槽式太陽能光熱發(fā)電經(jīng)濟性的主要因素分析

呂光陽， 鐘福春

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

槽式太陽能光熱發(fā)電經(jīng)濟性的主要因素分析

呂光陽， 鐘福春

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

太陽能光熱電站是一種新型的發(fā)電模式，減少了由于化學燃料的燃燒產(chǎn)生的CO2、氮氧化物、硫化物等污染，達到了環(huán)保的目的。在槽式太陽能光熱電站進行設計的時候，不僅要考慮環(huán)保方面的影響，同時經(jīng)濟性也是必須考慮的重要因素。通過對鏡場回路數(shù)和儲熱時間等因素的分析，做出最佳設計方案。

太陽能光熱電站；經(jīng)濟性

0 引言

太陽能光熱發(fā)電是一種太陽能聚光熱發(fā)電技術(shù)，依靠各種聚光鏡面將太陽的直接輻射（DNI）聚集，通過加熱導熱介質(zhì)，再經(jīng)過熱交換產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。槽式系統(tǒng)技術(shù)最為成熟，也基本實現(xiàn)了商業(yè)化。槽式系統(tǒng)目前的技術(shù)標準、運營經(jīng)驗以及分析數(shù)據(jù)都是比較成熟的。槽式太陽能系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 槽式太陽能系統(tǒng)示意圖

槽式太陽能發(fā)電利用鏡場系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)火電電站的鍋爐系統(tǒng)，利用鏡場系統(tǒng)收集的熱量在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生適用于汽輪機發(fā)電的蒸汽，減少了化學燃料的燃燒，減少了CO2、氮氧化物、硫化物等污染物的排放，是一種環(huán)保的發(fā)電形式。然而在考慮到其環(huán)保的同時，經(jīng)濟性分析也是必不可少的，以滿足業(yè)主收回成本和獲得利益的需求。

1 槽式太陽能光熱發(fā)電經(jīng)濟性的主要因素分析

太陽能光熱電站是一個綜合性很強的系統(tǒng)，電站的建設相對于常規(guī)火電站來講，更為復雜，現(xiàn)階段發(fā)電成本也會很高。因此，在電站進行初步方案設計時，經(jīng)濟性是需要考慮的一個非常重要的因素。

國際上衡量太陽能光熱電站經(jīng)濟性的一個重要指標是LCOE，LCOE是指每發(fā)一度電所花費的成本。主要影響LCOE的因素包括鏡場回路數(shù)和儲熱時間等。

以某20 MW槽式太陽能光熱電站為例，利用當?shù)氐奶柲苜Y源DNI、氣象條件作為邊界條件，對以上幾個主要影響因素進行綜合分析。

1.1 鏡場回路數(shù)分析

鏡場回路在整個槽式系統(tǒng)非常重要，是電站收集熱量的基本單元，低溫導熱油經(jīng)過回路加熱后，轉(zhuǎn)化為滿足蒸汽發(fā)生系統(tǒng)運行要求的熱導熱油，鏡場的回路數(shù)決定著整個鏡場收集熱量的總量。槽式光熱電站只有鏡場收集的熱量達到一定條件下才能運行，如果鏡場內(nèi)的回路數(shù)過少，會導致電站啟動較晚而關(guān)閉較晚，縮短電站的發(fā)電時長，同時收集的能量少，無法滿足在全年大部分時間內(nèi)進行儲熱發(fā)電，大大減少了發(fā)電量；如果回路數(shù)過多，雖然能滿足電站的發(fā)電量和儲熱時間的需求，但是也會導致有一部分回路在全年的大部分時間內(nèi)，無法充分利用，在增加建設成本的同時，也增加了資源的無故浪費。因此，在槽式電站建設的時候，需要設置一個合適的回路，以滿足電站的經(jīng)濟性要求。

1.2 儲熱時間分析

儲熱時間是日間鏡場集熱時在能夠滿足汽輪機發(fā)電要求同時儲存于儲熱系統(tǒng)內(nèi)的熱量滿足汽輪機滿負荷發(fā)電的時間。

儲熱時間對于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)至關(guān)重要，通過儲能系統(tǒng)存儲的熱量延長電站的發(fā)電時間，從而充分鏡場系統(tǒng)收集熱量，充分發(fā)揮鏡場的作用，達到經(jīng)濟性滿足要求。然而儲熱時間并不是越長越好，儲熱時間的增加必然通過增加鏡場的集熱面積得到實現(xiàn)，同時也增加熔鹽的使用量，儲熱系統(tǒng)鹽罐的體積也隨之增大，進一步影響到儲能系統(tǒng)其他設備的選擇，鏡場集熱面積和儲熱系統(tǒng)鹽罐體積的增加必然增加電站的用地面積，從而增加建設成本；從另一方面來講，過多地增加集熱面積也會導致鏡場內(nèi)的一部分集熱器在全年的大部分時間內(nèi)處于閑置狀態(tài)，不僅無法充分利用設備，而且還增加了維護成本，在太陽能光熱電站的建設中，儲熱時間需要找到一個平衡點，以滿足電站的經(jīng)濟性要求。

1.3 綜合分析

依據(jù)當?shù)谼NI，結(jié)合以上影響因素，綜合分析得出多種方案，如表1所示。

表1 多種設計方案的LCOE值 元（/kW·h）

由表1數(shù)據(jù)可看出，回路數(shù)為55、儲熱時間為1 h的設計方案的LCOE為最佳，即該方案為最優(yōu)設計方案。

2 結(jié)語

通過對鏡場回路和儲熱時間等因素對電站LCOE的分析，得出各個因素對LCOE的影響趨勢，優(yōu)化設計方案，充分利用當?shù)毓庹召Y源，充分利用電站建站場地，充分利用設備，已得到最為經(jīng)濟的設計方案，滿足業(yè)主的經(jīng)濟性要求。

（編輯 黃 獲）

TK514

B

1002-2333（2015）11-0269-02

呂光陽（1976—），男，經(jīng)濟師，從事太陽能熱發(fā)電、換熱器等產(chǎn)品經(jīng)營管理工作。

2015-04-24