【導讀】中電投德令哈太陽能光熱項目工程項目立項書階段。中國電力工程顧問集團西北電力設計院

　　

【正文】 車庫，材料庫和化驗樓分別位于生產(chǎn)辦公樓后的東西兩側(cè)。 公用設施區(qū)域總用地面積： hm2。 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 25 頁 熱機部分 聚光系統(tǒng) 不帶儲熱的 DSG塔式太陽能熱發(fā)電電站主要由聚光系統(tǒng)、吸熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成。聚光系統(tǒng)主要由定日鏡及其支撐、驅(qū)動和相應的控制部分組成。 BSE的定日鏡經(jīng)過巧妙處理和設計，因而具有跟蹤精準、持久耐用的特點，無需太多維護。定日鏡由兩塊平面玻璃鏡子組成，鏡面由一套十分輕便的鋼架結(jié)構(gòu)固定，安裝在一根配有電腦控制驅(qū)動系統(tǒng)的支架上。該控制系統(tǒng)使得定日鏡能夠從兩個方向追蹤太陽，從而最大程度上收集太陽光，并精確地將其反射到太陽能接收器上。定日鏡的低沖擊設計使得我們的場地能適應 5%的坡度，避開敏感的棲息區(qū)域，而且無需安裝混泥土地基，從而減少了系統(tǒng)對環(huán)境造成的影響。 圖 美國伊凡帕項目定日鏡 表 定日鏡的主要參數(shù) 項目 內(nèi)容 鏡子面積 2600179。 3660179。 4mm 每臺定日鏡的反射面積 m178。 鏡子反射率 % 鏡子間距 30 mm 單位總重量 (kg/m178。) 總重量 379 Kg 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 26 頁 項目 內(nèi)容 負荷風速 (追蹤時 ) 14 m/sec 設計風速（使用壽命期限內(nèi)） 38 m/sec 驅(qū)動功率 10 Watt. 轉(zhuǎn)動范圍 方位角 : 360 仰角 : 090 清洗水量 150 升 /年 吸熱系統(tǒng) Brightsource提供設計 的吸熱器為表面式 （ external receiver）水介質(zhì)吸熱器，太陽輻射經(jīng)定日鏡反射至吸熱器表面加熱工質(zhì)水（蒸汽）。 吸熱器的設計能夠承受整個太陽能電廠生命周期內(nèi)日常啟停的考驗，它的外層經(jīng)過獨有的太陽能吸收涂層處理，確保蒸汽最大程度吸收太陽能。涂層的發(fā)射率是 89%，吸收率為 95%。吸熱器根據(jù)應用標準和規(guī)定設計，和傳統(tǒng)鍋爐行業(yè)使用相同的材料以及同樣的生產(chǎn)安裝方法。 圖 伊凡帕 (135 MW機組 )吸熱器 經(jīng)過充分論證和實踐檢驗，對于德令哈項目， BSE目前不建議設計帶有再熱段的吸熱器 ， 可在可行性研究階段做詳細的分析比較。 對于本項目， BSE初步核算的吸熱塔高中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 27 頁 度為 220m，吸熱塔結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土。 下表為德令哈項目吸熱器概況。 表 黃河水電德令哈 100MW加儲熱 項目吸熱器概況 描述 單位 數(shù)據(jù) 吸熱塔高度 M 220 吸熱塔結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土 吸熱器類型 亞臨界 /汽包式 /強制循環(huán) 吸熱器受熱面 蒸發(fā)器和過熱器 最大蒸汽流量 kg/s 過熱器輸出蒸汽壓力 bar 176 過熱蒸汽溫度 186。C 568 吸熱器給水溫度 186。C 210 吸熱器給水壓力 bar ～ 218 吸熱器初步 規(guī)模和布置： 直徑 m 26 重量 噸 2020 汽包初步規(guī)模和布置 汽包內(nèi)徑 m 汽包容積 m3 待定 汽包支撐 待定 循環(huán)泵初步規(guī)模和安排： 2 臺 50% m3/h 待定 泵的類型 無密封 /垂直 儲熱系統(tǒng) 儲熱系統(tǒng)可增強太陽能熱發(fā)電站對太陽輻射變動的適應性。儲熱儲能系統(tǒng)和該系統(tǒng)的發(fā)電能力對于太陽能塔式熱發(fā)電系統(tǒng)非常重要，不僅要求儲熱系統(tǒng)有較好的儲熱能力，還要求儲熱系統(tǒng)能及時地將熱量傳遞給工質(zhì)，來實現(xiàn)在太陽輻照減弱的情況下不至于使汽輪機進汽參數(shù)驟然下降。儲熱系統(tǒng)對非連續(xù)太陽能輸入的平抑作用確保了發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全性。儲熱系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電（尤其是塔式系統(tǒng)）的關鍵子系統(tǒng)之一，也是區(qū)別于傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電的重要特征。 本項目設置儲熱系統(tǒng)的主要目的在于一定程度上消除大片云遮擋鏡場時 引起的吸熱器熱負荷突降，從而可能威脅汽輪機安全運行的影響。亮源公司根據(jù)衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)和現(xiàn)中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 28 頁 場測量光資源等數(shù)據(jù)，確定的儲熱容量為 2小時汽輪機滿發(fā)所需熱量，約 500MWht 熱量。下圖是 9月份某天光資源實際變化情況。由圖可見，在下午約 15 時，由于大片云的遮擋，光輻射突然跌落至 0見 Solar thermal input 線，此時吸熱器輸出熱功率也跌至 0；此時啟動燃氣鍋爐，產(chǎn)生蒸汽，見圖中 Gas 線；同時將儲熱單元的熱量通過熔鹽泵輸送至蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生蒸汽見 From Storage 線，與天然氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽一同進入汽輪機，可 以滿足汽輪機負荷近似平穩(wěn)的輸出見 Operation（ thermaloutput） 線。 圖 儲熱系統(tǒng)對平穩(wěn)負荷的作用 現(xiàn)階段采用熔鹽作為儲熱介質(zhì)，二元硝酸鹽，硝酸鈉和硝酸鉀混合物。系統(tǒng)采用雙罐設置，在儲熱介質(zhì)充熱階段，自吸熱器來的過熱蒸汽將熱量在換熱器內(nèi)傳遞給熔鹽，熔鹽通過熔鹽泵自冷鹽罐經(jīng)上述蒸汽熔鹽換熱器后轉(zhuǎn)變?yōu)閿y帶熱能的熱熔鹽，并存儲于高溫儲罐內(nèi)。儲熱系統(tǒng)放熱階段，高溫熔鹽通過高溫熔鹽泵經(jīng)換熱器加熱汽輪機給水，產(chǎn)生蒸汽，同時放熱后的高溫熔鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝埯}，存儲于低溫熔鹽罐內(nèi)。 熔鹽系統(tǒng)防 凝采用電伴熱方案。 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 29 頁 圖 蒸汽吸熱器熔鹽儲熱方案流程示意圖 天然氣輔助鍋爐 輔助蒸汽發(fā)生器（天然氣輔助鍋爐）是標準的燃燒天然氣的鍋爐，產(chǎn)生和太陽能吸熱器同樣參數(shù)的過熱蒸汽 ，與吸熱器并列運行 。 天然氣輔助鍋爐產(chǎn)生的蒸汽主要滿足 以 下功能 ：每天機組啟動前熱力系統(tǒng)的預熱，實現(xiàn)最大限度地利用太陽能發(fā)電；每天機組停運過程中維持熱力系統(tǒng)溫度等參數(shù)降低速率，保證汽輪機等設備安全停運；平抑由于云遮等因素帶來的太陽能電力輸出波動 ， 即在白天時，有云過來遮日時，太陽能 或儲熱系統(tǒng) 產(chǎn)生的在蒸汽不足發(fā)電，此時可采用天然氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽和太陽能產(chǎn)生的在蒸汽合并直接同時發(fā)電 ；在太陽輻射不足時發(fā)電，這部分天然氣直接發(fā)電的量大概占年發(fā)電量 %， 輔助鍋爐按要求運行， 其余約 %的天然氣用于系統(tǒng)啟動預熱和停運過程中確保機組降負荷的速率不至于危及汽輪機等設備的安全 。 裝機方案 本工程規(guī)劃容量 3X100MWe，本期容量按單臺 100MWe。汽輪機為非再熱純凝汽輪機，過熱蒸汽參數(shù)為 17MPa， 565℃ ?；責嵯到y(tǒng)包含 8級抽汽、汽封蒸汽 系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和蒸汽進汽閥。高壓蒸汽由吸熱器過熱器或燃氣鍋爐產(chǎn)生，再經(jīng)過主蒸汽中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 30 頁 管道系統(tǒng)進入汽輪機。汽輪機排汽采用直接空冷方式。 100MW等級無再熱汽輪發(fā)電機組可實現(xiàn)國產(chǎn)化。本項目吸熱器產(chǎn)生的新蒸汽參數(shù)已達亞臨界等級，即 17MPa， 568℃等級，對于無再熱的汽輪機組，應設計中間除濕裝置，否則末級葉片含水率高，嚴重影響汽輪機壽命。哈爾濱汽輪機廠與東方汽輪機廠均表示可以生產(chǎn) 100MW等級亞臨界參數(shù)非再熱汽輪機。故現(xiàn)階段技術(shù)經(jīng)濟評價均按國產(chǎn)機型。 有太陽時 ，將 熱量 儲存 在 儲熱系統(tǒng) 。 在 用電高峰或必要時，將這部分 熱量 釋放出 ，再用 天然氣將 儲熱 產(chǎn)生的蒸汽過熱 ， 可 維持 用電高峰時的穩(wěn)定運行 ，見下圖： 圖 運用儲熱轉(zhuǎn)移 熱量 選擇天然氣作為輔助燃料的目的主要是提供穩(wěn)定的電力輸出。由于太陽輻射在某一天隨著時間的推移，整體呈先增大再減少趨勢，同時，由于大片云層等氣象因素，太陽輻射可能會瞬間下降，為了確保電力輸出不至于驟變，此時處于熱備用的天燃氣鍋爐增大輸出負荷，彌補太陽能輻射下降帶來的汽輪機需求量的不足。這種情況如下圖所示。 圖 DNI變化較大時天然氣鍋爐與吸熱器的協(xié)同運行 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 31 頁 當太陽輻射在某天都比較均勻變化時，即沒有云層的影響，此時天然氣鍋爐只需要滿足機組啟動時熱力系統(tǒng)的預熱，當 DNI到達某一值時，輔助鍋爐即可停止 產(chǎn)生蒸汽。 圖 DNI平穩(wěn)時天然氣鍋爐與吸熱器的協(xié)同運行 熱力系統(tǒng) 本電站所涉及的主要熱力系統(tǒng)包括吸熱系統(tǒng)、主蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、除氧抽汽系統(tǒng)、回熱加熱系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、排汽裝置有關管道及抽真空系統(tǒng)等。 其中汽輪機及其回熱抽汽、除氧器等常規(guī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)熱力發(fā)電場類似。 天然氣鍋爐與太陽能吸熱器并列運行，滿足不同太陽能輻射情況下機組運行需要。 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 32 頁 圖 吸熱器與天燃氣鍋爐并列運行 圖 DSG塔式發(fā)電流程 系統(tǒng)運行模式 由于太陽輻照的周期性和受天氣影響的敏感性，太陽能熱發(fā)電汽輪機組的運行模式比傳統(tǒng)火電要復雜。這種特性要求汽輪機有足夠滑壓范圍運行性能的同時，還要保證蒸汽所需熱量在不同熱源之間的快速切換。初步考慮本電站要實現(xiàn)以下（不限）運行模式： （ 1）吸熱器吸熱產(chǎn)生蒸汽，用于熱力系統(tǒng)預熱啟動 ，此模式可投運天然氣鍋爐以加速啟動，同時盡快滿足太陽能發(fā)電投運 ； （ 2）吸熱器獨立產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電； 多余的熱量 儲存在儲熱系統(tǒng) ； （ 3）儲熱放熱 產(chǎn)生蒸汽 ，驅(qū)動汽輪機發(fā)電； （ 4）吸熱器與 儲熱系統(tǒng)（或輔助鍋爐） 產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電； （ 5） 吸熱器不運行， 輔助鍋爐獨立產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電 發(fā)電量計算 對于 加儲熱的 1X100MW，本工程分別按配置天然氣鍋爐容量不同計算了各種情況下發(fā)電量。見表 序號 單位 配置 15% 天然氣 年總發(fā)電量 MWH 284,360 年太陽能發(fā)電量 MWH 258,875 年天然氣發(fā)電量 MWH 25,485 中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 33 頁 天然氣年消耗量 MMBTU 341,325 水務系統(tǒng) 電廠水務 管理的目的是按照工藝系統(tǒng)對用水量及水質(zhì)的要求，結(jié)合水源條件，設計合理的各供水系統(tǒng)，根據(jù)電廠各排水點的水量及水質(zhì)和環(huán)保要求，合理確定各排水系統(tǒng)及污水處理方案；通過研究電廠供水排水的水量平衡及水的重復使用和節(jié)約用水措施，求得合理利用水源，保護環(huán)境，保證電廠長期﹑安全﹑經(jīng)濟地運行。 本期建設 1179。1 00MW 凝汽式汽輪發(fā)電機組 ，主機采用直接空冷系統(tǒng)，輔機冷卻采用帶機械通風濕冷塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)。 1179。1 00MW 機組耗水指標一覽表見表 。 表 機組耗水指標一覽表 項 目 凈耗水量 全廠年平均耗水量（ m3/h） 102 全廠夏季 10%氣象條件時耗水量 （ m3/h） 106 年總用水量（萬 m3） 設計耗水指標 (m3/) 注： 全廠夏季 10%氣象條件時耗水量按頻率 10％氣象條件計算。 全廠年平均耗水量按年平均氣象條件計算。 年總?cè)∷堪礄C組年運行小時數(shù) 2600，生活用水按 8760小時計。 電氣部分 電氣主接線 本工程總規(guī)劃容量為 3X100MW，電力系統(tǒng)送出按 3臺統(tǒng)一考慮，以 330Kv 一回送出。 本工程太陽能熱發(fā)電廠 1179。 100MW 機組暫考慮以 330kV 一級電壓接入系統(tǒng)，出線 1 回接入德令哈巴音變 330kV 變電站， 電氣主接線暫考慮采用發(fā)電機～變壓器～線路單元接線方式， 發(fā)電機出口不設斷路器。高壓廠用工作變壓器高壓側(cè)電源由發(fā)電機和主變之間的封閉母線上 引 接 。電廠設置一臺起動 /備用變，其電源擬由當?shù)?35kV 系統(tǒng)引接。 330kV 系統(tǒng)主變高壓側(cè)中性點接地方式為經(jīng)隔離開關接地，起 /備變高壓側(cè)中性點接地方式為不中電投德令哈太陽能光熱項目工程 項目立項書 項目立項書階段 第 34 頁 接地，發(fā)電機中性點采用經(jīng)接地變壓器接地。 （由于接入系統(tǒng)目前階段尚未設計，待設計完成并審查后最終以接入系統(tǒng)審查意見為準） 發(fā)電機 功率 100MW 電壓 電流 6645A 功率因素 (滯后 ) 相數(shù) 3 頻率 50Hz 轉(zhuǎn)速 3000r/min 絕緣等級 F 勵磁方式 機端自并勵 冷卻方式 空冷 主變壓器 形式 三相雙繞組電力變壓器 額定容量 170MVA 阻抗 12