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高海拔地區光熱電站開發的路徑選擇

發布者：本網記者Cyrstal Jason | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 1評論 | 6846查看 | 2013-09-23 14:05:00

　　CSPPLAZA光熱發電網報道：高海(hai)拔往(wang)往(wang)意味著高寒和(he)較(jiao)(jiao)大的(de)(de)晝夜(ye)溫(wen)差，高海(hai)拔地區(qu)的(de)(de)光(guang)熱電(dian)站的(de)(de)項目開發和(he)運營也(ye)因之面臨(lin)更為(wei)嚴峻的(de)(de)考驗。而在(zai)中國，在(zai)太陽能輻(fu)照(zhao)條件(jian)較(jiao)(jiao)好，適(shi)合開發光(guang)熱電(dian)站的(de)(de)廣袤(mao)的(de)(de)西北(bei)區(qu)域，高海(hai)拔又是這些(xie)地區(qu)的(de)(de)共性。

　　中國西北地區當然也有低海拔地區，但其整體環境遠不如高海拔地區。本網記者此前曾一路驅車從甘肅阿克塞縣城趕往金釩阿克塞項目地，兩地距離150公里左右，從海拔1600米左右到海拔3000米左右，明顯可以感覺到空氣逐漸清潔，天空逐漸高遠，可視范圍逐漸增加，太陽(yang)輻照逐漸增強。這主要(yao)是由于(yu)當地低(di)海拔地區受西北沙塵天氣影響導致空氣質量下降，大大削弱(ruo)了太陽(yang)輻照。

　　對中國的光熱電站開發商來說，在高海拔地區建設光熱電站成為不可選而不得不選之選擇。你無法找到一個類似于西班牙那樣擁有優越自然環境的選址，甚至于無法與中東北非等較為惡劣的沙漠地區的電站開發環境相比。

　　大唐鄂爾多斯項目、中廣核德令哈項目、華能西藏山南項目、金釩阿克塞項目等諸多項目的選址都在海拔3000米左右，這也成為項目設(she)計(ji)(ji)時讓各設(she)計(ji)(ji)方(fang)(fang)分外頭疼(teng)的問題。一(yi)方(fang)(fang)面(mian)要做好(hao)保溫，另一(yi)方(fang)(fang)面(mian)又不能(neng)因之增加過多成本。

　　高寒環境使得電站的保溫等維護成本陡增，中國首個光熱特許權招標項目在混亂的競爭下以超低價中標收場，待事后認真核算成本后才發現電價太低而難具收益保障。對在高海拔地區開發光熱項目的困難認識不足也是其中一大原因。

　　保(bao)(bao)溫(wen)主(zhu)要指的是(shi)對電站(zhan)工作介質(zhi)的保(bao)(bao)溫(wen)。傳熱介質(zhi)流通的管路越(yue)長(chang)，在高寒環境下對傳熱介質(zhi)投入的保(bao)(bao)溫(wen)代價就越(yue)大。由此看來，塔(ta)式(shi)電站(zhan)似(si)乎比槽(cao)式(shi)電站(zhan)更(geng)適宜在高海拔地(di)區(qu)開發，因為同等裝機規模的光熱電站(zhan)，塔(ta)式(shi)電站(zhan)的管道長(chang)度要遠遠低于槽(cao)式(shi)電站(zhan)。

　　美國可再生能源私募股權基金（SolarReserve的投資方之一）高級顧問傅可夫曾表示，“到目前為止，全球范圍都尚無一座槽式光熱電站在海拔超過2000米的地區建成。”這主要是由于槽式電站無論以導熱油還是熔鹽作為傳熱介質，在寒冷的夜晚，系統都很難做好保溫，即(ji)便可以(yi)做到，也需要通(tong)過輔助(zhu)燃料(liao)如(ru)天然氣或(huo)電(dian)伴熱等(deng)方式實現，而這將耗費大(da)量資本(ben)支出，大(da)大(da)削(xue)減光熱電(dian)站(zhan)的投資收益(yi)。

　　傅可夫認為，在高寒環境下開發光熱電站，熔鹽塔式技術優勢明顯。一個100MW的槽式電站約需要長度超過上百公里的集熱管和管道，對這些管道的保溫難度很大，集熱管中的導熱油在夜間無法被抽出，整個光場就成為一個巨大的散熱場，雖然可以采用天然氣輔助，但耗能占(zhan)比過高(gao)而難以保障經濟(ji)性(xing)；而一個100MW的(de)(de)熔鹽塔式(shi)電站(zhan)僅需(xu)要(yao)600米長的(de)(de)管道(dao)，所有(you)的(de)(de)管道(dao)都位于(yu)集熱塔等(deng)建(jian)筑結構(gou)內部，在夜間(jian)，管道(dao)里的(de)(de)熔鹽還可流回保溫能力極強(qiang)的(de)(de)儲(chu)熱罐中，甚至(zhi)于(yu)無需(xu)使用天然氣或其它(ta)輔助燃料來保溫。

　　目前常用的二元熔鹽的結晶點在230攝氏度左右。在高寒環境下如何維持這一溫度？SolarReserve公司首席技術官Bill Gould稱，對于塔式熔鹽電站，這一問題可以輕松應對。一個100MW的熔鹽塔式電站，從集熱塔底部到熱量接收器的熔鹽管道的長度在200碼（1碼=0.9144米(mi)）左右(you)，從集熱塔(ta)底部到熔鹽罐(guan)的(de)管道(dao)長度(du)(du)又在200碼左右(you)，從熔鹽罐(guan)到蒸(zheng)汽發(fa)生器的(de)距離也約(yue)200碼，總長度(du)(du)約(yue)600碼，而且這600碼的(de)管道(dao)都處于集熱塔(ta)內部或其它(ta)建筑體內，同(tong)時還進行(xing)了管道(dao)保(bao)(bao)溫處理，完全(quan)可以保(bao)(bao)證熔鹽處于高溫液化(hua)狀態。

　　開發了全球首個24小時運行的Gemasolar熔鹽塔式電站的Torresol能源公司的運維技術總監Santiago Arias表示，熔鹽塔式電站的集熱場無任何傳熱介質流動，熔鹽被限制于一個相對封閉的空間，有很強的熱慣性，更易控制，幾乎不可能出現結晶事故。總的來看，熔鹽塔式技術的(de)一大優勢就是工質的(de)散熱面積(ji)很小，外部環(huan)境的(de)低(di)溫基(ji)本不會對其造成太大影響。

　　Gould還稱，對于槽式電站，要克服這一問題要難的多，比如阿本戈正在開發的280MW的Solana光熱電站，其整體的管路長度約達250英里，這么長的管路暴露于外部環境下，在冬天的寒冷夜晚下，將造成大量的熱量損失。

　　但(dan)一些獨(du)立性的(de)行業(ye)專家也指出，槽(cao)式電站采用(yong)導熱油作為傳熱介質(zhi)，在寒冷的(de)環境下完全可以(yi)穩(wen)定(ding)運行，不會出現導熱油結晶的(de)問題。

　　德國CSP Services（DLR的衍生公司）的Eckhart Lupfert博士曾擔任過多個槽式電站和塔式電站的設計顧問，他對槽式技術有20余年的研究歷史。他認為，目前來看，寒冷環境對槽式電站已經不是一個多大的問題。

　　他表示，防凍保溫是上述兩種光熱電站都必須考慮的問題。槽式電站的導熱油結晶點遠低于熔鹽的結晶點，雖然塔式電站的管道更集中，保溫做起來更為簡單，但其采用的熔鹽的結晶點過高。導熱油12攝氏度和熔鹽230攝氏度的結晶點相比，一個在戶外做保溫，一個在室內做保(bao)溫(wen)，其(qi)實際操作難度(du)大體相(xiang)當。在高(gao)海拔地(di)區，晝夜(ye)溫(wen)差很大，臨近晚上，溫(wen)度(du)下降很快，每個(ge)電站都需要一個(ge)具(ju)體的(de)保(bao)溫(wen)方案，區別主要是耗(hao)能多(duo)少和(he)成本多(duo)少的(de)問題。

　　NREL高溫太陽能熱利用研究團隊的帶頭人Mark Mehos也認為，采用導熱油作傳熱介質應對寒冷的環境并不是一個太大的問題。目前的槽式集熱管的熱損很小，在夜間也可以輕松維持管內的油溫在結晶點以上。

　　國內也有業內人士認同此觀點，從夜間保溫的角度出發，利用現有的集熱管和配置防凝泵和輔助鍋爐等保溫方案完全可以保障管內的導熱油不會凝固，即便在中國西部的高海拔高寒環境下，整個電站也可維持正常運行，主要問題是如果夜間導熱油的保持溫度過低，即保溫措(cuo)施做(zuo)得(de)不(bu)夠好(hao)，會造(zao)成(cheng)第二天的電站啟動(dong)時間增加(jia)，造(zao)成(cheng)運(yun)營成(cheng)本(ben)增加(jia)。

　　但必(bi)須看到(dao)的(de)是，銀行等金融(rong)機構(gou)考量一個項目是否(fou)可以給予(yu)融(rong)資(zi)的(de)主要指(zhi)標是項目的(de)投資(zi)風險系(xi)數，沒有融資，項(xiang)目就難以啟動，在此(ci)前提(ti)下(xia)討論的(de)一切都將歸于空談。當前，槽式(shi)技(ji)術在全球范圍內(nei)有多項(xiang)實(shi)踐證明(ming)案例，對中(zhong)國(guo)(guo)光(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)項(xiang)目開發(fa)(fa)來說，在項(xiang)目融資方面(mian)(mian)可(ke)能更(geng)易說服(fu)銀行。因此(ci)，即便(bian)在中(zhong)國(guo)(guo)西部(bu)的(de)高寒環境下(xia)開發(fa)(fa)槽式(shi)電(dian)站將面(mian)(mian)臨更(geng)多的(de)保溫成(cheng)本投入，槽式(shi)技(ji)術依然最可(ke)能成(cheng)為國(guo)(guo)內(nei)光(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)項(xiang)目開發(fa)(fa)的(de)突破(po)口。塔式熔(rong)鹽技術雖然在理(li)論(lun)上擁(yong)有更適宜高寒環(huan)境(jing)的開發優勢，但整(zheng)體的塔式技術成熟度難(nan)以與槽式相比(bi)，即便某一開發商堅(jian)信自身的能(neng)力，但想要說(shuo)服銀(yin)行，邁出第一步還是要面臨更大(da)的困難(nan)。

　　整體來看，不論增加多少保溫成本，業主衡量(liang)一(yi)個光熱(re)電站的(de)(de)投資收益最(zui)終都要折算到度電成(cheng)(cheng)本(ben)上來。目前在中國的(de)(de)特(te)殊自(zi)然環境下，還沒有實際數據可(ke)以核(he)算建設一(yi)個同樣發(fa)電能力的(de)(de)槽式(shi)和塔式(shi)熔鹽電站的(de)(de)度電成(cheng)(cheng)本(ben)。最(zui)終的(de)(de)整(zheng)體度電成(cheng)(cheng)本(ben)將決定哪種技術(shu)更(geng)適(shi)合在中國開發(fa)，而不能單從保(bao)溫成(cheng)(cheng)本(ben)這(zhe)一(yi)點來考量(liang)。　

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