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追光逐日德令哈

发表日期:2019-12-02 11:44:24 | 点击数: 1276 次

导读: 槽式太阳能光热发电碟式太阳能光热发电菲涅尔式太阳能光热发电青海德令哈50兆瓦塔式太阳光热发电示范项目无人机航拍图清晨醒来拉开窗帘,灿烂的朝霞映入眼帘。这里是青海海西蒙古族藏族自治州州府所在地德令哈市。

通过太阳能光热发电

盘式太阳能光热发电

菲涅耳太阳能光热发电

青海德令哈50 MW塔式太阳能光热发电示范工程无人机航拍

当我早上醒来时,我拉开窗帘,看到了明亮的日出。远处,白雪覆盖的山峰在光辉的照耀下显得更加壮丽、高大、笔直。附近,宽阔的巴音河在晨光中静静地流淌。

这是青海省海西蒙古族藏族自治州的首府德令哈市。深秋,记者来到位于柴达木盆地东北边缘、祁连山脚下的“光热之都”,参观中国第一座大型太阳能光热示范电站。

勾勒出金色城市天际线的新高度。

上午10点,我们驱车前往距离德令哈市约7公里的太阳能热工业园区。汽车沿着巴音河边路向南行驶约1公里,右转进入城市宽阔的主干道。开车时,我无意中透过右边的窗户抬起头,看到不远处蓝天下矗立着三座高塔。每座塔的顶部都闪烁着明亮的光,仿佛是三个小太阳从德令哈西部升起。虽然透过窗户,但光线仍然灿烂。我知道这是中国第一个被参观的大型太阳能热示范电站。

这是通往太阳能热产业园的主要道路,它被称为“金光大道”。德令哈市发展和改革委员会的一位同事说,这条路的名字意味着城市的名字和当地太阳能产业的远景。他解释说,德令哈是蒙古语,意为“黄金世界”,太阳能产业已被确定为德令哈市的主导产业之一,这将有力推动当地经济和社会的高质量发展,并开辟通向繁荣的“金光大道”。

这三座塔已经成为德令哈太阳能产业的象征,尤其是太阳能热产业。他们不仅提升了城市的天际线,成为新的标志性建筑,还与高耸的白雪覆盖的山脉和山峰一起营造了新的城市景观。此外,他们还为德令哈的太阳能热产业制作了漂亮的名片,在太阳能热领域有许多“中国第一”。这不再是诗人海子在20世纪80年代日记中写的“雨中荒凉的城市”,而是拥有太阳能热工业、太阳能光伏工业和风力发电工业等现代新能源产业基地的“中国太阳城”。

充分发挥调峰优势

塔式太阳能光热发电的原理并不复杂,即太阳辐射通过多个跟踪太阳运动的定日镜反射到安装在塔上的吸热器上,导电介质被加热,蒸汽利用汽轮发电机组发电。与太阳能光伏发电相比,太阳能光热避免了硅晶光电转换过程,节约了能源消耗,降低了发电成本,真正实现了零排放。

塔式太阳能光热发电的主要设备包括定日镜、吸热器和储热系统。在这一领域,美国、西班牙等国家自20世纪50年代以来一直在探索,逐步开发出一整套成熟的技术,建造了几座电站并投入商业运营。自本世纪初以来,中国企业界对太阳能光热发电技术的关注和研发空前增加,在光资源领域也积极开展项目。青海省德令哈(Delingha)位于柴达木盆地,光资源极其丰富,年平均日照时间超过3500小时,年平均太阳辐射为每平方米7000兆焦耳。它是中国第二高价值地区,这也是中国第一个太阳能热示范电站位于此的主要原因之一。

光热发电作为现代清洁能源生产方式之一,备受青睐,具有广阔的发展空间。特别是可以与光伏、风力和传统电源相结合,充分发挥其在电网调峰中的独特优势。由于功率负载不均匀,有峰有谷,光热发电的最大优点是可以低成本、低损耗地储存热能。同时,光热发电机组负荷调节范围宽,启动快。需要时,其能量可以快速高效地释放和转换,电源可以非常灵活地调节,起到“削峰填谷”的作用。展望未来,光热发电作为一种新型的、更加灵活的调峰电源,有望在中国能源供应系统中发挥应有的作用,塔式太阳能光热发电无疑将在其中发挥重要作用。

在戈壁沙漠建设绿色能源中心

沿着“金光大道”行驶大约10分钟后,我们到达光热示范电站。我们采访了青海中控太阳能发展有限公司总工程师范玉华,他是一个80后的男人,中等身材,匀称,有能力。作为示范电站运营管理的负责人之一,他常年在这里工作。由于他已经在海拔近4000米的当地环境中呆了很长时间,他的脸颊微带红色。

在范玉华的带领下,我们来到了示范电站项目现场。这三座塔排成一排。也许是因为距离更近,塔更大更壮观,塔顶更耀眼。紧挨着它的是一面镜子“丛林”,长方形的镜子整齐地放在长方形的混凝土基座上。当我走近其中一面镜子时,我看到了反射蓝天和几朵白云飘过的宽镜子。仔细观察触摸,我发现这里的反射器比普通的厚,但触摸并不特别。

“这是吸热塔。两个相对较短的塔是在示范站的第一阶段建造的,每个塔的相应装机容量为10 MW。两座塔的主体为钢结构,高度约为90米。二是示范站二期工程建设,相应装机容量50兆瓦,混凝土结构高度200米以上。这些被称为定日镜的镜子被用来将阳光反射并聚焦到顶部散热器上,并加热散热器中的介质。它们被放置在吸热塔周围。其中,大约14,000个定日镜和7,300个定日镜被放置在围绕两个低塔的矩形中,大约27,000个定日镜被放置在围绕高塔的圆形中。”范玉华逐一说道。

八年前,这里还是戈壁沙漠。经过两年的建设,项目第一阶段已经完成,实现了并网发电。各项技术指标和参数均符合设计要求,标志着中国拥有第一座大型商用太阳能热电厂。2016年8月20日,电站熔盐储能系统成功并网发电,国内首个塔式熔盐储能光热电站建成。同年10月25日,项目第二阶段开始。到2018年底,该项目将完成,实现并网发电,年发电量1.46亿度。

推动光热能源时代的到来

“先在中国”意味着它不仅是这个行业在中国的发起者,而且没有现成的国内经验可以借鉴,真正的核心技术也不能从国外购买。它必须立足国情,克服项目中遇到的各种困难,逐步探索和积累经验。范玉华告诉记者,经过多年的努力,特别是通过项目的两个阶段,德令哈光热示范站实现了关键设备的国产化设计和制造。据统计,示范站设备的国产化率超过90%,形成了大量的技术专利。冷凝精度和光热转换效率等核心数据指标已达到国际一流水平。

高聚焦精度得益于定日镜反射和聚焦太阳光的控制技术。如何使数万个定日镜自动跟踪太阳照射角度的变化,并将太阳光均匀地反射到塔顶吸热器,无疑是业界公认的问题,也是塔式太阳能光伏电站建设的核心技术之一。范玉华表示,中控太阳能公司开发了由高精度智能定日镜和大型镜场集群控制系统组成的聚光系统。“它们每三到五秒钟轻微移动一次。它们肉眼看不见,但却能听见。”范玉华指着附近的定日镜说:“听,这是他们旋转的声音,一个接一个,像耳语。”记者这时突然意识到这是定日镜转动的声音,一直以为是定日镜里的风。

镜子清洁系统和云监控系统在电站的运行和维护中起着重要的作用。范玉华说,由于沙尘暴等原因,及时清洁定日镜非常重要。为此,他们开发了一种自动清洁系统,可以实施不同的清洁方案,如手动驾驶/无人驾驶、水洗/干洗等。德令哈光资源丰富,但多云天气比例高,天气变化快,容易对吸热器造成冷热冲击,影响其使用寿命。因此,有必要提前干预,现有的天气预报精度难以满足要求。针对这种情况,中控太阳能公司开发了云监控系统,通过跟踪云的运动轨迹,准确预测云的运动方向及其对系统运行的影响,并制定相应的运行策略,确保系统安全稳定运行,提高光资源利用率。

随着行业的发展,塔式太阳能光伏电站设备的国产化水平将进一步提高。范玉华告诉记者,示范电站的吸热器、熔盐泵等一些关键设备都是进口的,但已经有国内制造商可以生产制造,产品性能非常稳定可靠,完全可以替代进口。这将推动中国加速迈向光热能源大规模利用的时代。

本报记者张宝树

人民日报海外版(第9版,2019年10月17日)

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