太阳能热发电集太阳能发电、大规模安全储能和电网同步机特性于一身,是能够发挥煤电机组作用的可再生能源发电方式,将在构建以新能源为主体的新型电力系统中发挥中坚作用。
太阳能热发电站涉及太阳能集热、常规发电、传热蓄热等多种系统集成,集合光学、热力学、材料学及机械学科等多个技术领域,既不同于传统的电力生产,又不同于传统的太阳能热利用,需要跨学科、跨领域的系统集成。而在电站集成技术中,电站的设计技术和运行技术是关键。
2006 年,科技部国家高技术研究发展计划(863 计划)先进能源技术领域启动了“太阳能热发电技术及系统示范”重点项目,开启了我国1兆瓦级别太阳能热发电系统技术集成研究和示范工作。通过太阳能光热联盟理事长单位——中国科学院电工研究所牵头的11家单位协同攻关,历时6年的不懈努力,2012年8月9日,我国自行设计、研发并建成的亚洲首座兆瓦级塔式太阳能热发电实验电站在北京延庆成功发电。该项目的实施为我国太阳能热发电技术的发展、人才队伍培养以及吸引行业关注奠定了基础。
图:我国首个兆瓦级光热电站(2012年拍摄,北京延庆)
为推动太阳能热发电技术产业化发展,2016年,国家启动首批太阳能热发电示范项目建设。经过几年的努力,我国建成了涵盖槽式、塔式、线性菲涅耳式等多种聚光形式的太阳能光热电站,最大装机容量100兆瓦,最长储能时间15小时。
通过数十年的技术研发积累和示范项目建设,我国已经培养了一批太阳能光热发电行业设计、施工、调试、运维等全链条的具有实战经验的的团队和技术人才,具备了大规模太阳能光热电站系统集成和总包能力,为后续光热发电大规模发展打下了坚实基础。
根据太阳能光热联盟的梳理,截至目前约20家设计院已经成功参与国内外太阳能热发电项目建设(名单附后,如有疏漏,欢迎留言告知)。其中,中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司(太阳能光热联盟副理事长单位)参与太阳能热发电项目18个,其中包括我国1兆瓦塔式实验电站科技项目;中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司(太阳能光热联盟理事单位)参与太阳能热发电项目8个;内蒙古电力勘测设计院有限责任公司(太阳能光热联盟副理事长单位)和中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司(太阳能光热联盟理事单位)分别参与了7个太阳能热发电相关项目。
太阳能光热电站的设计集成技术还需要电站运行技术的反馈,在电站运行的基础上,不断修正电站设计及各关键部件技术指标。运行经验对于电站设计、电站关键设备改进提高具有关键意义。运行经验则需要在电站长期运行的基础上才能掌握,包括总结运行经验及处理各种事故,以及应对各种气象和辐照条件。只有积累了运行经验,才能有效地把握电站的各个技术环节,把握电站的材料、零部件和装备的设计要求,从而得出合理的设计产品,指导电站设计,不断提高设计水平,从而实现电站可靠运行以及降低成本的目的。