2017年6月14~16日,在浙江杭州举办的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA2017年会上,双良龙腾光热技术(北京)有限公司总经理卢智恒围绕首批光热示范电站设计、招标、建设及调试阶段需注意的问题发表了主题演讲。
在演讲中,卢智恒分别从光热示范电站的设计、招标、建设及调试方面介绍了电站各个阶段需注意的问题。他表示,在设计阶段,我们需注意合理的设计周期及各设计阶段的关系,由于同一设计阶段不同成果提交的时间点不同,业主和设计单位应在各自事项上及时作出决策并承担决策责任;在招标阶段,我们需注意起始技术参数的来源,并厘清设计与采购的关系;在建设阶段,要明白不同技术路线的关键路径,不要把非关键路径做成关键路径,也不要在非关键路径上过度投入资源;在调试阶段,对调试阶段所需时间要设定合理的心理预期,选择合适的调试时间,选择合理的验收比例,并合理衡量电站性能是否达到设计值。
此外,卢智恒还向与会嘉宾介绍了硅油作为工质的一些情况,并表示硅油作为工质的槽式光热发电技术可能成为新的突破点。
下面是卢智恒的演讲全文(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅,仅供参考):
各位参会代表,下午好!我是来自双良龙腾的卢智恒,今天想在这里跟大家分享一下在首批光热示范电站设计、招标及建设调试阶段,我们认为比较需要关注的一些重点的问题。
可能有代表会疑问,说凭什么你上来讲这些事情?我先介绍一下我们公司的情况。我们双良龙腾公司是双良节能和常州龙腾合资组建的合资公司,公司定位是为了推广光热技术,通过和国际上知名公司的合作,为大家在示范项目执行中提供光热技术解决方案。目前我们公司正在做的事,就是为龙腾的玉门项目提供初步设计的技术支持,立足于与西班牙Abengoa公司的合作。我稍后会讲一些关于硅油的题外话,但是我还是会先讲报告本身的内容。
应该说我们在每一个阶段,特别是现在示范项目要进入执行的阶段,就已经不再是之前动动嘴皮,做做可研,吹嘘一下我们可以做多便宜就可以了,现在我们要实打实做项目。目前最重要的是设计阶段,应该说大部分的项目在设计阶段。在设计阶段,我们已经碰到了一些非常实在的问题,大家可以听我讲,因为我这里举的例子会比较多。
首先是一个合理的设计周期。应该说现在很多的业主,他一上来都会提议说你这个设计院,你这一个月内或者是一个半月内、20天内,你给我交出一个初步设计。但是各位,任何的设计是有它的周期的,不是说你要他明天交,他明天就能交,因为这不是一下子全部做完的事情,它是一步步来,一环扣一环。
首先,应该说在整个设计周期里面,比较合理的是,你在可研的时候,你需要一个月或者以上的时间。我们可以反观一下我们在申报这些示范项目的时候,他们确实是一个月做出来一个申报的材料。但问题是,它留下了一些后遗症,涉及很多细节的东西,我们在初步设计与校核的时候,就会发现很多是不合理的。所以你要给予他们足够的时间,让设计院做这个事情。
初步设计也是这样的,很多业主都说你20天给我拿出一个初步设计方案,但是这是不可能的。一个合理的初步设计方案,至少需要三个月的时间。而且这还是不断校核可研和初设当中一些不合理的设计。
详细设计就需要更长的时间,可能是9个月、12个月,甚至可能会覆盖到建设的整个周期。详细设计是你一边施工到了哪一步一边做设计的概念。所以可能有业主有疑惑,你这样几个加起来,我做这样的设计,我的项目不用做了,你一个月、三个月、九个月,至少一年多就过去了。在咱们业主脑子里面,他脑子里可能是做可研、初设、详设的先后顺序,但实际上,对于有经验的做设计的或者项目执行者来说,不是这样一个简单的前后关系。实际上,在可研与初设之间有一些重叠,你不是完全做完可研之后才开始做初设,有些初设是在可研后端就开始做。举个例子,可研设计最重要的一点,比如说我们要定电站的配置,你用多大的镜场面积,多少面定日镜,多少个回路,多少个储热小时,这些你是怎么定的?这些肯定有一个电站优化的过程。可能你可研时定的一个配置,最后在你初设的时候,不是按那个配置,这是正常的事情,所以这也是一个不断反复的过程,而不是1-2、2-3的程序,我觉得要有这样一个概念在里面。
有的业主说你20天之内,给我拿出来所有的东西,大家感觉是第20天的时候,我把所有的东西ABCD全部交付给你,是这样的过程吗?实际上不是。就像我刚刚说的,比如说你要定场平(全场平整),你要知道你究竟有多少个回路?知道多少个回路需要什么?需要你电站优化的结果。所以,这是一环扣一环的事情,而不是说一下子到了某一个节点就全部拿出来的事情。所以你看这个图也不是这样一种概念,而是说你有一才有二,因为你的二必须要有一的输入。有些结果是你必须要有2个或是3个以上输入才能做下一步,所以这是有先有后的,而不是说全部卡死在那一个时间里。
应该说设计院很清楚这些,但是业主不清楚,或者有一些开发商不清楚。所以我希望能给大家一些概念,就是说我们脑子里面要有这样一种观念。还有一个事情也是我们经常碰到的,也是业主和设计单位经常扯的,说我业主委托你设计单位做设计,所有的事情、所有的责任应该由设计单位去承担,所有的决策应该由你做。但实际上有些东西不是由设计院来定的,也不是只由业主来定的,有些可能是双方一起来定的。
比如说设备参数设计,比如说汽机(可能前段时间招汽轮机比较多),汽机参数怎么定?最后是我业主告诉你一个参数,还是说设计院拿出来这么一套参数就完了吗?不是这样的,可能业主觉得我需要长时间的,我需要不同的进气量参数,这种可能也是有的。所以这有可能是双方一起去讨论的问题。
还有一个电站配置优化设计,无论是咨询方或者是设计院,他做出来这么一版不同的配置,比如说200个回路、190个回路,他会算出来一个结果,这是发电量,这是投资造价,我觉得这个东西在某一个配置里面,它可能是最优化的。但是这个事情最后由谁拍板?肯定是由业主拍板。设计院做的事情,业主不可能就按照这个去弄,因为业主要考虑他的投资,可能在他能够接受的投资额范围内,并不涵盖你最优化的点,它可能有偏差,为了考虑他全部的投资额,这也是有可能的。
还有一个场地面积和预留用地。我们之前也碰到过这个问题,就是说除了设计院做出来的基本占地面积,业主可能最后会考虑预留一些用地,他会有其他的一些想法。这个时候是由业主去确定这个事情,而不是由设计院确定这个事情。
还有一个是进站道路位置,道路放在西面、东面、中间都是可以的,但对设计院来讲他不能定这个事情,这种事情就是由业主来定的。
所以关于分工和决策,咱们在执行过程当中要厘清职责和决定权,而不是全部由设计院来定,所有的事情都由你负责,并不是这样的概念。
接下来是招标阶段,我不打算说商务招标的事情,我主要讲一下技术方面。比如说你这个招标,你最开始的技术参数怎么定?就像刚才说的,我现在要招汽机,这个汽机参数,我怎么弄?
首先,最基本的想法是你有以往的项目建设经验,你就拿以往的指标参数过来,我们先招一下。这种情况是建立在你有以往商业项目的经验和数据的基础上,所以在这里面,我们经常说你第一批项目怎么利用外方已经有的经验来加快推动你这个项目,这就是很简单的一句话,站在巨人的肩膀上,你有这样的路径,会比你拍脑袋想出来或者是通过其它途径拿出来的参数更好,因为有坚实的合作的基础是一件好事。
另外,你也可以用以前的实验数据。比如说之前徐老师参与的延庆实验回路,包括龙腾在玉门建的导热油实验回路,包括我们四川的一家公司,也是建了一些回路,来去验证一些设计的参数。但是我要告诉各位,这肯定是一种途径,你能获得一些参数。但是试验回路和商业电站的规模是有区别的,而且有些参数在试验回路里面是不能得出来的。比如说,试验回路里面不会涉及到母管的膨胀及应力的计算问题,这种问题是商业电站里面才会需要的。因为你试验回路就建一个回路、两个回路,那你能获得多少?另外一个是流量平衡的问题,应该说这些都是要在具体项目里面才会碰到具体的问题。
另外是设计和招标的关系。可能大家也会觉得设计和招标之间,我只要设计定了一个参数,我就拿设计参数招标就好了,然后让供货商去给我生产。但实际上这不是一个单向的关系,设计和招标,实际上你有起始参数,你设计出来一个初步的参数。但是,你拿初步设计参数招标的时候,可能有一些技术参数是不合理的,生产商会告诉你,你这些指标不能达到,你这些要求太高,或者是你这些参数在技术上不能实现。或者说在设计的过程之中,可能有一些要变更的事情。这个变更,可能是出自业主的要求,也可能出自设计院自己的复查。那么这时候就有一个反馈的过程以及你修改设计的过程。所以这是一个不断的互相反馈的关系,而不是你设计完了拿去招标,招标完了就完了,肯定不是这样的。所以做一个好的电站,你要满足所有的技术参数,你要经历跟制造商互动的过程。
接下来是建设阶段。实际上,对建设阶段来讲,最主要的是工期问题。说到工期,大家都想赶,2018年底或者是多长时间投产。
关于这个,你要确定哪个是你的关键路径,我这里列了几个,不一定对,大家也不需要把它作为什么,我就是拿出来讨论一下。
槽式,它的关键路径有可能是集热器,因为镜场那么大,我的装配是有速度的,我的生产也有周期,我的安装调试也需要时间,所以这可能是一个关键路径。但有可能的是,你所有的集热器的装配生产,都比不上一个汽轮机的生产。这种时候,你就要具体确定汽轮机的交货、生产周期是多长,所以有可能是汽轮机变成你的关键问题。这时候,每一个项目具体情况都不一样,你要跟供货商谈,跟承包商、总包方谈这件事情。
塔式,可能本身这个塔体,它有一个建设的速度,你不可能一夜就建设几百米,塔体的施工和吸热器的吊装可能是一个关键路径;也有可能是吸热器本身的加工制造,因为吸热器是一个非标件,它的设计、生产加工都是非标的,可能它的周期会更长。另外,也有可能这些东西都比不上一个汽机,因为汽机可能一年半或者两年给你交货。
但是有几点要注意,第一个不要把非关键路径做成关键路径。比如说场平,应该说我们所有电站的基础施工也好,厂房施工也好,或者是车间的施工也好,你做所有这些工作之前,场平一定要做好。如果你要拖着场平工作,那么场平就会制约你所有的工作。本来你可能两三个月干完这个事,但你前期工作一拖,可能它就会变成你的关键路径。国内项目的施工期可能要避开冬天,因为你会涉及混凝土施工。另外还有室内施工条件的保障,因为室外不能进行混凝土施工,但是室内可以做。但是在室内的施工条件这方面,你必须在入冬之前把厂房盖好,把顶子盖好,把供暖问题解决好。这些问题如果没有解决,它一晃就是三个月之后的开春,这也是一个问题。
第二个,不要在非关键路径上投入过多资源。就像刚才上面说的槽式电站的集热器装备和汽机(可能汽机时间更长),但你说我要更快地把集热器装起来,你可能要投两条三条或四条生产线,但是这没有意义,你装好以后还是要等汽机到位。所以,科学合理地安排工期,是我们在下一步的建设期要关注的事情(可能我现在说得有点早)。
调试。首先,我们需要一个合理的调试周期。咱们现在是第一批项目,槽式与塔式都没在中国建过,建完之后都是新的供货商,新的施工方,你调试起来,说实话,你没有三到六个月或者是更长的调试期,我认为是不合理的。为什么?比如说,槽式注油需要时间,化盐需要时间。你在化盐、注油之前,你的管道保温、电加热及电伴热等都要安装好,这些都是需要时间的,而且这是前后的关系,不是并行的关系。对塔式来讲也是一样的,现在大家都说熔盐塔,化盐需要两三个月的时间,盐的量在那儿放着。化盐之前,保温及加热措施要做足,要测试好,这也需要时间。另外,要选择合适的时候进行测试,比如你一定要选择在冬季的时候注油或化盐,那我只能跟你讲一句“祝你好运”。特别是现在的联苯-联苯醚,还有熔盐,这就更不用说了,首先要保障电加热、防凝锅炉等设备的就位。另外,你一定要在冬季做这些事情的话,它的风险肯定要比在夏季高。另外,化盐进去之后或者油一装进去,就意味着你每天都在花钱,因为它要电加热,要保温。如果你选择在入冬前化盐,冬天没法调试,对不起,冬天你就需要开电加热及防凝锅炉来“烧钱”,一直到次年开春才可以去调试,这是实打实的事。
还有就是国内的验收。国内可能和国外有点不一样,国外电站主要是以总承包方式做的,国内可能是分包商或者是总承包再分包。总承包再分包,对镜场来讲,涉及到验收这样一个过程。你装的回路,我怎么知道你能否达到效率,那肯定还要进行验收的。但问题是,在选择验收比例的时候,你是要全部检验,还是说按照一定的比例来检验?我给大家一个大概的概念,你检测一个导热油回路,至少你没有半天的时间是完成不了的。一个50MW电站200个回路,半天检一个,最快是100天。所以涉及到调试时间,你光调这个就花了三个多月的时间。所以在选择验收比例的时候,要进行合理地选择。
另外在电站验收的时候,我怎么衡量你这个电站是达到设计值还是没有达到设计值。我看一些招标中出来的数字,一年的发电量不能低于2亿度电。但问题是,我可以控制电站各个部件的质量,但我不能控制太阳辐射。每年的太阳辐照是不一样的,每年的环境不一样,每年的下雨天数也不一样。如果你说每年要发2亿多度电,如果我正好碰上验收的年份是小年呢?那我不被罚死了?如果这个电站建成后超出设计值,但验收时候是小年,不好意思,达不到设计值,要被罚钱了。实际上,国际上有一个通用的做法,是性能保证模型,这是由业主和施工方认可的。这个性能保证模型可以处理不同的日照和气象输入,最后得出来你这一年,即使你太阳辐射在变化,气象在变化,但是你的发电量应该是这个数。怎么做这件事?首先已经有设计院碰到这样的问题,已经有这样的需求。怎么去做?有一点原则,就是你这个性能设计模型必须是针对这个电站的,它可以处理实时的输入,而且它的时间步长是满足你的要求的。所以这也是我们在执行项目里面要做的事情。现在大家可能想到的是怎么买设备、定设备,还没考虑到这个问题,但实际上将来肯定会碰到这样的问题。
说两句题外话,关于使用硅油作为工质的槽式技术。我们说光热技术,其实它的技术思路很简单,它就是通过一种工质,不管你是气体空气也好,二氧化碳也好,导热油也好,水也好,熔盐也好,它是通过一种工质,把聚光之后的太阳能产生的热量带走。这种工质,无论你换热给水,或者直接入热机,都可以来产生动力来发电。所以有这样的一种技术思路,实际上对于工质的要求,基本上是定死了。你这个技术能达到的温度范围就是工质能适用的范围,换句话说你这个工质可以用在什么温度范围,就是你这个电站的技术能达到的高度。
对于槽式技术来说,说实话它已经有超过30年的历史,而采用联苯-联苯醚作为工质的美国SEGS这9个电站一直运行到现在,有非常良好的运行记录。目前,全球已经投产的槽式电站里面,都采用联苯-联苯醚。当然,技术成熟是一件好事,但想一想这也是一种悲哀,相当于一种技术30年没有任何的更新,这是不可想象的。实际上,也不是说咱们大家都不想去革新,因为寻找这种突破口,那就是从工质上下手。提到工质,大家应该研究过不少的工质,包括液态金属、纳米流体、熔盐、硅油,前前后后都已经被研究过。目前熔盐作为一种工质来讲,比较被大家看好,我们也有专门的公司在做这件事。但实际上从我的角度来看,我个人更看好硅油多一点,为什么?当然,高温肯定是一个方向,熔盐可以到560℃、600℃也没问题。硅油,目前可以到425℃。高温肯定可以提高整个电站的发电效率,但是咱们不要忽略了,至少在槽式里面,它有这么长的管道,有这么高的保温要求,它不像塔式。塔式的话,你晚上只要把盐一卸就完了,但是对于槽式,它有这么长的管路,不可能。所以,我们在考察它的高温部分时,也要考虑它的低温部分,硅油的凝固点低于零下40度。所以在这种情况下,什么防凝锅炉或管道电伴热有可能全部取消,硅油具有更稳定的热物性,其产氢率比传统的联苯-联苯醚要低。当然,使用硅油作为工质还面临很多的挑战,因为全世界没有人做过这个事,也没有商业项目用过它,所以我们也是在做这一尝试。由于它的密度、黏度不一样,决定你的泵要改;燃点及自燃点,这涉及到电站的安全问题;气体分压,决定你整个系统的压力;这些不同的工作温度,可能会影响到到你对材料的选择;可能还有提升温度之后,一些设备的参数,包括汽机、换热器和蒸汽发生器等这些都要改。但是这件事我们不是凭空做的,是要在巨人的肩膀上去做。
无论如何,我喜欢之前同事说的一句话,就是说我们中国的企业正准备要努力着把光热技术向前推一步,硅油作为工质的这种槽式技术可能是我们的突破点之一。谢谢大家!
问答环节:
提问1:你好,卢博士,我来自瓦卢瑞克,我们主要生产无缝钢管,在超超临界火电机组上我们也有业绩,公司有100多年的历史了。我想问一下硅油介质,对集热管选材有什么特殊的要求?比如说你是焊管还是无缝管?
卢智恒:应该说在集热管这块,联苯-联苯醚作为工质采用的都是无缝管。所以用了硅油之后,它的工作温度提升到425℃,它的管形不需要变,就是无缝有缝这个不需要变。但可能因为全场的压力问题,可能要变更设计的压力,就涉及到管子的粗细不一样。
提问2:能大概说一下压力参数?
卢智恒:在工作温度下,硅油要比传统联苯-联苯醚高5-8倍左右。
注:本文章转载自CSPPLAZA,不代表本网观点立场。