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適宜的技術方案是打開中國太陽能EOR市場的關鍵
發布者:CSPPLAZA | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 1評論 | 7555查看 | 2014-10-17 18:54:00    
  中國太陽能EOR市場需要什么樣的光熱技術?這個問題目前光熱行業可能還沒有人能給出一個準確的答案。光熱行業整體對稠油的開采了解甚少,對國內油田的特點也僅是略知皮毛。而在開發這一市場之前,光熱行業必須認識到的是,現有的傳統集熱技術并不能照搬復制用于太陽能EOR項目的開發,究竟如何改進,還需行業對此進行深入的調研。

  CSPPLAZA光熱發電網報道:
美國光熱技術輔助石油開采領先企業GlassPoint是目前致力于太陽能EOR市場開發的領先公司,其于2013年5月21日在阿曼建成了中東地區首個太陽能EOR示范項目并取得成功,并借此推動了其在中東市場更多類似項目的開發進程。

  國內部分光熱技術企業著眼于中國的EOR市場,也在嘗試開發這一市場。要開發一個新的市場,首先需要解決的是技術方案的問題,太陽能EOR的核心在于利用聚光集熱技術生產出高壓適溫的蒸汽,這與光熱發電的集熱技術類似,但又有一些不同之處。

  同時,光熱發電的經濟性目前來看需要和光伏發電相競爭,而光熱EOR的經濟性需要與常見的天然氣EOR的經濟性相競爭,其對成本的控制會更加嚴格。這些不同之處決定了,將目前常見的光熱發電集熱技術復制至太陽能EOR項目中并不一定就具備經濟技術可行性。

  因此,如果一個企業掌握了光熱發電或中高溫熱利用的集熱場技術,還不能說這家企業就具備了光熱EOR的技術能力。我們需要根據中國稠油油田的特點,以及油田業主對經濟性的客觀要求,開發適宜的技術方案。

  一般而言,我們可以從以下幾個方面來考量技術方案的設計。首先,占地面積。油田并非荒漠,其土地價值相對光熱電站的開發用地寶貴的多,油田所在地不可能拿出大量的土地面積來滿足大型光場的建設需求,這可能是太陽能EOR項目面對的一個難以解決的根本難題,光場天生需要大量的占地面積來將分散的陽光匯集。GlassPoint的阿曼項目熱功率為7MWth,每小時可產蒸汽10余噸,日產蒸汽平均為50噸,但占地面積約4英畝(合16187平方米),而采用傳統的天然氣鍋爐對占地面積的要求相對而言幾乎可以忽略不計。因此,太陽能EOR項目的集熱場設計應向緊湊型發展,盡可能地少占用土地面積。

  第二,蒸汽參數需求。EOR項目對蒸汽的需求并非溫度越高越好,過高的蒸汽溫度反而不利于石油的萃取,適宜的蒸汽溫度約在300攝氏度左右即可,但其對壓力的要求很高,越大的壓力越容易打入地下油井。這決定了采用高聚光比的塔式集熱技術開發太陽能EOR項目并不適合,BrightSource早在2011年(nian)就(jiu)和Chevron合作建設了(le)全球最大的(de)29MWth的(de)塔式(shi)(shi)CSP輔助石油萃取(qu)項目,但此(ci)后(hou)其并(bing)未開發新的(de)塔式(shi)(shi)EOR項目。采用槽式(shi)(shi)或(huo)菲(fei)涅(nie)爾集熱技術(shu)應是較為理想的(de)EOR技術(shu)選(xuan)擇(ze)。但常見的(de)槽式(shi)(shi)或(huo)菲(fei)涅(nie)爾集熱技術(shu)應用于EOR領域還需要進一步改進。GlassPoint以槽式技術為方向,結(jie)合沙漠地區的(de)氣候特點(dian),設計(ji)了“Enclosed Trough”集熱器,即封閉型槽式(shi)集熱器,與傳統的光熱發電用槽式(shi)集熱器有(you)很大不同。

  其采用的集熱場(chang)設計的最大特點是(shi)將太陽能集熱器置于一個類似于玻璃溫室的結構中,即上述的封閉型槽式集熱器,溫室里保持著高于外界的空氣壓力,因此沒有灰塵進入,以抵抗外部大(da)風、沙(sha)塵等(deng)環境條(tiao)件對(dui)集熱器的影響(xiang)。這將保證集熱器不會受到(dao)外界惡劣(lie)環境天氣條(tiao)件的影響(xiang),如中東(dong)地區(qu)經常發生的沙(sha)塵暴等(deng)氣候條件。

圖1:阿曼太陽能(neng)EOR項目全景(jing)(類似于一(yi)個(ge)玻璃溫室結構)


  同時,這(zhe)也是(shi)出于(yu)經濟性考慮的(de)(de)一(yi)種選擇。相對于(yu)槽(cao)式(shi)集(ji)熱(re)器(qi)組件,搭(da)(da)建(jian)一(yi)個(ge)玻璃溫室(shi)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)更(geng)(geng)低,雖(sui)然建(jian)設(she)(she)溫室(shi)相對于(yu)常見的(de)(de)槽(cao)式(shi)集(ji)熱(re)場(chang)增加了(le)溫室(shi)的(de)(de)搭(da)(da)建(jian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben),但槽(cao)式(shi)集(ji)熱(re)器(qi)不必(bi)像一(yi)般的(de)(de)集(ji)熱(re)器(qi)那樣(yang)做的(de)(de)如此笨重,可以采用更(geng)(geng)加輕型、成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)更(geng)(geng)加低廉的(de)(de)設(she)(she)計,相對傳(chuan)統的(de)(de)槽(cao)式(shi)集(ji)熱(re)器(qi),GlassPoint的(de)(de)集(ji)熱(re)器(qi)的(de)(de)重量僅是(shi)其大(da)約十分之一(yi),成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)也因(yin)之大(da)幅(fu)削(xue)減(jian)。集(ji)熱(re)器(qi)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)削(xue)減(jian)完全可以抵消(xiao)玻璃溫室(shi)的(de)(de)增建(jian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)。


圖2 :集(ji)熱器側(ce)/背面


  從圖2和圖3可見GlassPoint輕型槽式集熱器(qi)的一大(da)(da)特點,由于(yu)(yu)采用(yong)了復合材料基板+鍍銀反(fan)(fan)射(she)膜的反(fan)(fan)射(she)鏡結構設計,使得這種反(fan)(fan)射(she)鏡的重量(liang)極為輕質,僅約3Kg/平方米,大(da)(da)大(da)(da)低于(yu)(yu)常(chang)見(jian)的槽式玻(bo)璃反(fan)(fan)射(she)鏡。而且由于(yu)(yu)在玻(bo)璃溫室內,該反(fan)(fan)射(she)鏡不(bu)需鋼化處(chu)理。


圖3:集熱器結構


  從圖2和圖3可見,反射(she)鏡支架結構幾乎被完全省略,槽式集(ji)熱(re)器(qi)的反射鏡幾(ji)乎被懸(xuan)空,這與常見(jian)的配置大型支架結構的槽式集(ji)熱(re)器(qi)相比(bi),節約了大量成本。


圖4:集熱器結構


  另外,為了保(bao)證(zheng)(zheng)槽式(shi)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)系(xi)統產出足夠(gou)壓力(li)(li)的(de)(de)蒸汽(qi),其采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了槽式(shi)DSG的(de)(de)技術路線,集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)并未采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)常見的(de)(de)玻璃真空(kong)管(guan)(guan),而(er)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了類(lei)似于(yu)菲(fei)涅爾集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)技術用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)鍍膜鋼(gang)管(guan)(guan),這種鋼(gang)管(guan)(guan)可以承受(shou)更大(da)的(de)(de)壓力(li)(li),保(bao)證(zheng)(zheng)輸出蒸汽(qi)達到100bar的(de)(de)壓力(li)(li)水平(ping)。同(tong)時,由于(yu)玻璃溫室的(de)(de)反射等作用(yong)(yong)(yong)(yong)將造成一定(ding)的(de)(de)陽(yang)光(guang)透入損(sun)失,為更大(da)程度(du)上聚集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)量,其反射鏡采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了7.5m的(de)(de)大(da)開口設(she)計。


  在跟蹤驅動方面,GlassPoint也采用了創新型的設計,由于集熱器重量較輕,無需為每個集熱器配置昂貴的跟蹤驅動系統,其采用整體跟蹤的方式來調節集熱器的朝向,具體通過玻璃溫室的橫梁結構,用鋼絲將反射鏡體(ti)連接(jie),通過一套驅動裝置拉(la)動鋼(gang)絲完成集熱器的朝向轉(zhuan)動。


圖5:自(zi)動清(qing)洗裝置(紅圈(quan)標(biao)示)


  由于整個集熱場置(zhi)于一個玻(bo)(bo)璃(li)結(jie)構溫(wen)室(shi)內,對集熱場的(de)(de)(de)(de)清(qing)(qing)洗(xi)就(jiu)變得更為簡(jian)(jian)單,傳統的(de)(de)(de)(de)拋物槽由于其形狀(zhuang)特(te)殊存在自(zi)動清(qing)(qing)洗(xi)較難實現的(de)(de)(de)(de)特(te)點,但這種設(she)計僅僅需要清(qing)(qing)洗(xi)玻(bo)(bo)璃(li)溫(wen)室(shi)即可,玻(bo)(bo)璃(li)溫(wen)室(shi)的(de)(de)(de)(de)頂(ding)部采(cai)用屋(wu)脊型設(she)計,以避免灰塵附著,采(cai)用簡(jian)(jian)易的(de)(de)(de)(de)機器人清(qing)(qing)洗(xi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi),能高(gao)效率完成整個集熱場的(de)(de)(de)(de)清(qing)(qing)洗(xi)。圖5紅色(se)圈內的(de)(de)(de)(de)即為自(zi)動清(qing)(qing)洗(xi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi),已經清(qing)(qing)洗(xi)的(de)(de)(de)(de)屋(wu)頂(ding)和未(wei)清(qing)(qing)洗(xi)的(de)(de)(de)(de)屋(wu)頂(ding)對比明(ming)顯。


圖:正經歷沙塵暴(bao)侵襲(xi)的集熱場


  采用玻璃溫(wen)(wen)室的(de)(de)封(feng)閉型(xing)集(ji)熱(re)(re)場(chang)設(she)計將帶來(lai)新(xin)建溫(wen)(wen)室的(de)(de)投資(zi)支(zhi)出(chu),但相(xiang)對其帶來(lai)的(de)(de)諸多好(hao)處(chu)而(er)(er)言(yan),這點(dian)額外的(de)(de)支(zhi)出(chu)很容易就(jiu)被抵消(xiao)掉。上(shang)述的(de)(de)幾個技術特點(dian)簡而(er)(er)言(yan)之可以概括為:封(feng)閉溫(wen)(wen)室結構+輕型(xing)反(fan)射鏡+鍍(du)膜鋼管(guan)集(ji)熱(re)(re)+鋼絲跟蹤轉動+自(zi)動清洗(xi)。這種設(she)計應(ying)是比較適用于沙塵暴多發地區的(de)(de)太陽(yang)能EOR項目開發。


  中國的稠油資源主要分布于遼河油田、新疆油田、勝利油田、河南油田等地,但要滿足“充足的可利用土地面積+充足的太陽能輻照資源+可利用太陽能EOR技術淺層稠油礦藏”的多重限制條件,首選的就是新疆油田,特別是當地的淺層稠油礦藏。結合當地的氣候環境特點,開發出適宜當地環境的、具有一定經濟性的太陽能EOR技術,是打開國內太陽能EOR市場的第一步,也是最為關

最新評論
1人參與
hj007
分析很到位 也是個不錯的細分市場
2014-10-20 10:09:58
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馬上參與