北樓西望滿晴空，積水連山勝畫中”的美景，“太陽能熱發電技術與應用研討2020年會”開幕了。
天寶十一年，高適途經蘭州，登北城樓：一邊是錦繡山河，一邊是對未來的憧憬，遂賦詩《金城北樓》，立下建功立業的雄心壯志。此心境正和當今之勢異曲同工：一邊是壯美河山，一邊是環境能源形勢日趨嚴峻。如何在保護環境同時，滿足能源供給，成為能源工作者不懈的追求。
太陽能是未來最理想的能源之一，在各國中長期能源戰略中占據重要地位。本屆年會，專家將圍繞太陽能光熱關鍵技術、成本下降途徑與調峰經濟分析、電站設計、性能、產業發展等問題，同與會嘉賓共同探討光熱發電的機遇與挑戰。
夢想與輝煌同在。我國有全球最為雄厚的制造業基礎，最具活力的創新機制，更有堅定不移的綠色、清潔發展戰略，為光熱發電進一步大規模發展奠定了技術和產業基礎。隨著首批光熱發電示范項目先后建成，標桿引領作用日漸突出，產業鏈規模逐漸擴大，光熱發電產業化進程必將全面提速。
中國電力科技網主辦太陽能熱發電年會，由于各種客觀原因，組織過程難免坎坷。幸得年會主席孫銳教授熱心、專業指導；感謝各位演講專家精心準備，大力支持；感謝與會代表積極參會；感謝參觀單位蘭州大成科技股份有限公司協助！
明代王祎作《蘭州》
洮云隴草都行盡，路到蘭州是極邊。
誰信西行從此始，一重天外一重天。
路到盡頭，正是新征程的起點，正如臺下好幾位曾參加過我們主辦的火電會議，現開始涉及光熱產業。祝大家在潛力無限的光熱事業上，走出金光大道！



蘭州大成科技股份有限公司董事長、蘭州交通大學教授范多旺代表參觀單位致歡迎辭，并發表“蘭州大成熔鹽線性菲涅爾式光熱發電示范項目及技術”演講。熔鹽工質線聚焦式技術，以更高的集熱溫度提高發電效率，適用于大容量儲熱系統，電站具備24小時連續運行能力，采用熔鹽作為集熱、換熱、儲熱的統一工質，減少換熱環節，簡化系統，模塊化回路式集熱系統精確、易調試。線性菲涅爾式聚光集熱技術，具有靈活的集熱器設計，良好的系統適應性，結構固定、沒有高溫旋轉機構，抗風性能強。其聚光場由模塊化集熱支路構成，集熱場規模的擴大不會降低集熱效率。標準化的集熱回路模塊，集熱支路并聯連接，整體分區布置，各區域及各支路可同時安裝調試，極大減少調試時間。單個集熱支路維護時不影響其它集熱支路，減小因單個技術故障而影響整個電站運行的風險。
國網山西省電力公司調控中心水電新能源處處長/教授級高級工程師趙俊屹：“優化熱電配比、提升光熱電站在電力系統中功能定位”。風電光伏為主的新能源，完成能源采集生產向清潔低碳可持續的轉換，但是隨之而來的資源隨機性、波動性和不可控屬性，大量電力電子設備入網，實現一次能源綠色清潔低碳轉變的同時，也帶來了電力系統的安全、穩定和調節能力等問題。光熱發電是集“清潔能源生產、儲能調節和同步發電技術”于一體的最佳解決技術方案，其技術三重屬性——資源的綠色低碳可再生屬性、生產的同步發電技術屬性以及傳輸過程的可存儲特性，決定它既是清潔可持續的綠色低碳的新能源，同時也是網源友好、極具調節性的一種便利適用電力能源，所以，配置容量最佳的比例原則，首先是要滿足新能源最大的利用、最合理的利用經濟性，其次是適應電力系統安全穩定和調節性要求，滿足大規模可再生能源為主的電力系統及其用戶的需求。

  
浙江中控太陽能技術有限公司董事長兼總工程師金建祥：“塔式熔鹽儲能光熱電站運行數據發布、未來成本下降和調峰經濟性分析”。聚光集熱系統及熔鹽儲換熱系統核心技術成熟，常規島發電系統出現問題相對較多，隨著經驗的不斷積累，各項問題逐步得到解決，塔式光熱發電技術日趨成熟。針對目前塔式熔鹽光熱發電存在的問題，給出解決方案：汽輪機頻繁啟停帶來的熱應力及可靠性問題，依靠設計、制造、安裝和運維等解決；塔式熔鹽光熱電站冷鹽泵振動大，針對性設計或通過工藝優化降低冷鹽泵設計及制作難度，避免該問題發生；吸熱器堵管，優化吸熱器管屏聯通管坡度設計，快速排凈管道殘留熔鹽，重新開發現場涂刷工藝。隨著光伏、風電等不穩定可再生能源占比不斷提高，具備大容量、低成本儲能特性的光熱發電將在電力系統中發揮越來越重要的作用。隨著規模化和技術工藝的改進，光熱度電成本可達0.62元/kWh；新技術的全面突破后，度電成本可達0.35～0.45元/kWh。光熱調峰經濟性分析：為了適應于調峰需求，系統方案設計需調整。同等的設計邊界條件下，適當增加儲熱容量或汽輪機額定功率，或同時增加儲熱容量及汽輪機額定功率。光熱在中午光伏/風電高峰期連續4小時以40%負荷參與調峰時，度電成本大約會增加3分錢。
中國能源建設集團華北電力設計院有限公司科技質量管理部主任田增華：“槽式太陽能集熱器布置形式對發電量影響分析”。南北向軸向布置方式的集熱場各典型日的余弦效率曲線呈現典型的“馬鞍形”，而東西軸向布置方式呈現正態分布曲線特點。集熱器東西軸向布置方式的集熱場其各月集熱器回路集熱量較為平均；集熱器南北軸向布置方式的集熱場其各月集熱器回路集熱量差別較大。集熱器南北軸向布置方式的方案其逐月輻射量的變化量也較大，集熱器東西向布置方案其逐月隨輻射量變化較為平緩，逐月發電量的波動變化不大。


  

北京工業大學環境與能源工程學院研究員吳玉庭：“低熔點熔鹽及其納米流體的研發與性能研究”。熔鹽是一種性能優良的中高溫傳熱蓄熱介質，在核電、太陽能熱發電、棄風棄光熔鹽蓄熱式供熱、熔鹽蓄熱調峰電站、間歇高溫工業余熱蓄熱、高溫工業傳熱、燃氣輪機葉片冷卻等領域都有應用價值，市場空間巨大。納米二氧化硅顆粒與熔鹽密度接近，能夠配制出長期穩定的高溫熔鹽納米流體；分別以LMPSI、II、III三種低熔點硝酸熔鹽和一種低熔點碳酸熔鹽為基鹽，配制熔鹽納米流體，結果表明，添加納米粒子后熔鹽比熱提高16%以上，導熱系數顯著提高，降低粘度。熔鹽納米流體強化受對迫流傳熱40%，自然對流傳熱系數顯著提高，實驗得到熔鹽納米流體受迫對流和自然對流傳熱的通用關聯式。
中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司新能源綜合規劃室、光電室主任工程師陳澤泓：“熔鹽線性菲涅爾與熔鹽槽式光熱電站集熱場布置及經濟性探討”。菲涅爾式和槽式兩種聚光集熱方式作為線性聚焦的技術路線，在項目開發的技術路線選擇，兩者的儲換熱島、常規動力島差異極小，僅在集熱島存在明顯差異，有必要進行對比分析。在相同裝機容量，相同年設計年發電量前提下：槽式占地面積約為線性菲涅爾式的1.17倍。槽式集熱器開口面積約為線性菲涅爾一次反射鏡面積0.65倍。通過對樁基的混凝土、鋼筋、錨栓等成本的分析，槽式集熱場土建成本為線性菲涅爾集熱場土建成本的1.3～1.4倍。槽式集熱器設備成本800～900元/m²，線性菲涅爾式為600～700元/m² 。對于單位平米集熱面積來說，槽式需要球型接頭或旋轉接頭等部件，集熱管占比更高，線性菲涅爾集熱管不旋轉，無此部分成本；線性菲涅爾式集熱器的鋼支撐件占比更高。不考慮熔鹽管道、集熱管電伴熱前提下，槽式集熱場額定工況軸功率約為線菲的1.5倍。選擇技術路線時，應考慮集熱場總的建設成本，以及集熱場運行維護費用等，進行綜合評判、選擇。

  
內蒙古工業大學能源與動力工程學院教授閆素英：“鏡面積塵對太陽能聚光集熱系統性能的影響研究”。針對積塵時間、密度等對聚光鏡反射率、對能流分布的影響進行研究，得出聚光鏡相對反射率和能流密度下降規律，并對地區槽式聚光鏡面積塵規律進行預測，依據實踐數據，確定該地區季節最佳除塵時間提供試驗依據。對槽式聚光鏡自然積塵進行周期25天的試驗測試，后續可對聚光鏡自然積塵進行不同季節的測試研究，分析不同季節積塵的物理和化學性質，以及不同季節積塵對聚光鏡反射率、吸熱管能流密度以及系統集熱效率的影響規律。考慮沙塵沉積機理、運動規律及其對槽式太陽能系統光熱性能的影響，沙塵在槽式太陽能系統聚光器表面的沉降規律，預測沙塵沉積模型。高效除塵時間和方法研究，探索積塵對槽式太陽能系統集熱性能的影響規律，結合氣候條件，給出不同季節最優除塵時間間隔。
中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司副總工程師姜利國：“大成光熱電站儲換熱島和常規島建安和調試關鍵技術研究”。世界首臺以熔鹽為介質的菲涅爾光熱發電項目，無同類型機組參考、無成熟技術借鑒、指導。在項目施工過程中出現諸多難題，針對難題展開攻關：1、常規島大型設備安裝技術——發電機定子拖運就位，同步完成汽輪機中低壓缸組件、高壓缸組件的就；2、光熱電站管道吹掃技研究——熔鹽系統管道爆破吹掃技術，選用壓縮空氣爆破法吹掃解決了系統吹掃難題，達到了控制管道潔凈度的預期目標；3、熔鹽管道TP347H鋼的焊接技術，光熱發電熔鹽介質通常選用硝酸鹽，有微腐蝕性，要求管抗腐蝕，且綜合性能良好，不銹鋼TP347H以優良的抗腐蝕性是熔鹽管道最佳選擇；4、高壓壓縮空氣進行蒸汽系統管路吹掃，在儲換熱系統不具備生產蒸汽條件下完成三大管道吹管，縮短調試工期10天，保證機組總啟動節點工期；吹管壓力2.4±0.2MPa，吹管系數＞3.0，高于火電機組吹管導則要求的1.0；不耗費蒸汽和除鹽水，節省資源；無高溫熱膨脹和燙傷危險，安全系數高；臨時管路簡潔，節省工程造價。

  
華中科技大學助理研究員雍青青：“風光煤耦合熱發電技術及問題探討”。風光電儲熱+火電廠模式較其他電-X-電模式具有度電成本低、可協助火電廠靈活調峰優勢；“卡諾電池”方式是提高效率的一個方向，尤其做壓縮空氣儲能的值得關注；大于560℃的高溫熱儲能發電系統中，碳酸鹽、金屬合金、硅基合金是具有競爭性的材料；高溫熱儲能在復雜熱力系統的嵌入位置應參考原熱力系統品位分布，在品位高的地方嵌入可獲得較大效率；電加熱技術及防腐仍是高溫熱儲能攻克的方向，電極加熱、物理防腐及巧妙借助電磁場分布強化傳熱方式未來研究值得關注。
西安熱工研究院有限公司煤基清潔能源技術研究所所長助理張一帆：“光熱超臨界二氧化碳循環發電技術的機遇、挑戰與研究進展”。講述超臨界二氧化碳循環技術能源轉型機遇與挑戰，探討光熱超臨界二氧化碳循環發電關鍵技術，介紹華能西安熱工院5MW超臨界二氧化碳循環試驗平臺最新進展。

  
【互動交流、專家答疑】吳玉庭主持，田增華、陳澤泓、閆素英、姜利國、雍青青、張一帆針對太陽能熱發電技術熱點、難點，電站建設經驗，各種能源耦合互補發展回答現場提問。根據與會嘉賓關心問題，結合演講內容和研究成果，共同探討熱點、難點，對各自新技術路線，新思路展開討論，詳細解答并分享寶貴經驗。


杭州汽輪機股份有限公司研究院汽輪機研究所高浪：“工業汽輪機太陽能應用”。太陽能發電用反動式汽輪機特點：快速啟動，每日啟停；變工況運行性能更優；結構緊湊，強度裕量大；剛性轉子；不調頻葉片。超臨界二氧化碳動力系統是指以超臨界二氧化碳為工質的閉式循環系統，與傳統工質的布雷頓循環及朗肯循環相比，具有熱物理性質穩定、壓縮機耗功小、循環效率高、設備體積小、結構緊湊、建造成本低等諸多優勢，在未來太陽能光熱發電、大型發電設備、新一代核反應堆及艦船動力等領域，具有不可替代的作用以及非常旺盛的需求。
上海交通大學機械與動力工程學院制冷與低溫工程研究所博士后賈騰：“太陽能與再吸收式熱泵結合的高效廣域供熱及熱能蓄存、長距離輸送技術”。相比于單級熱泵，兩級熱泵可進一步降低驅動太陽能熱源溫度要求，有更好的低溫環境適應性。長距離輸送氨水溶液，比輸運蒸汽更穩定可靠，環境溫度下輸運，無需保溫，節約成本；用戶端設置回熱器，提升低壓吸收器進口稀氨水溫度。再吸收式熱泵用低壓發生器和高壓吸收器分別取代傳統吸收式熱泵中的蒸發器和冷凝器，僅僅利用二元工質的濃度差實現循環。太陽輻射存在間歇性，太陽能供暖系統存在不連續性,供熱的時、空常常與太陽能條件不匹配；利用再吸收二元溶液循環，可發展供熱能力蓄存和輸運的無溫差時空調節方法，實現一定距離熱能儲存和輸送。

  
東方電氣集團東方汽輪機有限公司產品研發中心副主任工程師羅方：“東方光熱汽輪機技術概況”。集成熱力性能計算與大數據驗證的通流智能優化設計：采用大規模并行分布式自適應的多目標優化算法，提高優化效率；通流設計耦合考慮熱力、氣動及強度需求，實現一鍵式通流設計；自動進行葉根、圍帶等結構的設計及選取，生成三維葉片，自動形成CAM數據,從設計至生產無縫傳遞；生成涵蓋熱力、氣動、材料及結構等數據庫，為大數據分析提供支持。有別于50MW光熱機組，100MW以上功率等級機組功率增大，所需蒸汽容積流量增大，機組通流幾何尺寸變大，通流葉片變長，可在單軸單轉速下保證較高效率，末級葉片變長，對機組安全可靠性，尤其是低負荷安全性提出新挑戰。汽輪機運行靈活性核心因素：高溫部件結構設計及選材，動靜部件間隙的設計及控制，末級動葉小流量下的安全可靠性，輔機系統及設備的適應性及安全可靠性等。東汽將結合650℃、700℃高參數鎳基材料、汽輪機研發經驗，研制下一代S—CO2光熱機組。
北京工業大學助理研究員張燦燦：“高溫硝酸熔鹽中不銹鋼的動態腐蝕特性研究”。三種流速下，316L不銹鋼在565℃高溫熔融四元硝酸熔鹽中均發生氧化腐蝕，且具有拋物線型的腐蝕動力學特征，其中在2m/s流速下316L不銹鋼腐蝕失重為0.042mg·cm^-2（年腐蝕深度4.53×10^-3cm），相較于其他兩種流速較為嚴重。腐蝕初期，三種流速下，316L不銹鋼表面均形成片狀腐蝕產物，隨著腐蝕時間增加以及流速增大，試片表面形成的腐蝕產物越致密，數量越多，生成具有保護性的尖晶石結構的氧化層。三種流速下，經過1000h腐蝕，316L不銹鋼表面主要形成以Fe₂O₃和FeCr₂O₄為主的腐蝕產物，該腐蝕產物能夠很好保護316L不銹鋼基體。

  
東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司新能源技術研發部設計總工程師奚正穩：“塔式太陽能發電廠聚光集熱場耦合控制技術研究”。與槽式等其它光熱電廠相比，塔式光熱電站采用二維跟蹤定日鏡收集太陽能，有其特殊性；鏡場能量變化頻率、幅度都更大，對光熱轉換設備性能要求更高。定日鏡與吸熱器距離從小到大，即使相同的定日鏡，其匯聚到吸熱器上的熱流分布和大小也不相同，加之風、云等影響，對鏡場控制難度更大，要求更高。基于熔鹽工質的吸熱器，由于熔鹽自身特性，吸熱器空管預熱工況對熱流密度均勻性控制精度要求高，控制難度大，鏡場溢出損失與吸熱器表面熱流密度均勻性需求間存在沖突，熱流密度均勻性高對吸熱器安全性好，但鏡場溢出損失會增多，需要協調。基于模型驅動的聚光集熱場耦合控制，能滿足工況多樣性要求和控制目標的實現。建議：在聚光集熱場的規劃設計環節，加強優化設計技術方案論證；分析項目地氣象和日照條件及其對設備設計和運行控制的相互影響，提高適應能力；光熱發電產業鏈長，希望能加強宣傳，吸引到更多的專業機構和廠商參與；希望能有更多的項目落地，以將研究成果復制應用，有效降低造價。
南京渥寧機電工程研究所有限公司教授級高級工程師秦佑鎮：“豎向槽式拋物面同步跟蹤太陽能熱發電系統”。本發明涉及一種利用豎向槽式拋物面同步跟蹤陽光產生高溫熱源的裝置，具備同步跟蹤與聚焦雙重功能使高密度陽光直接精準加熱流動介質產生300℃～400℃的高溫，通過熱交換產生過熱蒸汽，推動相匹配的汽輪發電機發電的新型太陽能熱發電系統裝置。該專利技術屬于目前太陽能中高溫熱利用發電領域中占地小、效率高、結構簡單、造價與運行成本最低的新技術。

  
　　【互動交流、專家答疑】孫銳主持，高浪、賈騰、羅方、奚正穩、秦佑鎮針對太陽能熱發電中的控制技術、汽機技術、儲能技術等和與會嘉賓展開交流。會上提問，會下探討，既擴展思路，又衍伸技術內涵，多面溝通、教學相長，收獲頗豐，意猶未盡。



電力規劃設計總院高級顧問、中國電機工程學會太陽能熱發電專業委員會副主任委員兼秘書長孫銳對會議做技術總結。
11月6日下午，與會嘉賓參觀了蘭州大成科技股份有限公司，通過參觀、現場講解，解答參觀者疑問，更好的了解蘭州大成熔鹽線性菲涅爾式光熱發電示范項目。

      
　　中國電力科技網對本次會議進行全程實況錄像，供國家能源局、各大發電集團主管部門交流學習；還將本次會議專家演講PPT上傳至中國電力科技網相關欄目和電力月刊，廣大電力科技工作者在線瀏覽、免費共享、傳播先進技術和經驗，為我國電力發展貢獻綿薄之力。
 
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