中國儲能網(wǎng)訊：在全球能源供應(yīng)清潔化、低碳化趨勢的背景下，太陽能熱發(fā)電因兼具環(huán)保性、穩(wěn)定性、可調(diào)節(jié)性和易于并網(wǎng)等特點，近年來發(fā)展步伐迅速。中國能建充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，制定光熱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)揮勘察設(shè)計優(yōu)勢、展現(xiàn)精細(xì)化施工水準(zhǔn)、自主制造核心設(shè)備，為我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，加快推進清潔能源發(fā)展貢獻力量。
不忘科研初心 堅持技術(shù)引領(lǐng)
■特約通訊員 陳永安
日前，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布公告，自2018年12月1日起正式實施《塔式太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)反映了目前國內(nèi)外太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域的最新設(shè)計理念、要求和技術(shù)水平，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，由中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織、中國能建工程研究院主編，填補了國內(nèi)外太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的空白。
隨著國家能源局啟動20個光熱發(fā)電示范項目，我國光熱發(fā)電發(fā)展進入新階段，但目前國內(nèi)光熱發(fā)電還面臨一系列的困難：成本高，高性能材料和個別核心設(shè)備還需要進口；實際運營的成功經(jīng)驗較少，可借鑒的歷史數(shù)據(jù)有限；標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)缺乏，具備設(shè)計、施工、調(diào)試與運營的全流程標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立。
《塔式太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》作為我國第一部，同時也是世界首部關(guān)于太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計的綜合性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題多、編制難度大。在研究編制過程中，中國能建工程研究院常務(wù)副院長、項目負(fù)責(zé)人許繼剛帶領(lǐng)編制組廣泛和深入地調(diào)研國內(nèi)外太陽能光熱發(fā)電工程項目，全面總結(jié)和吸收了國際上已投運光熱電站的成功經(jīng)驗，并多次咨詢國內(nèi)外同行意見。編制組還針對塔式太陽能光熱電站規(guī)劃和站址選擇、聚光系統(tǒng)和總平面布置設(shè)計、吸熱（輸送）系統(tǒng)和儲熱系統(tǒng)設(shè)計、定日跟蹤及集成控制等14個關(guān)鍵技術(shù)問題進行了專題研究。
該標(biāo)準(zhǔn)的成功發(fā)布，對我國首批光熱發(fā)電示范項目以及后續(xù)光熱電站的開發(fā)、建設(shè)、運營等發(fā)揮重要指導(dǎo)作用，也將進一步增強中國在太陽能熱發(fā)電行業(yè)的國際話語權(quán)，為“一帶一路”太陽能熱發(fā)電項目開發(fā)和建設(shè)起到支撐和保障作用。
在積極編制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時，中國能建工程研究院還在太陽能熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)科研方面持續(xù)耕耘，克服人才和資金不足等問題，獲得多項新突破。以中國能建名義牽頭的“太陽能光熱發(fā)電及熱利用關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”科技項目，獲批2017年度國家重點研發(fā)計劃立項，實現(xiàn)了中國能建牽頭國家級科技項目“零”的突破。整個申報過程歷時一年半，作為牽頭單位，工程研究院組織各申報單位技術(shù)骨干針對申報階段的諸多技術(shù)問題和分工進行研究和部署，克服研究團隊涉及單位多和異地溝通等多重困難，面對諸多強勁競爭對手，最終通過專業(yè)機構(gòu)評審并成功獲得國家科技部立項。
同時，許繼剛帶領(lǐng)科研團隊積極籌備，歷時半年精心準(zhǔn)備《塔式太陽能光熱發(fā)電廠設(shè)計總體要求》（IEC 62862-4-1）立項提案，并親自在摩洛哥舉行的IEC會議上，對標(biāo)準(zhǔn)立項的必要性和意義、中國能建在塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域的工作基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容等三個方面進行了全面闡述，匯報內(nèi)容獲得IEC總部及各國代表的充分肯定與高度贊揚，IEC成員國紛紛投贊成票并表達(dá)支持意向，IEC/TC117委員會主席當(dāng)場宣布由中國主導(dǎo)編制該標(biāo)準(zhǔn)，這是中國代表團主導(dǎo)制定太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的又一次重大突破。
此外，工程研究院還牽頭完成了中國能建科技項目“基于空氣工質(zhì)的塔式光熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)研究”，打通了基于空氣工質(zhì)的塔式雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)流程，開發(fā)了基于Simulink與Labview平臺的仿真軟件包，研制了10kW金屬管式、容積式承壓空氣吸熱器，相關(guān)成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
在太陽園掀起頭腦風(fēng)暴
■特約通訊員 朱曉燕
由中國能建規(guī)劃設(shè)計集團華東院（以下簡稱“華東院”）勘察設(shè)計的迪拜太陽能園區(qū)第四期700兆瓦光熱發(fā)電項目，是全球最大的光熱電站項目，由1臺100兆瓦塔式光熱發(fā)電機組及3臺200兆瓦槽式光熱發(fā)電機組組成。該項目是中國電力企業(yè)開拓海外市場的一大突破，將成為“一帶一路”框架下展現(xiàn)中國電力設(shè)計實力的舞臺。
該項目從誕生之初就是一個高起點、高難度、高融合的清潔能源項目，集成了多個創(chuàng)新目標(biāo)——世界最大的熔鹽儲熱系統(tǒng)，世界最高的光熱吸熱塔，最低光熱電價的盈利模式，超大場地的環(huán)保施工等等；設(shè)計中面臨多項新技術(shù)、新方案的挑戰(zhàn)，例如移動沙丘場地的光熱場地處理、最高光熱塔的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計、高熱地區(qū)400千伏高壓電纜長距離敷設(shè)難題、光伏作為光熱電站廠用電的平衡調(diào)節(jié)問題、高溫沙漠地區(qū)的綠色建筑設(shè)計等等。
根據(jù)業(yè)主要求，迪拜光熱項目需要同時遵照美標(biāo)、英標(biāo)和迪拜當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)設(shè)計，涉及規(guī)范多，技術(shù)難度大。以抗震設(shè)計參數(shù)為例，各標(biāo)準(zhǔn)差異明顯，為了找到其中的邏輯關(guān)系，華東院勘測團隊白天去工地指導(dǎo)現(xiàn)場勘察工作，晚上挑燈夜戰(zhàn)查閱美標(biāo)和迪拜當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)計規(guī)范，進行多次頭腦風(fēng)暴，最終理清了思路，提供詳實可靠、符合需求的抗震設(shè)計參數(shù)。
通過迪拜光熱項目的實施，華東院將基于大量實踐的研究應(yīng)用于新技術(shù)、新工藝、新材料，提出合理的改進措施，推進了國內(nèi)光熱發(fā)電技術(shù)和裝備的發(fā)展。與此同時，作為設(shè)計牽頭單位，與世界領(lǐng)先的技術(shù)公司合作，以整體設(shè)計優(yōu)化的思路引領(lǐng)各方，在系統(tǒng)設(shè)計階段探求能量轉(zhuǎn)換的最優(yōu)化，具備了較強的聯(lián)合設(shè)計實力。
高效的項目依靠高質(zhì)量施工
■特約通訊員 尚小麗 郭棟 孟文才
安裝要求高、國內(nèi)沒有成熟的經(jīng)驗可供借鑒，光熱發(fā)電項目的施工對于國內(nèi)大多數(shù)建設(shè)單位來說，無疑是一次充滿挑戰(zhàn)的任務(wù)。中國能建所屬施工單位堅持創(chuàng)新施工和精細(xì)化安裝，用一份匠心確保著一個又一個光熱發(fā)電工程高質(zhì)量安裝、高標(biāo)準(zhǔn)完成。
在大漠戈壁的甘肅阿克塞，正在建設(shè)世界首個商業(yè)化高溫熔鹽型槽式光熱發(fā)電測試平臺項目，中國能建北方建投山西電建項目團隊正研究著光熱發(fā)電站核心部件的安裝工作。該項目在國內(nèi)外尚無成功運行的先例，高溫集熱管自動焊接對口裝卡臺和智能焊接系統(tǒng)成為項目團隊研究的重點。“簡直要魔怔了，那段時間只有一件事情，到底怎么才能焊成？”山西電建項目經(jīng)理衛(wèi)育峰說。舍棄舊習(xí)慣，聚焦新技術(shù)，經(jīng)過幾十個日夜的“頭腦風(fēng)暴”，最終通過阿克塞高原戈壁嚴(yán)冬低溫的嚴(yán)寒環(huán)境，實現(xiàn)無一破損，并且該研發(fā)成果獲得了2017年度中國電力建設(shè)科學(xué)技術(shù)進步三等獎。
10月10日，我國首個大型商業(yè)化光熱示范電站——中廣核德令哈50兆瓦槽式光熱示范項目正式投運。中國能建西北建投西北電建為了工程按期完工，付出了難以想象的努力。該項目是國內(nèi)首臺光熱汽輪機發(fā)電機組，機組布局形式復(fù)雜，高、低壓缸，發(fā)電機的標(biāo)高都不相同，且有兩套推力軸承，機組布局、參數(shù)、技術(shù)均為國內(nèi)首創(chuàng)，施工技術(shù)要求和難度遠(yuǎn)大于國內(nèi)其他工程。西北電建項目部在該項目施工中以核電安裝的標(biāo)準(zhǔn)開展工作，多次組織技術(shù)人員、廠家人員、監(jiān)理、業(yè)主在一起對安裝過程中的技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量要求進行研究探討，汽輪機的每一步安裝都要和廠家、監(jiān)理反復(fù)核對技術(shù)參數(shù)，待三方確定技術(shù)參數(shù)無誤后，才進行下一步。
而在距離不遠(yuǎn)的甘肅敦煌，首航節(jié)能敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站拔地而起。西北電建與天津電建的技術(shù)人員在100多萬平方米的現(xiàn)場奔波忙碌著，在實踐中總結(jié)出一套別具特色的精細(xì)化施工方法——由于定日鏡基礎(chǔ)數(shù)量多，工程量大，加之受風(fēng)沙和光照的影響，現(xiàn)場測量無法正常使用全站儀，通過采用精確度更高的GPS定位儀，縮小誤差的同時，大大提高了工作效率；當(dāng)?shù)赝临|(zhì)松軟，孔口易塌陷，施工前期的成孔效果并不理想，需反復(fù)清理沉渣，后經(jīng)采用孔口人工鏟斜坡法，確保一次性成孔到位，節(jié)省了套筒的施工費用，在保證施工安全和質(zhì)量的前提下，為項目建設(shè)節(jié)約了成本；作為定日鏡基礎(chǔ)的主心骨，后期的承臺養(yǎng)護也至關(guān)重要，施工現(xiàn)場氣候干燥、水源緊缺，混凝土水份易蒸發(fā)，項目部根據(jù)實際情況因地制宜，在原有塑料薄膜上覆蓋一層沙土，將承臺牢牢包裹，減少了水份的流失。
掌握核心技術(shù) 勇立行業(yè)潮頭
■特約通訊員 張先揚
10月10日，我國首個大型商業(yè)化光熱示范電站——中廣核德令哈槽式導(dǎo)熱油50兆瓦光熱示范項目正式投運，使該工程常規(guī)島總承包方中國能建規(guī)劃設(shè)計集團西北院（以下簡稱“西北院”）再一次站在了我國光熱發(fā)電建設(shè)的最前沿。
深耕光熱發(fā)電領(lǐng)域十余載，西北院憑借豐富的工程實踐、雄厚的技術(shù)儲備及人才資源，以高端的技術(shù)創(chuàng)新?lián)屨夹袠I(yè)的制高點，以創(chuàng)新的商業(yè)模式構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈集成服務(wù)商，走出了一條特色的發(fā)展之路。
從2007年開始，西北院就涉足光熱領(lǐng)域，成為國內(nèi)最早開展光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)的電力設(shè)計企業(yè)之一。2012年8月，由該院集成設(shè)計的國家“863”計劃“光熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范”重點項目、亞洲首座兆瓦級塔式光熱發(fā)電項目——中科院電工所八達(dá)嶺光熱發(fā)電實驗電站并網(wǎng)發(fā)電，從而奠定了西北院在國內(nèi)光熱發(fā)電領(lǐng)域的設(shè)計龍頭地位。
2013年，該院總體設(shè)計的亞洲首個商運光熱項目——青海中控德令哈塔式光熱電站一期10兆瓦項目并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國自主研發(fā)的光熱發(fā)電技術(shù)向商業(yè)化運行邁出了堅實步伐。2016年8月26日，該電站經(jīng)過熔鹽吸熱儲熱技術(shù)改造后成功投運，成為我國首座成功投運的規(guī)模化儲能光熱電站。2016年10月，由西北院設(shè)計的全球首個高溫熔鹽槽式光熱發(fā)電項目——甘肅阿克塞槽式高溫熔鹽光熱發(fā)電試驗平臺投運。此外，由西北院設(shè)計的世界上單機容量最大的塔式光熱發(fā)電項目——摩洛哥努奧三期150兆瓦塔式熔鹽項目已經(jīng)于2018年10月20日完成可靠性運行試驗。
歷經(jīng)十余年發(fā)展，西北院在塔式、槽式、線性菲涅爾等光熱發(fā)電設(shè)計項目方面均取得了領(lǐng)先的業(yè)績，成為國內(nèi)唯一擁有光熱科研示范項目、商業(yè)運行項目的設(shè)計企業(yè)。目前，西北院在光熱領(lǐng)域已完成了從設(shè)計、總承包到參股投資的“三大步”跨越，向成為全產(chǎn)業(yè)鏈一流集成商的目標(biāo)堅定邁進。
隨著中國能建光熱發(fā)電技術(shù)中心落戶西北院，該院迅速成立了光熱科技攻關(guān)團隊，進一步深化從設(shè)計企業(yè)到研發(fā)設(shè)計企業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。攻關(guān)團隊立足該院承擔(dān)設(shè)計的槽式導(dǎo)熱油、槽式熔鹽、塔式熔鹽及線性菲涅爾等項目，深入開展聚光集熱系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)等光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、工程化應(yīng)用和系統(tǒng)集成研發(fā)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制等工作，攻克當(dāng)前光熱發(fā)電技術(shù)中存在的主要技術(shù)壁壘，掌握光熱發(fā)電核心技術(shù)，并形成知識產(chǎn)權(quán)。
憑借一流的科技攻關(guān)能力，西北院先后開展了《光熱發(fā)電試驗電站設(shè)計研究》《光塔式熱發(fā)電設(shè)計技術(shù)研究》《塔式光熱發(fā)電儀控技術(shù)研究》等多項專題研究，在光熱發(fā)電技術(shù)方案選擇、光熱發(fā)電廠控制技術(shù)、光熱發(fā)電熔鹽系統(tǒng)設(shè)計、塔式光熱發(fā)電儀控技術(shù)、塔式光熱發(fā)電廠定日鏡場控制等方面取得了突破性成果，先后申報國家專利數(shù)十項，撰寫專題報告和論文近百篇。此外，該院還先后參與編制了《槽式光熱電站設(shè)計規(guī)范》《塔式光熱電站設(shè)計規(guī)范》2項國家設(shè)計規(guī)范，主持編制了《碟式光熱電站設(shè)計規(guī)范》《線性菲涅爾式光熱發(fā)電廠集熱系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等7項行業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了塔式、槽式、線性菲涅爾式、碟式當(dāng)前全部4種光熱電站型式。
核心裝備中國造
■特約通訊員 楊建芳
隨著我國光熱發(fā)電產(chǎn)品和裝備國產(chǎn)化進程的日益加快，中國能建所屬裝備企業(yè)緊握機遇，勇于創(chuàng)新，在鞏固主營業(yè)務(wù)優(yōu)勢地位的同時，積極開展光熱發(fā)電核心裝備的研發(fā)和制造。由中國能建中能裝備北京設(shè)備公司（以下簡稱“北京設(shè)備公司”）研發(fā)的光熱發(fā)電用熔鹽泵就是其中的典型代表。經(jīng)過市場檢驗，該產(chǎn)品不僅滿足光熱設(shè)計要求，而且具備了國產(chǎn)化替代的基礎(chǔ)。
早在2015年，北京設(shè)備公司就開始了光熱熔鹽泵的研發(fā)。通過組建專業(yè)技術(shù)隊伍，持續(xù)投入科研資金，借鑒國外先進經(jīng)驗，通過再創(chuàng)新，先后攻克了密封、連接、振動等關(guān)鍵技術(shù)，形成了一整套成熟的工藝流程，是熔鹽泵的性能能夠滿足當(dāng)前國內(nèi)100兆瓦光熱項目的需求。
今年年初，北京設(shè)備公司的光熱發(fā)電熔鹽泵中標(biāo)哈密熔鹽塔式5萬千瓦太陽能熱發(fā)電項目，目前研發(fā)和設(shè)計工作已經(jīng)完成，各項生產(chǎn)正有序推進。在此之前，應(yīng)用于光熱發(fā)電的該類產(chǎn)品一直被國外公司壟斷，該產(chǎn)品填補了國內(nèi)以熔鹽為導(dǎo)熱介質(zhì)的光熱發(fā)電工程項目應(yīng)用中的空白，標(biāo)志著光熱發(fā)電熔鹽泵的國產(chǎn)化實現(xiàn)重大突破。
此外，中能裝備華東裝備公司憑借多年母線產(chǎn)品制造技術(shù)及應(yīng)用業(yè)績，中標(biāo)哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電母線項目，中能裝備江蘇裝備公司中標(biāo)該項目管道預(yù)制成套設(shè)備。
鏈接
從技術(shù)角度來看，光熱發(fā)電主要分為槽式、塔式、碟式和菲涅爾式四種基本技術(shù)路線，這其中又因傳儲熱介質(zhì)、儲熱方式、聚光方式的差異而呈多元化態(tài)勢。其中槽式和菲涅爾都屬于線式聚焦系統(tǒng)，采用單軸跟蹤；而塔式和斯特林碟式則為點式聚焦系統(tǒng)，采用雙軸跟蹤，鏡子的控制系統(tǒng)相對更加復(fù)雜，但聚光比相對前兩種技術(shù)路線較高，系統(tǒng)工作溫度也相對更高。
從目前全球光熱裝機來看，四種技術(shù)路線以槽式技術(shù)所占裝機比例最大，塔式技術(shù)則表現(xiàn)出了強勁的發(fā)展?jié)摿?，從中國首?0個光熱示范項目來看，槽式、塔式、菲涅爾式的數(shù)量比例為7:9:4，塔式占比略高于槽式。其中熔鹽塔式、二次反射塔式、槽式導(dǎo)熱油傳熱熔鹽儲熱、熔鹽槽式的數(shù)量比為8：1：5：2。
