1、國家能(neng)源局關于印發太陽能(neng)發電發展“十(shi)二五(wu)”規劃的通知(國能(neng)新能(neng)[2012]194號)——推動光熱進入實質性發展階段;
5、國家能(neng)源(yuan)局關于組織太陽能(neng)熱(re)發電示范(fan)項目建設(she)的(de)通知國能(neng)新能(neng)〔2015〕355號(hao)——開展示范(fan)項目的(de)投標工作;
DNI年法向直接(jie)輻射量(liang)(kwh/m2.a);
3、反光鏡
圖7反射鏡結構圖
表5反射鏡技術參(can)(can)數(shu)參(can)(can)考(kao)表
4、吸熱傳熱介質(導熱油)
其特(te)性主要(yao)有:工作溫度(du)高;熱(re)穩定性強(qiang);傳熱(re)性佳;熱(re)傳遞損失小;低蒸汽壓;低凝固點;材料相容性好(hao);經濟性好(hao)。
表6吸熱(re)傳熱(re)介質(zhi)(導熱(re)油)技術參數參考表
5、蒸汽發生裝置
(1)蒸汽發(fa)生系統主要(yao)由預熱器(qi)(qi)(qi)(qi)、蒸汽發(fa)生器(qi)(qi)(qi)(qi)、過熱器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)再熱器(qi)(qi)(qi)(qi)組成。
(2)單(dan)(dan)套系(xi)統具有管系(xi)簡(jian)單(dan)(dan)、設備占地小、閥(fa)門少、運行調節簡(jian)單(dan)(dan)等特點。
(3)而兩(liang)套系(xi)統具有低負荷調(diao)節性(xing)能強的(de)特點,但整(zheng)體占地較大。
表(biao)7蒸汽發生裝置參(can)數參(can)考表(biao)
6、儲熱方式
太陽(yang)能儲(chu)(chu)熱(re)(re)主要有三(san)種(zhong)形式(shi):A.顯熱(re)(re)儲(chu)(chu)熱(re)(re)B.潛熱(re)(re)儲(chu)(chu)熱(re)(re)C.化學(xue)反(fan)應儲(chu)(chu)熱(re)(re)。
儲熱材料應滿足以下要求:
儲熱密度(du)大;穩定(ding)性好;無毒、無腐蝕、不易燃易爆,且價格低廉;導熱系數大,能量可以及時地(di)儲存或(huo)取出;不同狀態間轉化時,材料(liao)體積變化要小;合適的使用溫度(du)。
7、汽輪發電機組容量和型式
合理選擇機組容量:
(1)單機(ji)容(rong)量的增(zeng)大,有(you)利于降(jiang)低工程單位造價,但需要(yao)技術成熟度作為支撐,同時,還要(yao)考慮儲(chu)熱系統的容(rong)量和機(ji)組的整體(ti)經(jing)濟(ji)性。
(2)對于槽式電站,集熱場規(gui)模增大(da),傳熱介質的流動(dong)距離更長,阻力也將更大(da),會使(shi)廠用(yong)電消耗增加。
(3)機組容量(liang)應綜(zong)合技術成(cheng)熟度(du)、儲(chu)熱系統容量(liang)和機組的(de)整體經(jing)濟性進行多方案比選(xuan)后(hou)確定。
汽輪(lun)機(ji)型(xing)式(shi)的主要特點有(you):啟動迅(xun)速(su)(su)、頻繁啟停(ting)、高(gao)(gao)(gao)(gao)效可靠(kao),應具有(you)快速(su)(su)響應進(jin)汽參數變化及低(di)負荷連續運(yun)(yun)行的能力。其型(xing)式(shi)有(you):高(gao)(gao)(gao)(gao)溫高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)或中溫高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)、一次中間再熱、雙缸(gang)(gang)、雙軸、雙轉(zhuan)速(su)(su)(高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)轉(zhuan)速(su)(su)6000rpm,低(di)壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)轉(zhuan)速(su)(su)3000rpm)、凝汽式(shi)汽輪(lun)機(ji)。額(e)定功率背(bei)壓(ya)(ya):在缺(que)水地區,采用空冷(leng)機(ji)組(zu)。為提高(gao)(gao)(gao)(gao)機(ji)組(zu)全(quan)年運(yun)(yun)行的經濟性,建議按照額(e)定背(bei)壓(ya)(ya)(冷(leng)卻介質全(quan)年平(ping)均計算溫度對應的背(bei)壓(ya)(ya))作為汽輪(lun)機(ji)額(e)定功率背(bei)壓(ya)(ya)。
圖8槽式太(tai)陽能熱電項目(mu)汽輪發(fa)電機(ji)組(zu)外形圖
與常規火電機組的不同點是:
(1)發電機(ji)布置在高壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)與低壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)之間,高壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)通過變速箱(xiang)與發電機(ji)連接。高低壓(ya)(ya)缸(gang)(gang)可單獨運(yun)行(xing)也可以(yi)聯合運(yun)行(xing);
(2)采(cai)用(yong)再熱設計可(ke)顯著提(ti)高汽(qi)輪發(fa)電機組效率,最(zui)高效率可(ke)達40%以上;
(3)可長時間低負(fu)(fu)荷運行(xing)(20%負(fu)(fu)荷),冷態啟(qi)動時間僅需(xu)1~2小時(0%~100%負(fu)(fu)荷),溫態啟(qi)動時間僅需(xu)20~30分鐘(0%~100%負(fu)(fu)荷)。
8、主變壓器選擇
(1)主變壓器容量應(ying)按照發電機的(de)額定容量扣除本機組的(de)廠用負荷(he)后,留有(you)10%的(de)裕度。
(2)主變(bian)壓器額定電(dian)壓根據發電(dian)機出口(kou)電(dian)壓,以及(ji)并網電(dian)壓選擇。
(3)主(zhu)變主(zhu)要技術參數(shu)注意事項請見表8(數(shu)據(ju)為參考值)。
表(biao)8主(zhu)變主(zhu)要技術參數表(biao)
9、導體選型
導體及設備選擇遵照《導體和(he)電器(qi)選擇設計技術(shu)規定(ding)》DL/T5222-2005,并(bing)考慮以下特殊條件(jian)。
(1)項目所在區域室內(nei)外環境溫度。
(2)當地(di)的污穢(hui)等級。
(3)敷設方式。
(4)直埋式要考慮土壤腐蝕度和地下水位。
(5)地(di)震裂度(du),地(di)震加速度(du)值等(deng)。
(6)導體及電氣設備均根據海拔高度選(xuan)擇,并做修(xiu)正。
(三)土建工程
光熱電站選址應(ying)根據國(guo)家可再生能源中(zhong)長期(qi)發(fa)(fa)展規(gui)劃(hua)、地(di)區(qu)自然條件、太陽能資源、交通(tong)運輸、接(jie)入系統、地(di)區(qu)經濟發(fa)(fa)展規(gui)劃(hua)、其(qi)它設(she)施(shi)等(deng)因素全(quan)面考(kao)慮,綜(zong)合(he)規(gui)劃(hua)。選址過程(cheng)中(zhong)應(ying)考(kao)慮以下因素:①不(bu)宜占用耕地(di)。②光照(zhao)時間長,提高發(fa)(fa)電量。③地(di)勢高差小,減少土石方工程(cheng)量(場地(di)平整(zheng)度要求嚴(yan)(yan)格(ge))。④應(ying)避開嚴(yan)(yan)重污染區(qu)、地(di)質災(zai)害易發(fa)(fa)區(qu)、氣(qi)候災(zai)害嚴(yan)(yan)重區(qu)、影響人類居住(zhu)或受人類活(huo)動影響區(qu)。⑤水資源相對豐富(fu)(100MW-17.6萬(wan)噸)。
總平面布置原則:
1、滿足(zu)各場地和設施(shi)功(gong)能要求,為生產過程創造有利(li)條件(jian)。
2、符合當地規劃要求。
3、充分利用占(zhan)地,緊(jin)湊布置總(zong)平面。節省投資(zi),加快本期建(jian)設的(de)進度。
4、盡量縮短(duan)運(yun)輸距離(li)和(he)管(guan)線(xian)長(chang)度。
5、利(li)用風向減少相互干擾,改善環境。
6、滿(man)足各種防護距(ju)離(li)的(de)要求。
表9太(tai)陽能熱發電(dian)站選址一般性條(tiao)件
建筑物主要類型有汽機(ji)房(fang)(fang)(fang)、化學(xue)水(shui)處(chu)理站、換熱(re)站、綜合水(shui)泵(beng)房(fang)(fang)(fang)、補(bu)給(gei)水(shui)泵(beng)房(fang)(fang)(fang)、生活(huo)污(wu)水(shui)處(chu)理站、辦公樓、HTF泵(beng)房(fang)(fang)(fang)、啟(qi)動(dong)與防凝鍋爐房(fang)(fang)(fang)、空冷配電間(jian)、原(yuan)水(shui)預處(chu)理。
建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物布置(zhi)原則:廠區內建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)布置(zhi)在結(jie)合廠區的(de)總體規劃、滿(man)足生產工藝要求及方便管理的(de)前提下(xia),盡可能創(chuang)造較好的(de)工作環境。除辦公樓用(yong)(yong)于人員生活(huo)外,其(qi)他(ta)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)均用(yong)(yong)于生產,故最好都(dou)采(cai)用(yong)(yong)單(dan)層結(jie)構。建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)材料盡量就地取材,節約成本。
在查明(ming)場區地質條件的情況下,需對場區內(nei)構筑物進行結構設計(ji)。主要包括:
1、集熱區:槽(cao)式(shi)集熱陣列基礎(chu)及(ji)結構(gou)設計。
2、儲(chu)熱(re)(re)區:事故油(you)坑、HTF溢(yi)流(liu)罐、HTF膨脹箱、HTF泵房、熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)儲(chu)熱(re)(re)罐、導(dao)熱(re)(re)油(you)熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)換(huan)熱(re)(re)器和熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)熔(rong)(rong)(rong)化爐(熔(rong)(rong)(rong)鹽(yan)初始融化系統)等基礎及結構設(she)計(ji)。
3、發(fa)電區(qu):空冷平臺、換熱站、架構和設(she)備支架等。
(四)安裝工程
1、場地(di)平整(zheng)(zheng):對(dui)場區(qu)平整(zheng)(zheng)度要(yao)(yao)求較(jiao)高,土方(fang)(fang)量(liang)較(jiao)大,應(ying)結合地(di)形,合理布局,在滿足要(yao)(yao)求的前(qian)提(ti)下(xia)做到減少土方(fang)(fang)工程量(liang),降低造價。
2、防洪防澇:場(chang)區占(zhan)地面積(ji)(ji)較大(da),大(da)雨天(tian)容易積(ji)(ji)水形成沖涮和洪澇,應做好排水措施。
3、施工難(nan)度(du):高海拔,溫度(du)低(di),要考慮工程防凍及冬季施工要求。
4、水(shui)資源(yuan)(yuan):高(gao)海拔地區,水(shui)資源(yuan)(yuan)不足,需要(yao)提前做好相關(guan)準(zhun)備,若條件允許,盡量使(shi)用地表水(shui)資源(yuan)(yuan)及處理后(hou)的(de)污(wu)水(shui)。
5、占地(di)面(mian)(mian)積(ji):占地(di)面(mian)(mian)積(ji)與(yu)太陽(yang)直接輻射強(qiang)度(du)、機(ji)組容量、聚光集熱方(fang)式和儲熱系統容量等(deng)均(jun)有關系,故(gu)申請用地(di)面(mian)(mian)積(ji)前(qian),一定要根據收集到的基礎數據進行計算分析確定。
6、安裝(zhuang):安裝(zhuang)精度(du)會影(ying)響聚光鏡跟蹤的命中(zhong)率和(he)精準度(du),從而(er)影(ying)響發電量(liang),需要(yao)嚴(yan)格控(kong)制。
占地面積包括:
a、集熱場安裝(zhuang)施(shi)工區(qu)(安裝(zhuang)車間和倉庫)
b、換熱安裝施工區
c、汽機機力塔安裝(zhuang)施工區(qu)(汽機施工區(qu)和機力塔施工區(qu))
d、其它安裝區(qu)(電氣施工區(qu)、設備(bei)堆放區(qu)、修配鉚(liu)焊區(qu)、機械站區(qu))
e、土建施工區(鋼筋(jin)加工、混(hun)凝(ning)土攪拌站、木工模板(ban)區)
f、輔助(zhu)生產及(ji)施工(gong)管理區(施工(gong)管理區和倉庫)、宿舍(she)及(ji)其它生活設施占(zhan)地等。
g、100MW工程占(zhan)地(di)面積約4.50hm2,其(qi)中(zhong)施(shi)工區用(yong)地(di)3.7hm2,施(shi)工生(sheng)活區占(zhan)地(di)0.8hm2
四、光熱電站經濟性分析
(一)投資
1、測算基本條件
以槽式光熱項目為(wei)例,其各類投資投產比例見圖(tu)9所(suo)示(shi)
圖9槽式光熱項(xiang)目靜態投(tou)資投(tou)產比例圖
表10主輔生產工程投資構成與占比分析(xi)(槽式)
(二)經濟性分析
1、基本收益情況
(1)測算條件
槽式100MW光熱項(xiang)目(mu),儲能(neng)7小(xiao)時,運行25年(nian),建設期(qi)2年(nian),投資按前述測算投資。電(dian)價(jia)按1.15元/kW(示范(fan)項(xiang)目(mu)電(dian)價(jia)),年(nian)發電(dian)量暫按3000h;
年耗(hao)水量(liang)15×104t,水價(jia)3元(yuan)/t,發電(dian)場(chang)用(yong)電(dian)率(lv)10%,發電(dian)標(biao)準氣(qi)耗(hao)0.015Nm3/kWh,氣(qi)價(jia)2元(yuan)/Nm3,外(wai)購(gou)電(dian)量(liang)2700MWh,工業電(dian)價(jia)0.75元(yuan)/kWh;材料(liao)費8元(yuan)/MWh;其(qi)他費用(yong)12元(yuan)/MWh;
資本金20%,80%的銀行貸款(kuan),長期貸款(kuan)利(li)率4.90%;
(2)收益情況
表(biao)11測算投資收益匯總(zong)表(biao)
(3)敏感性分析
表12測算(suan)敏感性分析表
圖(tu)10敏感性圖(tu)
從圖10中可(ke)以看出,收益對(dui)電價最為(wei)敏感,其(qi)次是投資,再次是利率。
2、投資變化的影響
表(biao)13主要成(cheng)本構成(cheng)表(biao)
各設(she)備(bei)隨(sui)著降價(jia)(jia)(jia)幅度(du)的(de)(de)不同,都(dou)收(shou)益的(de)(de)影響也(ye)不同,但隨(sui)著技(ji)術進步(bu)和(he)創新,設(she)備(bei)價(jia)(jia)(jia)格的(de)(de)持續下降,在現(xian)有電(dian)價(jia)(jia)(jia)條件下,光熱電(dian)站是可以實現(xian)8-10%的(de)(de)收(shou)益率(lv)。
表(biao)14主要設備成(cheng)本變(bian)化(hua)對應收(shou)益及相當(dang)的電價變(bian)化(hua)表(biao)
3、發電量變化的影響
發電量(liang)增(zeng)長(chang)和(he)降低的變(bian)化趨勢有所不同,下(xia)降時都收益影響會大一些。發電量(liang)每變(bian)化100h,資本金內(nei)部收益率約調(diao)整(zheng)1.2%,相當于電價調(diao)整(zheng)0.042元/kWh。詳見(jian)表13
表15發(fa)電(dian)量變化對收益和(he)相當的(de)電(dian)價變化表
4、預期電價的調整趨勢
在2020年電價降到0.75元(yuan)/kWh,下(xia)降幅度為34.78%;
成本下(xia)(xia)降(jiang)到15000元(yuan)/kW左右(you),下(xia)(xia)降(jiang)幅度約為40%。
圖(tu)11數據來源(yuan)于《中國太陽能發(fa)展路線圖(tu)》
2020年電(dian)價0.75元/kWh,仍以發電(dian)量3000h,廠用電(dian)率(lv)10%,2700h進(jin)行(xing)測算(suan),以資(zi)本金稅后IRR8%對(dui)投資(zi)進(jin)行(xing)測算(suan):
投資(zi)(zi)下降37%,財(cai)務內部收益(yi)率可達(da)到8%,下降41%資(zi)(zi)本金稅后(hou)IRR可達(da)到10%。具體見表所(suo)示
表16電價變化后的收益變化分(fen)析
我國常規能源(yuan)儲采比遠低(di)于世界平均水平,目前(qian)已成為世界第一大能源(yuan)消費國、原煤進口國、電力裝機國,原油和(he)(he)天然氣對外依存度高達60%和(he)(he)30%,中國大范圍持續霧霾等大氣污染已成為“心(xin)肺大患”。
光(guang)熱(re)的發展未來并(bing)非一條陽光(guang)坦(tan)途,從技(ji)術(shu)研發、方(fang)案設計、設備制造、到系統(tong)集成、運營維護(hu),需要整個行業,全(quan)產(chan)業鏈齊心協力共同努力,十三五(wu)是光(guang)熱(re)發展的關鍵時期!