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龍騰光熱盧智恒:第三代槽式光熱大容量電站的技術與成本分析
發布者:admin | 1評論 | 1833查看 | 2025-06-23 15:40:15    

2025年5月29日(ri),在浙江杭州舉辦的(de)第十二(er)屆中國國際(ji)光(guang)(guang)熱(re)大(da)會暨CSPPLAZA年會上(shang),常(chang)州龍騰光(guang)(guang)熱(re)科技股份有限公司(si)技術(shu)總監盧智恒(heng)發表了《第三代槽式光(guang)(guang)熱(re)大(da)容量電(dian)站的(de)技術(shu)與(yu)成本分析》主題演講(jiang),系(xi)統(tong)闡述(shu)了熔鹽槽式技術(shu)在光(guang)(guang)熱(re)發電(dian)領域的(de)創(chuang)新突破與(yu)產業(ye)化應(ying)用(yong)前(qian)景。


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圖:盧智恒


1、第三代槽式光熱技術的核心特征與系統架構革新


盧智恒在演講中首先明確,雖然熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽技術(shu)(shu)(shu)(shu)并非全新(xin)(xin)概念(nian),其技術(shu)(shu)(shu)(shu)雛形在國外已有探(tan)索,但(dan)以熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽作為(wei)載體的(de)(de)第(di)三代槽式(shi)光(guang)(guang)熱技術(shu)(shu)(shu)(shu)理(li)念(nian),在全世(shi)界范(fan)圍內屬于由(you)中國首次提出。該技術(shu)(shu)(shu)(shu)以8.5米(mi)以上開(kai)(kai)口(kou)(kou)寬(kuan)度(du)大槽集熱器、熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)傳儲熱一(yi)體化介質、機組規(gui)模(mo)200MW及以上規(gui)模(mo)為(wei)三大核心(xin)特征,通過大開(kai)(kai)口(kou)(kou)、高參數、規(gui)模(mo)化效(xiao)應提升槽式(shi)光(guang)(guang)熱技術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)市場(chang)競爭(zheng)力,以技術(shu)(shu)(shu)(shu)創新(xin)(xin)繼續推動光(guang)(guang)熱行業(ye)的(de)(de)降本(ben)增效(xiao)。


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在(zai)工藝流程對比中(zhong),盧智恒通過工藝流程圖(tu)清(qing)晰展(zhan)現了熔(rong)鹽槽與導熱油槽技術的關鍵差異。


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圖(tu):圖(tu)中(zhong)紅(hong)色標記字段為熔(rong)鹽槽與導(dao)熱油槽二者關鍵的區別(bie)點。


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圖(tu):圖(tu)示工(gong)藝(yi)流(liu)程中,紅色線段代表導熱油介質(zhi),綠(lv)色線段代表熔鹽介質(zhi)。


盧(lu)智恒表示,傳統導(dao)(dao)熱油槽(cao)一(yi)般采用(yong)“非解(jie)耦(ou)模(mo)式(shi)(shi)(shi)”,導(dao)(dao)熱油優(you)先驅動汽輪(lun)機(ji)組(zu)發(fa)電,僅在能(neng)量富余時(shi)(shi)才流入熔鹽(yan)(yan)儲罐(guan),這種設計導(dao)(dao)致后(hou)端(duan)(duan)發(fa)電環(huan)節(jie)在一(yi)定程(cheng)度(du)上(shang)仍然會受前(qian)端(duan)(duan)集熱環(huan)節(jie)的(de)影響,同(tong)時(shi)(shi)電站運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)(shi)(shi)眾多,模(mo)式(shi)(shi)(shi)切換復(fu)雜。而熔鹽(yan)(yan)槽(cao)的(de)工藝流程(cheng)“天(tian)生就是解(jie)耦(ou)”的(de),集熱環(huan)節(jie)與發(fa)電環(huan)節(jie)完全(quan)獨立運(yun)行(xing),這與熔鹽(yan)(yan)塔(ta)、熔鹽(yan)(yan)線菲技術(shu)是一(yi)致的(de),能(neng)夠在最大程(cheng)度(du)上(shang)降低前(qian)端(duan)(duan)集熱環(huan)節(jie)對(dui)后(hou)端(duan)(duan)發(fa)電環(huan)節(jie)的(de)影響。


進一步地,盧智恒(heng)通過(guo)對比熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)塔和熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)(cao)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝流(liu)程(cheng)(cheng)(cheng),指(zhi)出(chu)兩者的(de)(de)(de)(de)區別主要體(ti)現(xian)在(zai)(zai)鏡(jing)(jing)場(chang)(chang)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)方式的(de)(de)(de)(de)不同(tong):熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)(cao)采(cai)用(yong)短(duan)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)槽(cao)(cao)式集(ji)熱(re)(re)(re)(re)器(qi)技(ji)(ji)術(shu),反射鏡(jing)(jing)面至(zhi)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)管的(de)(de)(de)(de)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)距離僅2~3米,進而通過(guo)長(chang)管程(cheng)(cheng)(cheng)收(shou)集(ji)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)后的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang),這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)“短(duan)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)+長(chang)管程(cheng)(cheng)(cheng)”的(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)能夠在(zai)(zai)不同(tong)氣象條(tiao)(tiao)件(jian)下保持光(guang)熱(re)(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)的(de)(de)(de)(de)高效率和穩定(ding)性,同(tong)時管道散熱(re)(re)(re)(re)在(zai)(zai)現(xian)有工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)技(ji)(ji)術(shu)水(shui)(shui)平上(shang)(shang)是可(ke)控的(de)(de)(de)(de),所以熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)(cao)仍(reng)然繼承(cheng)了傳統(tong)槽(cao)(cao)式鏡(jing)(jing)場(chang)(chang)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)效率高效穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)優(you)勢;而熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)塔則采(cai)用(yong)長(chang)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)+塔頂(ding)吸熱(re)(re)(re)(re)器(qi)技(ji)(ji)術(shu),定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)面至(zhi)塔頂(ding)吸熱(re)(re)(re)(re)器(qi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)可(ke)達(da)200~2000米,鏡(jing)(jing)場(chang)(chang)光(guang)熱(re)(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)效率易受(shou)浮(fu)塵、水(shui)(shui)汽、大(da)風(feng)等氣象條(tiao)(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響,雖(sui)然從塔頂(ding)吸熱(re)(re)(re)(re)器(qi)到塔底熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)罐的(de)(de)(de)(de)管程(cheng)(cheng)(cheng)較(jiao)短(duan),在(zai)(zai)管道散熱(re)(re)(re)(re)量(liang)(liang)上(shang)(shang)有優(you)勢,但(dan)這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)“長(chang)光(guang)程(cheng)(cheng)(cheng)+短(duan)管程(cheng)(cheng)(cheng)”技(ji)(ji)術(shu)全年累計(ji)的(de)(de)(de)(de)光(guang)學損失較(jiao)高,且控制難度很大(da),所以熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)塔鏡(jing)(jing)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)效率較(jiao)低,最后也(ye)反映在(zai)(zai)全年累計(ji)的(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)發電效率上(shang)(shang)。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)鏡(jing)(jing)場(chang)(chang)技(ji)(ji)術(shu)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)差異,直接影(ying)響了熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)槽(cao)(cao)和熔(rong)(rong)鹽(yan)(yan)塔兩種(zhong)(zhong)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)(liang)轉(zhuan)化效率與(yu)系(xi)統(tong)穩定(ding)性。


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圖:熔鹽槽式電(dian)站(zhan)VS熔鹽塔式電(dian)站(zhan)


2、熔鹽槽技術的關鍵性能解析與常見問題釋疑


接下(xia)來(lai),盧智恒圍繞行業(ye)對熔鹽(yan)槽技術(shu)的關鍵(jian)性(xing)能(neng)和(he)常見問題,通過(guo)定量計(ji)算分析給出(chu)了解答。


(一)熔鹽槽熱平衡與散熱特性的定量研究


針對(dui)行業普遍關(guan)注的(de)熔(rong)(rong)鹽槽(cao)散熱(re)(re)問題,盧智恒引(yin)用2003年美(mei)國(guo)可再生能源實(shi)驗室(shi)NREL提出(chu)的(de)導熱(re)(re)油槽(cao)式集熱(re)(re)回路二維熱(re)(re)平衡分析方法,將其(qi)推廣(guang)至熔(rong)(rong)鹽槽(cao)集熱(re)(re)回路的(de)熱(re)(re)平衡分析,該方法通過解構集熱(re)(re)回路的(de)熱(re)(re)傳遞機制和(he)建立熱(re)(re)平衡模型(xing),實(shi)現對(dui)熔(rong)(rong)鹽槽(cao)系(xi)統不同工況下熱(re)(re)平衡狀態的(de)精準解析。


該(gai)熱(re)(re)(re)平衡方(fang)(fang)法的(de)(de)(de)(de)分(fen)析(xi)思(si)路(lu),是以(yi)集(ji)熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)(guan)橫(heng)截(jie)面為(wei)(wei)基本研究對象,以(yi)管(guan)(guan)(guan)內熔(rong)鹽(yan)(yan)流(liu)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、吸(xi)熱(re)(re)(re)鋼管(guan)(guan)(guan)內壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、吸(xi)熱(re)(re)(re)鋼管(guan)(guan)(guan)外壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、玻(bo)璃(li)(li)管(guan)(guan)(guan)內壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、玻(bo)璃(li)(li)管(guan)(guan)(guan)外壁(bi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、環(huan)境溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)、天(tian)空溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)作為(wei)(wei)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)節(jie)點(dian),通過入射輻射能量吸(xi)收、熔(rong)鹽(yan)(yan)流(liu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)對流(liu)換熱(re)(re)(re)、吸(xi)熱(re)(re)(re)鋼管(guan)(guan)(guan)與玻(bo)璃(li)(li)管(guan)(guan)(guan)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)對流(liu)散(san)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)輻射散(san)熱(re)(re)(re)、玻(bo)璃(li)(li)管(guan)(guan)(guan)與環(huan)境及(ji)(ji)天(tian)空之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)對流(liu)散(san)熱(re)(re)(re)及(ji)(ji)輻射散(san)熱(re)(re)(re)分(fen)析(xi)計算,得出橫(heng)截(jie)面處于熱(re)(re)(re)平衡時(shi)各溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)節(jie)點(dian)的(de)(de)(de)(de)數(shu)值,同時(shi)在沿集(ji)熱(re)(re)(re)回路(lu)軸(zhou)線(xian)方(fang)(fang)向劃(hua)分(fen)多(duo)個微元,熔(rong)鹽(yan)(yan)流(liu)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)作為(wei)(wei)微元的(de)(de)(de)(de)進出口溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du),分(fen)析(xi)得出沿集(ji)熱(re)(re)(re)回路(lu)軸(zhou)線(xian)方(fang)(fang)向上的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)分(fen)布,最(zui)終完整呈現回路(lu)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)平衡狀態以(yi)及(ji)(ji)沿程流(liu)動阻力結(jie)果。


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分(fen)析結(jie)果顯(xian)示:在正(zheng)常(chang)運行工(gong)況下(xia),以入射太陽輻射設計值同(tong)為800 W/m2為例,導熱(re)油槽與熔鹽槽的工(gong)質(zhi)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)分(fen)別為8 kg/s和9 kg/s,兩(liang)者(zhe)(zhe)的壓(ya)降分(fen)別約為6.1 bar和2.5 bar。這一差異源于(yu)熔鹽密度約為導熱(re)油的2倍(bei),當兩(liang)者(zhe)(zhe)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)相(xiang)近時(shi),熔鹽的實際流(liu)速僅(jin)1 m/s,而導熱(re)油為2.8 m/s。更(geng)低的流(liu)速可以使熔鹽槽回路的沿程阻力更(geng)小,運行工(gong)況下(xia)所需的泵(beng)功(gong)明顯(xian)降低。


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圖:在相(xiang)同太陽輻照下,熔鹽槽回路的工質流速更慢。


在夜間散(san)熱(re)(re)(re)工況下,當入口(kou)溫(wen)度同為(wei)280℃時,熔鹽(yan)(yan)槽和導熱(re)(re)(re)油(you)槽回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)的(de)溫(wen)降均(jun)在20℃左右(you)(導熱(re)(re)(re)油(you)約(yue)(yue)21℃、熔鹽(yan)(yan)約(yue)(yue)22℃),扣除(chu)管徑(jing)和回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)長度的(de)差(cha)別,熔鹽(yan)(yan)槽回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)散(san)熱(re)(re)(re)功率與導熱(re)(re)(re)油(you)槽回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)基本一致。但由(you)于(yu)熔鹽(yan)(yan)因凝(ning)固點限制(zhi)需維(wei)持(chi)入口(kou)溫(wen)度在280℃以(yi)(yi)上,而導熱(re)(re)(re)油(you)槽可(ke)將(jiang)入口(kou)溫(wen)度降至最低60℃,通過降低回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)溫(wen)度減少散(san)熱(re)(re)(re)量,所(suo)以(yi)(yi)熔鹽(yan)(yan)槽回(hui)(hui)(hui)路(lu)(lu)的(de)年累計散(san)熱(re)(re)(re)量高于(yu)導熱(re)(re)(re)油(you)槽,約(yue)(yue)為(wei)導熱(re)(re)(re)油(you)槽的(de)2倍。


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圖:導熱油(you)槽(cao)(cao)溫度(du)允許(xu)降得(de)更(geng)低(最低60℃),所以熔鹽槽(cao)(cao)回(hui)路的實際散熱量>導熱油(you)槽(cao)(cao)回(hui)路


但值得注意的是,除(chu)了集熱回路散(san)熱以外,在母管道(dao)散(san)熱方(fang)面(mian)(mian),熔鹽槽(cao)因流(liu)速慢(man),相同(tong)鏡場面(mian)(mian)積(ji)下熔鹽槽(cao)母管的管徑(jing)尺寸僅為導熱油槽(cao)的一半,相應地母管管道(dao)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)也(ye)僅為導熱油的一半,全年累計熔鹽槽(cao)的母管散(san)熱量反而少約1/4,體現了小管徑(jing)在散(san)熱控制方(fang)面(mian)(mian)的積(ji)極作用(yong)。


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圖:相同鏡(jing)場面積下熔鹽(yan)槽與(yu)導(dao)熱油槽在母管管徑(jing)、表面積、散(san)熱功率方面的(de)對比


以德令哈(ha)場(chang)址350MW、280萬(wan)平(ping)(ping)米鏡場(chang)、14h儲熱(re)的(de)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽(cao)(cao)電站(zhan)為(wei)例,對電站(zhan)全(quan)場(chang)能量(liang)(liang)(liang)平(ping)(ping)衡進行(xing)分析。以投射(she)到電站(zhan)的(de)入射(she)光輻射(she)總量(liang)(liang)(liang)定義為(wei)100%,扣除鏡場(chang)光學損失后(hou)(hou),熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)槽(cao)(cao)集(ji)熱(re)系(xi)統可保(bao)留(liu)約(yue)54%的(de)能量(liang)(liang)(liang),進一(yi)步扣除集(ji)熱(re)管年散(san)熱(re)量(liang)(liang)(liang)10.4%、母(mu)管道年散(san)熱(re)量(liang)(liang)(liang)1%(其中集(ji)夜間集(ji)熱(re)管和母(mu)管道散(san)熱(re)量(liang)(liang)(liang)約(yue)為(wei)三(san)分之(zhi)一(yi))、泵流量(liang)(liang)(liang)及儲罐液位限制導致的(de)棄(qi)熱(re)量(liang)(liang)(liang)0.2%、熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)早晨預熱(re)升溫所需(xu)熱(re)量(liang)(liang)(liang)1.6%、熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)罐年散(san)熱(re)量(liang)(liang)(liang)0.5%后(hou)(hou),全(quan)年可用于(yu)發電的(de)能量(liang)(liang)(liang)占(zhan)比為(wei)39.2%,經汽輪機熱(re)電轉換后(hou)(hou),最終電站(zhan)的(de)年光電轉換效(xiao)率達到16%,高于(yu)現(xian)有的(de)導熱(re)油(you)槽(cao)(cao)、熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)塔、熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)線菲等(deng)其他光熱(re)技術。


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針(zhen)對熔鹽槽(cao)是否需要進(jin)行(xing)每日(ri)卸(xie)鹽的(de)(de)疑問,盧(lu)智恒化繁為(wei)簡,從最基本的(de)(de)能量(liang)損益(yi)邏輯角度進(jin)行(xing)了分析:若采(cai)用卸(xie)鹽操作,可(ke)減(jian)少集熱管在夜間及(ji)全年(nian)35個(ge)白天(tian)陰天(tian)約(yue)200GWh的(de)(de)散熱量(liang),但槽(cao)式系(xi)統卸(xie)鹽后需在次(ci)日(ri)日(ri)出后進(jin)行(xing)掃掠(lve)預熱和注鹽,要求條件為(wei)垂(chui)直集熱器開口面的(de)(de)日(ri)照(zhao)輻(fu)射分量(liang)強(qiang)度500W/㎡、持續時(shi)間約(yue)1小(xiao)時(shi)的(de)(de)非持續對焦預熱,此過程將浪費全年(nian)共計464 GWh的(de)(de)能量(liang),收益(yi)小(xiao)于代價,因此每日(ri)卸(xie)鹽對熔鹽槽(cao)系(xi)統而(er)言(yan)不合適(shi)。


此外,盧智恒將上述熔(rong)(rong)鹽槽(cao)電(dian)(dian)站(zhan)方案與相同(tong)集熱(re)(re)(re)(re)面積(ji)的(de)三塔一機熔(rong)(rong)鹽塔進行(xing)對比(bi)分析(xi),結果發(fa)現,熔(rong)(rong)鹽塔鏡場在(zai)扣除光學損失(shi)后(hou),能量保留率約(yue)為43%;經(jing)吸熱(re)(re)(re)(re)器預熱(re)(re)(re)(re)、管道(dao)散熱(re)(re)(re)(re)等環節損耗后(hou),可用于(yu)發(fa)電(dian)(dian)的(de)能量占比(bi)只有35.2%,經(jing)汽(qi)輪機熱(re)(re)(re)(re)電(dian)(dian)轉換(huan)后(hou),最終(zhong)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)年光電(dian)(dian)轉換(huan)效率約(yue)14%。值得注意的(de)是,該14%的(de)數值尚未扣除三塔與中央儲罐直線距離為3×1100m連接管道(dao)的(de)散熱(re)(re)(re)(re)量及熔(rong)(rong)鹽輸送泵功損耗。若(ruo)計入這些因素,熔(rong)(rong)鹽塔的(de)實際效率將進一步(bu)降(jiang)低。


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另外,盧智恒還(huan)進一(yi)步指(zhi)出,即使對于(yu)(yu)單個熔鹽(yan)塔(ta),14.0%光電(dian)(dian)效(xiao)率的(de)實際(ji)達產(chan)水平(ping)仍(reng)需商榷。從已投產(chan)6-7年的(de)首(shou)批熔鹽(yan)塔(ta)式(shi)光熱示范項目(mu)來看,達產(chan)率最(zui)(zui)好的(de)可勝德令哈(ha)50兆瓦(wa)熔鹽(yan)塔(ta)電(dian)(dian)站,實際(ji)達到的(de)最(zui)(zui)高光電(dian)(dian)轉換效(xiao)率為(wei)13.7%,而此項目(mu)的(de)鏡(jing)(jing)(jing)場面積(ji)為(wei)54萬平(ping)米,由(you)于(yu)(yu)塔(ta)式(shi)電(dian)(dian)站的(de)光學效(xiao)率與鏡(jing)(jing)(jing)場面積(ji)呈負相關,即鏡(jing)(jing)(jing)場面積(ji)越大(da),鏡(jing)(jing)(jing)場整(zheng)體效(xiao)率越低(di),因此當鏡(jing)(jing)(jing)場面積(ji)擴大(da)至95萬平(ping)米時,光學損失加劇,效(xiao)率極大(da)概率會(hui)進一(yi)步下降,光電(dian)(dian)轉換效(xiao)率將低(di)于(yu)(yu)13.7%。


而在鏡場(chang)規(gui)模更大的其(qi)他熔(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)項目(mu)中(zhong),截至目(mu)前(qian)達(da)產率僅在50%-70%之間。按70%的達(da)產率折(zhe)算,14%的理論效率實際可(ke)能(neng)降至10%以內。這(zhe)意(yi)味著(zhu),熔(rong)(rong)鹽(yan)塔(ta)的實際發電效率仍(reng)存(cun)在較大的不確定性(xing),需在項目(mu)設計過程中(zhong)謹(jin)慎評估。


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圖(tu):第一批塔(ta)式(shi)電站(zhan)項(xiang)目運行情(qing)況(kuang)(50MW及(ji)以上)


(二)凍堵風險防控體系的全流程設計


針對熔鹽槽技術最受關注(zhu)的凍(dong)堵(du)(du)問題,盧(lu)智恒通(tong)過仿真數據的定量分(fen)析,總結(jie)防凍(dong)堵(du)(du)規(gui)律,并構建了從凍(dong)堵(du)(du)預防到凍(dong)堵(du)(du)處(chu)置的完整技術體(ti)系(xi)。


仿真數據顯(xian)示:春季(ji)夜(ye)間(jian)12小時(shi),冷鹽(yan)溫降約12℃,平均(jun)降溫速率為1℃/h;冬(dong)季(ji)夜(ye)間(jian)極端工(gong)況下(xia),夜(ye)間(jian)15小時(shi)熔(rong)鹽(yan)從(cong)306℃降至291℃,平均(jun)降溫速率也為1℃/h。若(ruo)前一(yi)日日間(jian)優化發電(dian)策略,犧牲一(yi)小部分發電(dian)量保存高溫熔(rong)鹽(yan)熱量,則晚間(jian)完(wan)全(quan)可以避免啟(qi)動防凝系(xi)統,說明(ming)熔(rong)鹽(yan)槽電(dian)站完(wan)全(quan)可以依賴自身的(de)儲熱容量應對(dui)一(yi)般的(de)夜(ye)間(jian)防凝需求。


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在(zai)熔(rong)(rong)鹽(yan)槽電站的(de)日常運維(wei)中(zhong)(zhong),防(fang)凍堵(du)(du)的(de)預防(fang)措施采用(yong)“流水(shui)不(bu)(bu)腐、戶樞不(bu)(bu)蠹(du)”的(de)理念,維(wei)持(chi)熔(rong)(rong)鹽(yan)在(zai)全場(chang)的(de)持(chi)續循環流動,避免(mian)發生(sheng)全場(chang)凍堵(du)(du)。在(zai)日常檢修中(zhong)(zhong),應將冷鹽(yan)泵作為(wei)重點(dian)檢修維(wei)護對(dui)(dui)象,避免(mian)冷鹽(yan)泵全部(bu)(bu)同(tong)時罷工。在(zai)系統設(she)(she)計(ji)中(zhong)(zhong),適當加(jia)大冷鹽(yan)泵的(de)冗余設(she)(she)計(ji),如兩(liang)(liang)用(yong)兩(liang)(liang)備(bei)(傳(chuan)統為(wei)兩(liang)(liang)用(yong)一(yi)備(bei)),并對(dui)(dui)鏡場(chang)采用(yong)“分區(qu)(qu)隔離”設(she)(she)計(ji)策略,各回路(lu)、各分區(qu)(qu)可(ke)單獨隔斷,一(yi)旦發生(sheng)局部(bu)(bu)凍堵(du)(du),果斷隔離凍堵(du)(du)的(de)回路(lu)、分區(qu)(qu),確保局部(bu)(bu)故障不(bu)(bu)影響全場(chang)運行。作為(wei)應對(dui)(dui)連續多天陰(yin)天、完全沒有DNI極端天氣的(de)方案,設(she)(she)置電加(jia)熱(re)器或輔助燃料加(jia)熱(re)爐(lu)系統,對(dui)(dui)熔(rong)(rong)鹽(yan)進行加(jia)熱(re)維(wei)溫至(zhi)290-300℃,保證電站安全的(de)最低(di)紅線。


對于(yu)凍(dong)(dong)堵處置,包含多(duo)層級技(ji)術方案(an),包括(kuo)母管(guan)道配置電(dian)(dian)伴熱(re)(re)(re),常態休(xiu)眠(mian),凍(dong)(dong)堵時啟動;集熱(re)(re)(re)回路進出口連接管(guan)可采(cai)用預設電(dian)(dian)伴熱(re)(re)(re)(同樣(yang)是常態休(xiu)眠(mian),凍(dong)(dong)堵時啟動),或采(cai)用可拆卸式(shi)移動加熱(re)(re)(re)套(tao),通過便攜式(shi)電(dian)(dian)源組驅動局(ju)部(bu)化(hua)(hua)(hua)鹽;集熱(re)(re)(re)管(guan)利(li)用鋼管(guan)材質(zhi)特(te)性,采(cai)用阻抗加熱(re)(re)(re)技(ji)術(兩端(duan)接入低電(dian)(dian)壓大電(dian)(dian)流直流電(dian)(dian),使管(guan)道自身發熱(re)(re)(re)化(hua)(hua)(hua)鹽),在凍(dong)(dong)堵發生后對集熱(re)(re)(re)管(guan)內的熔(rong)鹽進行解凍(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)鹽操作。


3、350MW熔鹽槽項目的經濟性突破與市場競爭力構建


盧智恒指(zhi)出,在與(yu)傳統導熱油槽的經濟(ji)性對(dui)比中(zhong),350MW級(ji)熔鹽槽技術方案將(jiang)可展現(xian)出多(duo)重優勢:


1)熔(rong)鹽用量減少至1/3,直接降(jiang)低(di)儲熱(re)系(xi)(xi)統成本,在350MW規模下,導熱(re)油槽(cao)(cao)方案超過50%造(zao)(zao)價(jia)用于(yu)儲熱(re)系(xi)(xi)統,而熔(rong)鹽槽(cao)(cao)儲熱(re)系(xi)(xi)統造(zao)(zao)價(jia)占比顯著下降(jiang);


2)汽輪機效(xiao)率可從(cong)40.5%提(ti)升至44.5%,帶動電站光電轉化效(xiao)率相(xiang)比導(dao)熱(re)油(you)槽提(ti)高8.5%(相(xiang)對(dui)值),即使在“白(bai)天(tian)讓(rang)峰、夜間發電”的調度(du)模式(shi)下,相(xiang)比能發盡發模式(shi),效(xiao)率降幅也控制(zhi)在0.6%(絕對(dui)值);


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3)電站單位造價區間為1.5萬(wan)-1.7萬(wan)元(yuan)/千(qian)瓦(wa),較導熱油槽1.9萬(wan)-2.1萬(wan)元(yuan)/千(qian)瓦(wa)降低(di)約(yue)20%;


4)度電成(cheng)本(ben)綜合(he)測算顯示,熔(rong)鹽槽(cao)(cao)較(jiao)導熱(re)油(you)槽(cao)(cao)降(jiang)低約(yue)1/3,在相(xiang)同廠(chang)址與裝機規模下,形成(cheng)“高效率、低造(zao)價(jia)、低成(cheng)本(ben)”的三重(zhong)競爭力。


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5)能耗(hao)數據對比(bi)表明:在相(xiang)同350MW、280萬平米鏡(jing)場、14小(xiao)時(shi)儲熱的(de)電(dian)站配(pei)置(zhi)下,熔鹽槽(cao)鏡(jing)場循環(huan)(冷(leng)鹽泵)年功耗(hao)約18 GWh,僅(jin)為導熱油槽(cao)35GWh的(de)一(yi)半(ban);綜合廠(chang)(chang)用電(dian)耗(hao)計算,熔鹽槽(cao)的(de)全年廠(chang)(chang)用電(dian)量(liang)僅(jin)為導熱油槽(cao)的(de)60%。


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6)針對突(tu)發云層遮擋的(de)(de)(de)最極(ji)(ji)端工況(kuang),熔鹽槽(cao)(cao)(cao)因為回(hui)路(lu)長度(du)(du)更長、流速更慢(1m/s),出口端集(ji)熱(re)(re)(re)(re)管在最極(ji)(ji)端工況(kuang)下的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)變化率(lv)為20℃/min,低(di)(di)于(yu)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)(cao)(cao)的(de)(de)(de)26℃/min,結(jie)合運行預測及(ji)降(jiang)低(di)(di)流速的(de)(de)(de)調(diao)控(kong)策(ce)略,可(ke)進一步減緩(huan)溫(wen)度(du)(du)波動。30年導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)油(you)槽(cao)(cao)(cao)運行數據(ju)表(biao)明,導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)(re)油(you)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)管可(ke)以(yi)耐受(shou)此等最低(di)(di)端工況(kuang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)熱(re)(re)(re)(re)沖擊,則熔鹽槽(cao)(cao)(cao)集(ji)熱(re)(re)(re)(re)管更可(ke)以(yi)耐受(shou)要求更低(di)(di)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)沖擊。


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最后(hou),盧智恒總結,在(zai)光熱(re)(re)發電與新能源(yuan)(yuan)融合發展的趨(qu)勢下,作為第(di)三代(dai)槽式光熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)的熔鹽(yan)槽,憑借其“高(gao)效率、低造(zao)價(jia)、低成本”三重競(jing)爭力,構建(jian)起更具市場價(jia)值和應用前景的技術(shu)(shu)(shu)路(lu)徑。隨(sui)著規模化應用的推進,第(di)三代(dai)槽式光熱(re)(re)技術(shu)(shu)(shu)將在(zai)大容量調(diao)峰支(zhi)撐電源(yuan)(yuan)、綜合能源(yuan)(yuan)系統等(deng)領域(yu)展現出(chu)更大的潛力,為光熱(re)(re)發電規模發展提供(gong)核心(xin)支(zhi)撐,為全球清(qing)潔(jie)能源(yuan)(yuan)順利轉型(xing)提供(gong)中國方案。

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2025-07-21 21:35:24
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