【導(dǎo)讀】中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段。中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院

　　

【正文】 車(chē)庫(kù)，材料庫(kù)和化驗(yàn)樓分別位于生產(chǎn)辦公樓后的東西兩側(cè)。 公用設(shè)施區(qū)域總用地面積： hm2。 中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 25 頁(yè) 熱機(jī)部分 聚光系統(tǒng) 不帶儲(chǔ)熱的 DSG塔式太陽(yáng)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(dòng)和相應(yīng)的控制部分組成。 BSE的定日鏡經(jīng)過(guò)巧妙處理和設(shè)計(jì)，因而具有跟蹤精準(zhǔn)、持久耐用的特點(diǎn)，無(wú)需太多維護(hù)。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(dòng)系統(tǒng)的支架上。該控制系統(tǒng)使得定日鏡能夠從兩個(gè)方向追蹤太陽(yáng)，從而最大程度上收集太陽(yáng)光，并精確地將其反射到太陽(yáng)能接收器上。定日鏡的低沖擊設(shè)計(jì)使得我們的場(chǎng)地能適應(yīng) 5%的坡度，避開(kāi)敏感的棲息區(qū)域，而且無(wú)需安裝混泥土地基，從而減少了系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的影響。 圖 美國(guó)伊凡帕項(xiàng)目定日鏡 表 定日鏡的主要參數(shù) 項(xiàng)目 內(nèi)容 鏡子面積 2600179。 3660179。 4mm 每臺(tái)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(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 26 頁(yè) 項(xiàng)目 內(nèi)容 負(fù)荷風(fēng)速 (追蹤時(shí) ) 14 m/sec 設(shè)計(jì)風(fēng)速（使用壽命期限內(nèi)） 38 m/sec 驅(qū)動(dòng)功率 10 Watt. 轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)計(jì) 的吸熱器為表面式 （ external receiver）水介質(zhì)吸熱器，太陽(yáng)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(shè)計(jì)能夠承受整個(gè)太陽(yáng)能電廠(chǎng)生命周期內(nèi)日常啟停的考驗(yàn)，它的外層經(jīng)過(guò)獨(dú)有的太陽(yáng)能吸收涂層處理，確保蒸汽最大程度吸收太陽(yáng)能。涂層的發(fā)射率是 89%，吸收率為 95%。吸熱器根據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定設(shè)計(jì)，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(jī)組 )吸熱器 經(jīng)過(guò)充分論證和實(shí)踐檢驗(yàn)，對(duì)于德令哈項(xiàng)目， BSE目前不建議設(shè)計(jì)帶有再熱段的吸熱器 ， 可在可行性研究階段做詳細(xì)的分析比較。 對(duì)于本項(xiàng)目， BSE初步核算的吸熱塔高中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 27 頁(yè) 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(xiàng)目吸熱器概況。 表 黃河水電德令哈 100MW加儲(chǔ)熱 項(xiàng)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(lèi)型 亞臨界 /汽包式 /強(qiáng)制循環(huán) 吸熱器受熱面 蒸發(fā)器和過(guò)熱器 最大蒸汽流量 kg/s 過(guò)熱器輸出蒸汽壓力 bar 176 過(guò)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(tái) 50% m3/h 待定 泵的類(lèi)型 無(wú)密封 /垂直 儲(chǔ)熱系統(tǒng) 儲(chǔ)熱系統(tǒng)可增強(qiáng)太陽(yáng)能熱發(fā)電站對(duì)太陽(yáng)輻射變動(dòng)的適應(yīng)性。儲(chǔ)熱儲(chǔ)能系統(tǒng)和該系統(tǒng)的發(fā)電能力對(duì)于太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電系統(tǒng)非常重要，不僅要求儲(chǔ)熱系統(tǒng)有較好的儲(chǔ)熱能力，還要求儲(chǔ)熱系統(tǒng)能及時(shí)地將熱量傳遞給工質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)輻照減弱的情況下不至于使汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)驟然下降。儲(chǔ)熱系統(tǒng)對(duì)非連續(xù)太陽(yáng)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(chǔ)熱系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱發(fā)電（尤其是塔式系統(tǒng)）的關(guān)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(xiàng)目設(shè)置儲(chǔ)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(chǎng)時(shí) 引起的吸熱器熱負(fù)荷突降，從而可能威脅汽輪機(jī)安全運(yùn)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(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 28 頁(yè) 場(chǎng)測(cè)量光資源等數(shù)據(jù)，確定的儲(chǔ)熱容量為 2小時(shí)汽輪機(jī)滿(mǎn)發(fā)所需熱量，約 500MWht 熱量。下圖是 9月份某天光資源實(shí)際變化情況。由圖可見(jiàn)，在下午約 15 時(shí)，由于大片云的遮擋，光輻射突然跌落至 0見(jiàn) Solar thermal input 線(xiàn)，此時(shí)吸熱器輸出熱功率也跌至 0；此時(shí)啟動(dòng)燃?xì)忮仩t，產(chǎn)生蒸汽，見(jiàn)圖中 Gas 線(xiàn)；同時(shí)將儲(chǔ)熱單元的熱量通過(guò)熔鹽泵輸送至蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生蒸汽見(jiàn) From Storage 線(xiàn)，與天然氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽一同進(jìn)入汽輪機(jī)，可 以滿(mǎn)足汽輪機(jī)負(fù)荷近似平穩(wěn)的輸出見(jiàn) Operation（ thermaloutput） 線(xiàn)。 圖 儲(chǔ)熱系統(tǒng)對(duì)平穩(wěn)負(fù)荷的作用 現(xiàn)階段采用熔鹽作為儲(chǔ)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(shè)置，在儲(chǔ)熱介質(zhì)充熱階段，自吸熱器來(lái)的過(guò)熱蒸汽將熱量在換熱器內(nèi)傳遞給熔鹽，熔鹽通過(guò)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(chǔ)于高溫儲(chǔ)罐內(nèi)。儲(chǔ)熱系統(tǒng)放熱階段，高溫熔鹽通過(guò)高溫熔鹽泵經(jīng)換熱器加熱汽輪機(jī)給水，產(chǎn)生蒸汽，同時(shí)放熱后的高溫熔鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝埯}，存儲(chǔ)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(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 29 頁(yè) 圖 蒸汽吸熱器熔鹽儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)的燃燒天然氣的鍋爐，產(chǎn)生和太陽(yáng)能吸熱器同樣參數(shù)的過(guò)熱蒸汽 ，與吸熱器并列運(yùn)行 。 天然氣輔助鍋爐產(chǎn)生的蒸汽主要滿(mǎn)足 以 下功能 ：每天機(jī)組啟動(dòng)前熱力系統(tǒng)的預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)最大限度地利用太陽(yáng)能發(fā)電；每天機(jī)組停運(yùn)過(guò)程中維持熱力系統(tǒng)溫度等參數(shù)降低速率，保證汽輪機(jī)等設(shè)備安全停運(yùn)；平抑由于云遮等因素帶來(lái)的太陽(yáng)能電力輸出波動(dòng) ， 即在白天時(shí)，有云過(guò)來(lái)遮日時(shí)，太陽(yáng)能 或儲(chǔ)熱系統(tǒng) 產(chǎn)生的在蒸汽不足發(fā)電，此時(shí)可采用天然氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽和太陽(yáng)能產(chǎn)生的在蒸汽合并直接同時(shí)發(fā)電 ；在太陽(yáng)輻射不足時(shí)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(yùn)行， 其余約 %的天然氣用于系統(tǒng)啟動(dòng)預(yù)熱和停運(yùn)過(guò)程中確保機(jī)組降負(fù)荷的速率不至于危及汽輪機(jī)等設(shè)備的安全 。 裝機(jī)方案 本工程規(guī)劃容量 3X100MWe，本期容量按單臺(tái) 100MWe。汽輪機(jī)為非再熱純凝汽輪機(jī)，過(guò)熱蒸汽參數(shù)為 17MPa， 565℃ ?；?zé)嵯到y(tǒng)包含 8級(jí)抽汽、汽封蒸汽 系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和蒸汽進(jìn)汽閥。高壓蒸汽由吸熱器過(guò)熱器或燃?xì)忮仩t產(chǎn)生，再經(jīng)過(guò)主蒸汽中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 30 頁(yè) 管道系統(tǒng)進(jìn)入汽輪機(jī)。汽輪機(jī)排汽采用直接空冷方式。 100MW等級(jí)無(wú)再熱汽輪發(fā)電機(jī)組可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。本項(xiàng)目吸熱器產(chǎn)生的新蒸汽參數(shù)已達(dá)亞臨界等級(jí)，即 17MPa， 568℃等級(jí)，對(duì)于無(wú)再熱的汽輪機(jī)組，應(yīng)設(shè)計(jì)中間除濕裝置，否則末級(jí)葉片含水率高，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)壽命。哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)與東方汽輪機(jī)廠(chǎng)均表示可以生產(chǎn) 100MW等級(jí)亞臨界參數(shù)非再熱汽輪機(jī)。故現(xiàn)階段技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)均按國(guó)產(chǎn)機(jī)型。 有太陽(yáng)時(shí) ，將 熱量 儲(chǔ)存 在 儲(chǔ)熱系統(tǒng) 。 在 用電高峰或必要時(shí)，將這部分 熱量 釋放出 ，再用 天然氣將 儲(chǔ)熱 產(chǎn)生的蒸汽過(guò)熱 ， 可 維持 用電高峰時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行 ，見(jiàn)下圖： 圖 運(yùn)用儲(chǔ)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(yáng)輻射在某一天隨著時(shí)間的推移，整體呈先增大再減少趨勢(shì)，同時(shí)，由于大片云層等氣象因素，太陽(yáng)輻射可能會(huì)瞬間下降，為了確保電力輸出不至于驟變，此時(shí)處于熱備用的天燃?xì)忮仩t增大輸出負(fù)荷，彌補(bǔ)太陽(yáng)能輻射下降帶來(lái)的汽輪機(jī)需求量的不足。這種情況如下圖所示。 圖 DNI變化較大時(shí)天然氣鍋爐與吸熱器的協(xié)同運(yùn)行 中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 31 頁(yè) 當(dāng)太陽(yáng)輻射在某天都比較均勻變化時(shí)，即沒(méi)有云層的影響，此時(shí)天然氣鍋爐只需要滿(mǎn)足機(jī)組啟動(dòng)時(shí)熱力系統(tǒng)的預(yù)熱，當(dāng) DNI到達(dá)某一值時(shí)，輔助鍋爐即可停止 產(chǎn)生蒸汽。 圖 DNI平穩(wěn)時(shí)天然氣鍋爐與吸熱器的協(xié)同運(yùn)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?zé)峒訜嵯到y(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(guān)管道及抽真空系統(tǒng)等。 其中汽輪機(jī)及其回?zé)岢槠?、除氧器等常?guī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)熱力發(fā)電場(chǎng)類(lèi)似。 天然氣鍋爐與太陽(yáng)能吸熱器并列運(yùn)行，滿(mǎn)足不同太陽(yáng)能輻射情況下機(jī)組運(yùn)行需要。 中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 32 頁(yè) 圖 吸熱器與天燃?xì)忮仩t并列運(yùn)行 圖 DSG塔式發(fā)電流程 系統(tǒng)運(yùn)行模式 由于太陽(yáng)輻照的周期性和受天氣影響的敏感性，太陽(yáng)能熱發(fā)電汽輪機(jī)組的運(yùn)行模式比傳統(tǒng)火電要復(fù)雜。這種特性要求汽輪機(jī)有足夠滑壓范圍運(yùn)行性能的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)以下（不限）運(yùn)行模式： （ 1）吸熱器吸熱產(chǎn)生蒸汽，用于熱力系統(tǒng)預(yù)熱啟動(dòng) ，此模式可投運(yùn)天然氣鍋爐以加速啟動(dòng)，同時(shí)盡快滿(mǎn)足太陽(yáng)能發(fā)電投運(yùn) ； （ 2）吸熱器獨(dú)立產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電； 多余的熱量 儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱系統(tǒng) ； （ 3）儲(chǔ)熱放熱 產(chǎn)生蒸汽 ，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電； （ 4）吸熱器與 儲(chǔ)熱系統(tǒng)（或輔助鍋爐） 產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電； （ 5） 吸熱器不運(yùn)行， 輔助鍋爐獨(dú)立產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電 發(fā)電量計(jì)算 對(duì)于 加儲(chǔ)熱的 1X100MW，本工程分別按配置天然氣鍋爐容量不同計(jì)算了各種情況下發(fā)電量。見(jiàn)表 序號(hào) 單位 配置 15% 天然氣 年總發(fā)電量 MWH 284,360 年太陽(yáng)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(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 33 頁(yè) 天然氣年消耗量 MMBTU 341,325 水務(wù)系統(tǒng) 電廠(chǎng)水務(wù) 管理的目的是按照工藝系統(tǒng)對(duì)用水量及水質(zhì)的要求，結(jié)合水源條件，設(shè)計(jì)合理的各供水系統(tǒng)，根據(jù)電廠(chǎng)各排水點(diǎn)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(guò)研究電廠(chǎng)供水排水的水量平衡及水的重復(fù)使用和節(jié)約用水措施，求得合理利用水源，保護(hù)環(huán)境，保證電廠(chǎng)長(zhǎng)期﹑安全﹑經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 本期建設(shè) 1179。1 00MW 凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組 ，主機(jī)采用直接空冷系統(tǒng)，輔機(jī)冷卻采用帶機(jī)械通風(fēng)濕冷塔的再循環(huán)供水系統(tǒng)。 1179。1 00MW 機(jī)組耗水指標(biāo)一覽表見(jiàn)表 。 表 機(jī)組耗水指標(biāo)一覽表 項(xiàng) 目 凈耗水量 全廠(chǎng)年平均耗水量（ m3/h） 102 全廠(chǎng)夏季 10%氣象條件時(shí)耗水量 （ m3/h） 106 年總用水量（萬(wàn) m3） 設(shè)計(jì)耗水指標(biāo) (m3/) 注： 全廠(chǎng)夏季 10%氣象條件時(shí)耗水量按頻率 10％氣象條件計(jì)算。 全廠(chǎng)年平均耗水量按年平均氣象條件計(jì)算。 年總?cè)∷堪礄C(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù) 2600，生活用水按 8760小時(shí)計(jì)。 電氣部分 電氣主接線(xiàn) 本工程總規(guī)劃容量為 3X100MW，電力系統(tǒng)送出按 3臺(tái)統(tǒng)一考慮，以 330Kv 一回送出。 本工程太陽(yáng)能熱發(fā)電廠(chǎng) 1179。 100MW 機(jī)組暫考慮以 330kV 一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，出線(xiàn) 1 回接入德令哈巴音變 330kV 變電站， 電氣主接線(xiàn)暫考慮采用發(fā)電機(jī)～變壓器～線(xiàn)路單元接線(xiàn)方式， 發(fā)電機(jī)出口不設(shè)斷路器。高壓廠(chǎng)用工作變壓器高壓側(cè)電源由發(fā)電機(jī)和主變之間的封閉母線(xiàn)上 引 接 。電廠(chǎng)設(shè)置一臺(tái)起動(dòng) /備用變，其電源擬由當(dāng)?shù)?35kV 系統(tǒng)引接。 330kV 系統(tǒng)主變高壓側(cè)中性點(diǎn)接地方式為經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接地，起 /備變高壓側(cè)中性點(diǎn)接地方式為不中電投德令哈太陽(yáng)能光熱項(xiàng)目工程 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū) 項(xiàng)目立項(xiàng)書(shū)階段 第 34 頁(yè) 接地，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)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(shè)計(jì)，待設(shè)計(jì)完成并審查后最終以接入系統(tǒng)審查意見(jiàn)為準(zhǔn)） 發(fā)電機(jī) 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(jí) F 勵(lì)磁方式 機(jī)端自并勵(lì) 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