技术求真,自主创新!踏实走好太阳能热发电之路

时间:2015-10-09 20:05来源:太阳能光热联盟

     金建祥个人简介:浙江中控太阳能技术有限公司董事长、浙江中控技术股份有限公司董事长兼总裁。1984年毕业于浙江大学化工系自动化专业,享受国务院特殊津贴,浙江省特级专家。2010年初筹建浙江中控太阳能技术有限公司,开始从事塔式太阳能热发电技术的研究、开发以及产业化工作。

      在首届太阳能热发电大会开幕式上,金建祥董事长向参会代表作了主题演讲。中控太阳能德令哈10MW塔式电站作为我国第一座商业化运营的太阳能热发电站倍受业界和社会的关注。会议期间,国家光热联盟网站记者也专访了这位专家型的企业领导者,为更多的读者和同仁揭开中国第一座商业运营电站在自主创新、技术攻关和未来发展上更多的神秘面纱,探索更多关于中国太阳能热发电前进的思路。

      创新攻关,自主研发,敢为天下先

      记者:首届中国太阳能热发电大会是以技术研讨、技术创新为主的会议,而据悉中控德令哈10MW塔式太阳能热发电站技术、装备都是中控以及股东单位自主研发、设计和制造的,所以我们也开门见山,首先将问题聚焦在10MW塔式太阳能热发电站的技术突破和创新上。那中控在德令哈10MW塔式太阳能热发电站中做了哪些技术攻关与创新?

      金建祥:是的,10MW塔式太阳能热发电站所有的技术、装备都是公司自己研发的。在这个电站中,我们主要解决了几个核心的技术:

      一、大规模定日镜场的设计和集群控制技术。对于太阳能热发电来说,这是一项非常关键的技术,也是一项非常难的技术,更是不能仿造的技术。

      二、整个电站的设计及优化技术。电站自2013年并网后,这两年我们一直在进行不断的优化和改进。在保障电站可以稳定发电的同时不断提升效率。

      三、可靠性技术。中控是全国最大的自动化控制系统供应商之一,在同类企业中处于龙头地位,这都得益于在产品可靠性上的积累。但是,光热发电对中控而言也是一个新的领域。通过我们的努力,德令哈10MW塔式太阳能热发电站自2013年建成以来,已经历了两个春夏秋冬。这两年多的实际运行结果证明,定日镜的故障率非常低,远远低于预想的水平。这证明了我们产品的可靠性很高,可以长时间、稳定、可靠地运行。

      四、适应环境,创中国技术。众所周知,德令哈的自然环境很恶劣,海拔三千多米,紫外线强,极端高低温度时有发生,而且,风沙很大。不像美国的加州,海拔低、气候好、环境好、无风沙、无酷暑严寒。因为两个国家和地区的环境差异大,所以,美国的技术可以在加州成功应用,但并不见得在中国通过简单复制能够同样成功。引进国外技术在我国投资建设光热发电站,我个人最担心的是国外的技术在中国有可能会水土不服。因为国外的技术不是专门为中国的环境所开发的,所以,照搬照抄引进国外的技术风险会很大。而我们所有的技术、装备都是根据咱们中国特殊的环境进行自主研发、试验和应用。现在,也证明了其环境适应性很好,在恶劣的环境下,照样可以正常、稳定地工作。

      记者:德令哈10MW塔式太阳能热发电站于2013年7月开始并网发电,通过一系列的技术攻关与突破,现在达到了怎样的效果?

      金建祥:首先,通过这个电站的建设与运营,验证了塔式光热发电技术在高寒高海拔地区的可行性,包括:定日镜和吸热塔可承受9级以上的风速,在7级风速下能正常工作;冬季经历多天-35℃以下的低温,定日镜、吸热器运行良好;春季经历多次沙尘暴天气,定日镜工作稳定;高海拔低气压环境,系统运行稳定。

      其次,电站已稳定运行了两年多,各项指标符合设计要求;有效发电500余天;进行了多项测试验证、消缺和优化调试;夏季晴天日发电时间11h,日发电量最高超过85000kWh,年利用小时数1600h-1800h。

      改造熔盐蓄热技术,提升综合竞争力

      记者:据我们了解,德令哈10MW塔式太阳能热发电站并网发电后,正在进行一项重要的工作——新增设熔盐蓄热系统,将这项技术加进来,想必成本高了很多?这是如何考虑的?现在进展情况如何?

      金建祥:考虑到塔式太阳能热发电的技术难度较高,我们采取了分两步走的策略。在德令哈先启动10MW水工质电站的建设,主要验证塔式太阳能热发电的系统工艺流程与大规模镜场设计和控制技术;与此同时,我们又组建了专门的团队对熔盐蓄热技术进行专项攻关,并在杭州建设了熔盐蓄热技术试验平台,通过两年多的攻关,在试验平台上打通了熔盐蓄热技术的工艺流程。在此基础上,我们于2014年年底正式启动了德令哈10MW项目的熔盐蓄热系统建设工程。

      资金投入确实比较大,具体情况跟蓄热的时间长短有关。按我们的测算,每增加一个小时的蓄热,每千瓦投资需增加约一千元左右。

      那么既然成本会增加,我们为什么还要这么做呢?

      因为,如果光热发电没有蓄热功能,就不会有很强的竞争力。与光伏发电比成本,我认为光热发电是没有优势的,甚至处于劣势。可能在光电转换效率上光热稍微高一点,但在未来光伏效率仍有较大的提升空间,同样光伏成本也有不断下降的空间。那光热要找到自己的生存空间,只有解决蓄热的问题。因为,同样具有蓄能功能的光伏成本非常之高,而蓄能效率比较低,与光热相比它没有任何竞争力。通过蓄热系统光热发电带来的稳定可调的电力输出,可以作为调峰电源,也可以作为基荷电源,这是光热发电有别于光伏和风电的最大比较优势。所以,光热要找到自己的发展之路。提到了光伏与光热的对比,我认为未来太阳能发电的趋势一定是光热与光伏的混合发电模式。利用光伏降低投资成本,进而降低发电成本,利用光热的稳定可调输出特点,可作为调峰、甚至基荷电源,以解决光伏输出电力不稳定和夜间用电问题。白天可以用光伏发电,高峰期间和晚上可以用光热发电。通过取长补短、协同发展,相信太阳能发电一定会改变人类的生活。

      谈到熔盐蓄热技术,实际上,在化工行业,熔盐已经是成熟的技术。但把它用在太阳能热发电领域,还需要实际探索。这是一项很复杂的集成技术,是一个系统性的工程。我们想象可能会很简单,但是并不是有熔盐配方、储罐、换热就能解决这个问题。它难的地方是运行过程,比如说系统的启停。启动时,设备温度太低会使熔盐冷却凝固,阻塞管道、阀门;停止时,需要把熔盐全部回收,否则也有阻塞的风险。所以,熔盐的难点在于“开车、停车”。怎么处理这些问题,不能靠人工,要靠自动化。

      通过熔盐试验平台的建设,小规模塔式太阳能热发电熔盐蓄热技术已经取得成功,现在我们正在进行的是工业化、规模化的验证。目前德令哈10MW项目的熔盐蓄热系统改造工程进展顺利,预计将于2015年底完成全部设备安装,2016年初可投入使用。

      大环境,大实力,共推光热发展

      记者:中控德令哈项目的上网电价(含税)为1.20元/kWh,在多个场合我们也听闻这个电价对于这个项目投资来说并不划算,现在做熔盐蓄热又使成本高出很多。作为企业,怎么考虑利益问题?

      金建祥:首先,我们建这个电站的初衷和别人不一样。出发点就是验证我们技术的可行性、装备的可靠性,而不是单纯通过电站发电赚钱。特别是在西北高寒、高海拔地区,包括光资源、风、沙尘、低温,验证这种环境下作为自主研发的技术与国产化装备是否可行,是否可以规模化长期稳定地运行。在这个前提下,有上网电价当然好,电价高一些更好;但是电价有或没有、电价高或低,我们都会做,也一定要做。对于纯粹的电站开发商、投资商而言,他们的目的主要不是为了掌握技术的可行性、验证生产装备适用性,他们建设电站的目的就是希望通过发电赚钱。在这个情况下,如果没有电价,他们当然不敢、也不会启动建设。但对于我们来说,电价不是考虑的主要因素,因为,我们自主研发的技术与装备迫切需要通过实践来检验。

      此外,如果没有规模化应用的业绩,现在建太阳能热发电站有多少人愿意使用国产的技术与装备?我们验证完了,确实可行,经济性也不错,就会有人主动愿意使用。那时,我们的技术价值得到提升,我们国家自主研发的技术、装备价值也得到了提升。这样,才具有真正的意义。

      同时,1.20元/kWh的电价对于10MW级别的试验电站来说确实不划算,但我们通过试验电站的建设,还能在摸清太阳能热发电各项成本的真实构成,从而找到成本下降的空间。所以现在,我们有把握说,对于50MW级别的电站,只要各项政策落实到位,1.20元/kWh是完全可以为投资者带来合理收益的。这也是我们德令哈10MW电站建设的另外一个重要成果。

      记者:作为太阳能光热人,可能大家必然都会提到今年7月30日,国家能源局副局长刘琦在赴青海省海西州调研太阳能热发电项目,出席太阳能热发电产业发展座谈会的讲话。他说:“发展太阳能热发电具有重大战略意义。”并提出四项措施对下一步我国太阳能热发电重点工作进行部署。这引起业界重大反响,并为之鼓舞。很多人认为中国太阳能热发电的春天真的要来临了。您怎么看待我国太阳能热发电的发展现状?认为如何才能真正推动我国太阳能热发电的发展?

      金建祥:我个人感觉,是听到了春雷声,预示春天快要到了,但并没有立即进入春天,真正进入春天还有很多工作要做。

      关于如何推动我国太阳能热发电产业的发展,我认为应该有两个层面共同推进。一是国家层面:国家要制定大政方针,尽快出台电价、尽快明确示范项目、尽快建立电力输送通道。还有,光资源好的地方水资源一般都较少,所以,国家要解决水资源使用的政策。此外,国家层面还可以从解决贷款的利息和增值税等方面做工作。我国目前贷款利息太高,直接影响了建设电站的成本。在美国利息也就2%左右,亚行和世行贷款利息也很低,在国内商业银行的项目贷款利息一般都会超过6%。光伏有增值税减半的政策,光热也应该享受。另一个层面就是企业的实力,这包括技术实力和经济实力。太阳能热发电是一项系统性很强的工程技术,是否掌握了核心技术,发电效率是否足够高,是否可以长时间、可靠、稳定的运行等等,这些都是必须要首先要解决的问题。同时,企业是否有强大的经济实力作为支撑也是关键因素,因为不光技术开发要花大量的钱,工程验证要花更多的钱,没有几个亿的钱很多验证工作是做不了的,这是一项烧钱的工作。

      记者:2013年7月5日19时27分,青海中控德令哈10兆瓦项目顺利并网发电的那一刻,中控太阳能公司创造了行业历史。我国自主研发的太阳能光热发电技术向商业化运行迈出了坚实步伐。之后,中控太阳能公司对电站不断进行优化,同时又开始新建熔盐蓄热系统,保障其可靠、连续、稳定运行。那再下一步,中控的研究重点是什么?

      金建祥:下一步中控太阳能公司研究重点主要包括:

      一、大容量熔盐吸热、储热、换热技术开发及工程化;

      二、单塔大规模、高参数发电,提高发电效率和经济性;

      三、光热与光伏、风电互补的混合发电技术。

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