第三届中国太阳能热发电大会上，浙江中控太阳能技术有限公司董事长兼总工程师金建祥作了题为“熔盐塔式电站值得关注的几个问题”的大会报告。相关发言内容整理如下：
图：金建祥出席第三届中国太阳能热发电大会并作大会报告
塔式太阳能热发电站是通过控制数以万计的定日镜，将太阳光聚集到高塔顶部的吸热器上，加热熔盐并储存在热盐罐，再与水进行热交换，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。
图：熔盐塔式太阳能热发电流程图
中控太阳能公司凭借150位各行业专家，历时7年，投入超5亿，形成专利120件，著作权20件，制定了多个产品、工程标准，掌握了六大关键技术：1）大规模定日镜聚光集热技术，2）智能定日镜、控制系统等硬件、软件，3）太阳能热发电能量系统设计与优化，4）熔盐蓄热技术和关键装备，5）塔式太阳能整体技术集成与运行技术，6）高寒高海拔特殊环境下可靠性技术。
2013年7月，青海德令哈10MW塔式水工质太阳能热电站实现了并网发电；2014年9月获批了1.2元/kWh电价；2016年8月熔盐储能电站并网发电；至今电站安全、稳定运行4年，经过不断优化后，2017年5月份实际发电量达到93万度，已达设计值（或理论计算值）的97.7%；7月份发电量达到105.7万度，4月1日至7月31日的这四个月中，实际发电量平均达到设计值的95%，8月3日天气晴好，单日发电量达到8.7万度。
经过几年的实际运行，我总结了熔盐塔式热发电站值得关注的8个问题。
一、有云天气的影响
我个人认为，光热电站建成并网发电不难，成本下降也比较容易，但是要达到设计的发电量很难。最主要的原因是有云天气（包括少云和多云）的影响，大晴天达到设计发电量比较容易，那么有云天气实际发电量与设计值有多少差距呢？我们做的测试数据如下图：
11月份的数据是未经优化之前的结果，而12月份是经过优化之后的结果，我们发现：DNI当量大于70%时，两者只相差4.5%，优化效果明显；而小于70%时，两者相差仍旧达到16%，效果不佳，说明针对多云天气仍需努力！
二、厂用电优化
对于50MW的塔式电站来说，厂用电占总发电量约为12%，其中熔盐系统（熔盐泵和电伴热）用电量占厂用电比例约为55%，我们优化后平均下降30.3%，折算到厂用电的比例可以下降两个百分点。因此，如何把熔盐系统的用电量降下来，对于降低厂用电的意义比较大。
三、高度自动化
为什么要关注塔式熔盐电站的自动化运行问题？这是因为：
1、熔盐塔式电站远比煤电复杂：流程长、涉及专业领域多、高温高压、熔盐易堵、光斑不均匀易导致熔盐气化进而造成吸热器故障、有云天气影响安全生产与效率等，对于运维人员要求也比较高。
2、电站所在地大多在偏远落后地区，高素质人才匮乏。
高度自动化后可以解决以上这对矛盾，高度自动化包括：
1） 吸热系统
（1）镜场能量控制：自动预热，自动进盐，自动堵管判断，自动疏盐；（2）DCS自动控制：各阶段阀门顺序控制，入出口缓冲罐液位和压力控制。
2）换热系统
（1）顺序控制：给水加热器自动启停，热态待机循环自动启停，热盐泵/调温泵自动启停的顺序控制；
（2）模拟量控制：给水加热器液位控制，给水加热器出口给水温度控制，蒸发器液位控制，预热器出口盐温控制。
3）电伴热系统
（1）自动判断各电伴热工作状态：实现多组电伴热一键开关控制功能，实现多组电伴热定时自动开关控制功能，相似电伴热温度统一设定的功能
4）一键启停：
（1）全流程自动化控制目标：聚光集热、储换热和发电系统一键启停。
（2）完成不同工况下镜场能量自动调度和汽轮机负荷自动调节，2017年12月完成气象预测系统及全场一键启停。
此外，运行高度自动化可以大幅度降低对操作者的要求，有利于安全生产和高效生产。
四、熔盐性能改善
从一个熔盐塔式电站的设计者、建设者、运行者的角度考虑，我有一些想法供大家参考。
作为用户，我们需要成本低、腐蚀性低、性能稳定、凝固点低、沸点高的熔盐。对于槽式熔盐光热电站，凝固点低更值得关注，可以大幅度降低夜间熔盐循环耗能量；对于槽式导热油光热电站，低成本更值得关注，因为槽式用盐量是塔式的3倍。
对于熔盐塔式电站来说，降低凝固点就不用电伴热吗？肯定不行！电伴热用电量占厂用电12%，占总发电量2.44%；如果凝固点降低到100度，可以节省电伴热用电量约50%，占总发电量1.22%，有一定的意义。如果沸点提高10度，就可以提高约1%的效率，所以，对于熔盐塔式电站来说，提高熔盐沸点意义更大。
五、定日镜有关的3个主要问题
定日镜成本占总投资约50%，所以，定日镜的成本高低对整个电站的造价影响巨大。此外，定日镜数量众多，且要求在露天工作；还要求在极端高低温天气以及风沙环境下正常工作，所以对镜面清洁度要求很高，因为镜面清洁度对反射率影响很大。所以，定日镜的成本，可靠性和清洗等3个问题需要关注：
1、成本：1）轻量化设计，降低用钢量，有利于降低成本，至少可以节省2kg/m²,但工作风速会明显降低，风速比较大的地方（像哈密）就不太适用；2）使用单推杆或双推杆来取代回转减速机构，使用单推杆可以节省50元/m²。
在低风速环境下使用轻量化设计和推杆设计，可以节省成本，建议设计成两个版本：通用版本和低风速版本。
2、可靠性：1）中国光资源好的地方大多环境恶劣：高原、沙漠、戈壁，冬天低温至零下30℃，夏天午后温度高至60 ℃；2）定日镜中的核心部件控制器属于电子部件，而一般电子部件工作温度仅为0 ℃至50 ℃。
如果不重视可靠性问题，不仅会大量增加运维工作量，而且还会降低效率，影响生产安全。
3、清洗：1）中国光资源好的地方，一般在高原、沙漠、戈壁，风沙严重，尤其在季节变换时期；2）镜面结尘对效率的影响，光热远大于光伏，在德令哈，镜面反射率每天下降1%；3）夏季水洗效果良好，如何高效率、节水清洗值得关注；4）冬季干洗效果不佳，如何提升冬季清洗效果值得研究。
六、关于电站土地植被
一个典型塔式镜场面积占地3-7平方公里，被镜场覆盖的土地生态如何呢？
青海省德令哈地区的雨水蒸发量：2233mm，降雨量：100mm；甘肃省玉门的雨水蒸发量：2400mm，降雨量：94mm；甘肃省敦煌的雨水蒸发量：2486mm,降雨量：40mm。
图：中控德令哈电站中，没有定日镜的地方，几乎寸草不生
图：中控德令哈项电站定日镜下的植被生长比较茂盛
中控德令哈电站所在地区，由于阳光被定日镜反射，蒸发量明显减少，而定日镜用水清洗，导致降水量明显增加。经过4年时间恢复，镜场植被已经显得生机勃勃，远比同地区其他地方要好！因此，塔式熔盐电站对于生态恢复和改善很有好处。
我想通过本届太阳能热发电大会告诉大家两点：第一、塔式镜场非常有利于生态改善。第二、政府收取镜场土地的植被恢复费是一个典型的50MW塔式电站约2500万，100MW的电站约5000万，大约占总投资的比例超过2%了。因此我建议大家联合向政府部门呼吁：取消光热电站的植被恢复费。
七、光热发电定位
如何定位光热发电，先看以下几个问题的答案：
1、光热发电能取代光伏？答案是：不能，成本要低于光伏可能性很小；
2、光热发电能取代风电？答案是：不能，成本要低于风电可能性很小；
3、光热发电能被光伏、风电取代？答案是：不能，因为储电的成本远高于储热，而寿命又远低于储热！
4、光热发电能取代火电？答案是：能！光热是理想的基荷电源和调峰电源！尤其是取代与光伏和风电配套建设的火电！
光热发电可成为基础负荷电源，彻底抛弃传统煤电。一是可以 24小时连续发电，二是可采用天然气应急后备，只需增加极少的投资（约不到1%）。光热发电还可与风电、光伏混合发电，实现多能互补。一是互补发电出力稳定，可实现风电光伏多发电、满负荷发电；二是弃风、弃光的电力可用来加热熔盐，减少浪费。
图：光热发电用于调峰的运营曲线
光热发电可作为调峰电源。我想分两个步骤，首先要实现规模化光热发电。其次要跟国家电网配套起来。我相信：通过电力市场化改革，最终会实现不同时段不同上网价格。光热调峰优势明显，大家需共同去推动调峰电价早日出台！
八、塔式熔盐储能电站与PV+电池经济性比较
图：光热与PV+电池成本电价比较
1、从以上两张图可以看出：以现阶段50MW光热电站与50MW光伏电站对比，以锂离子电池4000次充放电为依据，储能4小时以上时光热发电具有明显优势；
2、以未来光热度电成本下降0.2元，电池成本降低一半来做比较，储能3.5个小时以上时，光热发电具有明显优势；
3、如果以100MW电站来对比，且未来光热度电成本降到0.8元/kWh，则储能3个小时以上时，光热发电具有明显优势；
迪拜200MW光热发电项目，配置的是15小时储能，电价0.64元/kWh。夏威夷28MW光伏电站，储能3.57小时，上网价格0.74元/kWh。如果折算到15个小时储能，则上网价格为0.93元/kWh，比0.64元高出45%。所以，长时间储能光热很有竞争力！
（董清风 整理编辑）
