塔式太阳能热发电系统设计和关键设备选型要点分析

塔式太阳能热发电系统设计和关键设备选型要点分析浙江中控太阳能技术有限公司2017年5月5日中控太阳能项目介绍塔式电站系统设计要点关键设备选型要点中控太阳能项目简介中控太阳能概况成立于2010年，中国最早从事塔式太阳能热发电技术研究的企业之一；专注于塔式太阳能热发电核心技术研发与装备研制；自主技术：聚光、吸热、高效储换热、系统集成等核心技术投资、建设、运营中控德令哈50MW塔式太阳能热发电站，其中已建成10MW模块，并获批我国首个光热项目电价我们的研发团队超过60人。塔式熔盐技术自主研发之路技术研究（2010年）杭州小试（镜场）（2011年）德令哈10MW（2012-2013年）杭州小试（熔盐）（2011-2014年）德令哈10MW熔盐改造（2015-2016年）德令哈50MW项目（2016-2018年）德令哈项目主要技术参数装机容量10MW50MW占地面积25万平方米247万平方米单台定日镜面积2/20平方米20平方米吸热器中心高度80m200m吸热器工质及参数水蒸汽310℃/熔盐565℃熔盐565℃储热时间2小时7小时汽轮机进口参数8.83MPa，510℃13.2MPa，540℃德令哈项目运营曲线建设前场址条件项目选址2012年8月：单塔聚光2013年7月：水工质系统投运2012年6月：镜场开工建设节点回顾2012年12月：双塔聚光2016年8月：熔盐系统投运！2016年10月：启动50MW建设10MW熔盐储能系统设备安装熔盐罐体焊接安装熔盐吸热器吊装熔盐泵吊装熔盐泵安装熔盐储罐成品储换热钢结构平台塔式电站系统设计要点塔式光热系统核心装备汽轮发电机组，补给水系统等塔式太阳能热电站太阳岛热力岛发电岛定日镜及镜场控制系统吸热系统：吸热器、吸热塔气象系统：DNI、云监测蓄热系统：储罐、泵

换热系统：盐水换热器热工控制系统：DCSCSP技术路线定日镜高温熔盐储罐蒸汽发生器汽轮发电机组低温熔盐储罐吸热器光电边界条件收敛标准热能量最优化利用塔式热发电系统设计塔式热发电系统设计系统设计关键技术系统能量平衡设计太阳岛设计系统工艺设计吸热、储热、换热、发电协同控制经济性最优：太阳倍数、容量因子等聚光能量均质化太阳岛聚光能量均质化技术数万台定日镜排布：效率、占地吸热器能量设计：均匀、安全SHE

202ASP1000AdvSolar气象岛DCS岛10万台支持规模安全性供电、通镜场控制系统2.5mrad跟踪准确度2000台/天校正效率无需角度传感器，全镜场自动校正，无需值守自动实时精确跟踪太阳运动轨迹实时确保太阳能的高效利用和转化高效自动检查精度，自动重新校正智能智能化校正高精度聚光高精度聚光设计技术高性价比定日镜设计：零部件常规精度低安装要求智能化误差校正系统：大幅降低对零部件机械精度的要求镜场运营：镜场预备镜场追日运营能量调整镜场关场异常工况下紧急关场安全联锁：停泵监测吸热器超温断电监测镜场维护：镜场清洗定日镜故障维修定日镜校正镜场控制软件功能自动控制和联锁保护自动化控制：优化系统运营，减少操作人员数量，降低运营难度。镜场光斑能量调度自动控制聚光集热系统、储换热系统和发电系统联合运行控制根据DNI、储热容量和发电功率，实现光—热—电能量转化最优化利用联锁保护：确保系统安全，对于镜场和熔盐吸热器尤为重要。关键热力设备联锁保护聚光系统和集热系统联锁保护换热系统和发电系统联锁保护自动控制和联锁保护自动化运行镜场一键启停和能量调度吸热器预热、升温、运行、疏盐

换热系统启动、运行、停机和待机电伴热系统自动控制安全连锁保护镜场：大风、断电保护吸热器：堵管、壁面温度监控、光斑监控、断电保护关键设备选型要点定日镜及清洗装置定日镜跟踪精度及清洁度白天清洗，至少导致镜场可用率下降1%清洗当天清洁度：100%清洗后5天：89.71%清洗后12天：80.83%清洗后16天：76.78%德令哈地区每天的清洁度下降约1.45%。全镜场一周清洗一次频率是必要的。在设计镜场采光面积时，年均清洁度选取90%是比较合理的，选取更高的值将难以保证上网电量。定日镜及清洗装置红外热像仪红外热像仪实时监控吸热器表面温度高精度，高测温范围，远距离每个项目至少配置4台以上红外遮挡前遮挡中遮挡后编号最早预测遮挡时间预测遮挡时间进入时间离开时间实际遮挡时间进入时间离开时间预警提前时间预测时间误差云跟踪失败数109:27:5909:29:3509:33:2909:29:2909:33:091′30″6″1213:27:4013:28:4013:32:1513:28:3013:34:3050″10″0314:22:0414:23:5914:24:1914:24:0414:34:252′5″0415:06:5615:12:3115:14:2115:11:5715:13:025′1″34″0517:00:4017:06:2117:13:4417:08:3417:16:107′54″2′23″0云遮挡预测预警提前时间2分内误差不大于10秒；提前时间约8分时，误差为2分23秒云跟踪云检测系统熔盐吸热器熔盐吸热器关键技术吸热器材料：耐高温、温度应力、热疲劳结构设计：温度应力、热疲劳等安全运行工艺设计：防冻、能量调度、温度监控熔盐储罐熔盐储罐关键技术选材及罐体结构设计储罐基础设计储罐预热系统设计变负荷换热系统换热系统关键技术换热器结构设计工艺流程变负荷设计，合理运营策略防爆管/预热疏盐策略熔盐泵熔盐泵关键技术高温、高扬程泵长轴(8~16m)（振动、同心)