槽式太阳能光热发电经济性的主要因素分析

2015-04-10吕光阳钟福春

机械工程师 2015年11期

关键词：热电站槽式储热

吕光阳，钟福春

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

槽式太阳能光热发电经济性的主要因素分析

吕光阳，钟福春

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

太阳能光热电站是一种新型的发电模式，减少了由于化学燃料的燃烧产生的CO2、氮氧化物、硫化物等污染，达到了环保的目的。在槽式太阳能光热电站进行设计的时候，不仅要考虑环保方面的影响，同时经济性也是必须考虑的重要因素。通过对镜场回路数和储热时间等因素的分析，做出最佳设计方案。

太阳能光热电站；经济性

0 引言

太阳能光热发电是一种太阳能聚光热发电技术，依靠各种聚光镜面将太阳的直接辐射（DNI）聚集，通过加热导热介质，再经过热交换产生高温蒸汽，推动汽轮机发电。槽式系统技术最为成熟，也基本实现了商业化。槽式系统目前的技术标准、运营经验以及分析数据都是比较成熟的。槽式太阳能系统示意图如图1所示。

图1 槽式太阳能系统示意图

槽式太阳能发电利用镜场系统和蒸汽发生系统取代了传统火电电站的锅炉系统，利用镜场系统收集的热量在蒸汽发生系统内产生适用于汽轮机发电的蒸汽，减少了化学燃料的燃烧，减少了CO2、氮氧化物、硫化物等污染物的排放，是一种环保的发电形式。然而在考虑到其环保的同时，经济性分析也是必不可少的，以满足业主收回成本和获得利益的需求。

1 槽式太阳能光热发电经济性的主要因素分析

太阳能光热电站是一个综合性很强的系统，电站的建设相对于常规火电站来讲，更为复杂，现阶段发电成本也会很高。因此，在电站进行初步方案设计时，经济性是需要考虑的一个非常重要的因素。

国际上衡量太阳能光热电站经济性的一个重要指标是LCOE，LCOE是指每发一度电所花费的成本。主要影响LCOE的因素包括镜场回路数和储热时间等。

以某20 MW槽式太阳能光热电站为例，利用当地的太阳能资源DNI、气象条件作为边界条件，对以上几个主要影响因素进行综合分析。

1.1 镜场回路数分析

镜场回路在整个槽式系统非常重要，是电站收集热量的基本单元，低温导热油经过回路加热后，转化为满足蒸汽发生系统运行要求的热导热油，镜场的回路数决定着整个镜场收集热量的总量。槽式光热电站只有镜场收集的热量达到一定条件下才能运行，如果镜场内的回路数过少，会导致电站启动较晚而关闭较晚，缩短电站的发电时长，同时收集的能量少，无法满足在全年大部分时间内进行储热发电，大大减少了发电量；如果回路数过多，虽然能满足电站的发电量和储热时间的需求，但是也会导致有一部分回路在全年的大部分时间内，无法充分利用，在增加建设成本的同时，也增加了资源的无故浪费。因此，在槽式电站建设的时候，需要设置一个合适的回路，以满足电站的经济性要求。

1.2 储热时间分析

储热时间是日间镜场集热时在能够满足汽轮机发电要求同时储存于储热系统内的热量满足汽轮机满负荷发电的时间。

储热时间对于太阳能光热发电系统至关重要，通过储能系统存储的热量延长电站的发电时间，从而充分镜场系统收集热量，充分发挥镜场的作用，达到经济性满足要求。然而储热时间并不是越长越好，储热时间的增加必然通过增加镜场的集热面积得到实现，同时也增加熔盐的使用量，储热系统盐罐的体积也随之增大，进一步影响到储能系统其他设备的选择，镜场集热面积和储热系统盐罐体积的增加必然增加电站的用地面积，从而增加建设成本；从另一方面来讲，过多地增加集热面积也会导致镜场内的一部分集热器在全年的大部分时间内处于闲置状态，不仅无法充分利用设备，而且还增加了维护成本，在太阳能光热电站的建设中，储热时间需要找到一个平衡点，以满足电站的经济性要求。