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五种ISCC光热联合循环发电技术应用简介
发布时间:2017-08-04  来源:CSPPLAZA
摘要: 五种ISCC光热联合循环发电技术应用简介

联合循环起源于20世纪初期,是由不同工质的热力循环组成的联合工作系统,具有较高的工作效率且主要应用于发电行业。光热发电项目通过与燃气、燃油、生物质能、地热、煤电等进行联合循环发电,可显著提高系统效率,降低项目投资风险。

光热燃气ISCC联合循环项目

摩洛哥在2010年建成了Ain Beni Mathar这一世界上首个ISCC(Integrated Solar Combined Cycle)光热燃气联合循环电站,阿尔及利亚和埃及紧随其后分别建成了一个ISCC电站,这三个ISCC电站也是世界上最早和最为知名的三大项目。下表列出了摩洛哥Ain Beni Mathar光热ISCC联合循环电站的基本信息。

技术路线<!--?xml:namespace prefix = o /-->

槽式光热发电+燃气联合循环

地理位置

乌季达(摩洛哥东北部城市)

总占地面积

160公顷

燃气装机

470MW

光热装机

20MW

业主单位

摩洛哥国家电力公司ONE

EPC商

Abener

基础设计

IDOM

详细设计

IDOM

动工时间

2008年4月

投产日期

2010年5月

反射镜

Rioglass

真空集热管

Schott

表:摩洛哥ISCC燃气光热联合循环项目(数据来源:掌控光热手机APP)

图:Ain Beni Mathar ISCC电站

光热燃油ISCC联合循环项目

目前,沙特和科威特等光热市场即正在开发数个ISCC联合循环电站。沙特目前正在开发50MW的Duba1项目(总装机600MW)及50MW的WaadAl Shamal项目(总装机1390MW),目前,两个项目均在建设中,预计2018年完成。Duba1是沙特第一个ISCC项目,也是沙特第一个将开建的商业化光热发电项目。沙特的这两个ISCC项目均为与燃油发电进行联合循环,而非燃气。

技术路线

槽式光热发电+燃油联合循环

总装机量

50MW太阳能发电+550MW燃油发电

总投资

25亿里亚尔(约合6.67亿美元)

业主

沙特电力公司SEC

EPC

西班牙InitecEnergia太阳能公司和沙特SSEM

集热管

意大利阿基米德太阳能公司(ASE)

发电机

GE

表:沙特Duba1项目信息(数据来源:掌控光热手机APP)

图:在建的Duba1项目首次采用了终极槽大开口集热器

光热煤电ISCC联合循环项目

2014年,我国首个光煤互补示范项目——大唐天威嘉峪关10MW光煤互补项目一期1.5MW项目完成与大唐803燃煤电厂热力系统的连接工程建设,经过一个月左右的调试,实现联合运行。该项目为大唐集团新能源股份有限公司承担的国家863计划项目“槽式太阳能热与燃煤机组互补发电示范工程应用研究”重要组成部分,为我国首个槽式太阳能集热场与燃煤机组互补运行电站。

该示范项目位于甘肃嘉峪关大唐803燃煤电厂厂区,容量为1.5MWth,占地面积3.5万平方米,采用槽式太阳能热发电技术。在600米长的太阳能集热场内,导热油流经集热管加热至393℃,通过油水换热器将高温导热油的热量接入大唐八零三发电厂热力系统。以光煤互补发电的方式,利用太阳能资源来补充发电,可有效减少原火电机组煤耗量,降低污染排放,实现连续稳定发电。

装机规模

1.5MWth

技术说明

导热油传热,与燃煤电厂互补

开工日期

2011年1月

投运日期

2013年9月

项目所在地

甘肃嘉峪关大唐803燃煤电厂厂区

场址面积

35000㎡

集热器规格

ET150

集热管

Schott

反射镜

Rioglass

回路数量

1

总投资

2800万元

表:中国首个光煤互补示范项目信息(数据来源:掌控光热手机APP)

图:大唐天威嘉峪关10MW光煤互补项目实景

海外市场方面,2016年11月4日,印度首个光热燃煤混合发电项目开工,该项目采用菲涅尔太阳能集热技术开发,预计将于2017年9月建成投运。印度能源环境公司Thermax和德国菲涅尔光热发电技术公司FRENELL组成的联合体中标该项目,其新建设的菲涅尔集热系统的热功率为15MWth,与其中一个210MW的水冷机组混合发电,每年为其蒸汽循环系统提供14GWh的热能。

除了和燃气、燃油、煤电等传统能源进行联合循环发电外,光热发电还可以生物质能、地热能等可再生能源发电技术进行联合发电。

光热生物质ISCC联合循环项目

2012年12月,全球第一个光热发电生物质能混合发电站Termosolar Borges电站正式投运,开启了光热生物质联合循环发电项目的先河。

该项目投资1.53亿欧元,于2011年3月底开工建设,建设期共20个月,总装机58.5MW,其中生物质发电装机36MW,太阳能热发电装机22.5MW,由槽式光热镜场和生物质能锅炉两大部分组成,在白天太阳光照较好的时候主要采用光热发电,在晚间或太阳光照条件不佳的时候主要采用生物质能发电,采用这种互补发电的方式可实现24小时持续发电。

装机规模

22.5 MW

技术说明

光热生物质混合发电

项目业主

西班牙Comsa Emte公司和Abantia集团

开工日期

2011年3月底

投运日期

2012年12月

项目所在地

Borges Blanques, Lleida

场址面积

96公顷

储热时长

0h

设计光热发电量

44.1GWH

集热器类型

Siemens SunField LP

回路数量

56

总采光面积

183120平方米

冷却方式

水冷

总投资

1.53亿欧元

表:西班牙Termosolar Borges项目信息(数据来源:掌控光热手机APP)

图:Termosolar Borges电站

此后,意大利新能源项目开发商FalckRenewables于2014年5月宣布在意大利卡拉布利亚的Rende建成了意大利第一个光热发电和生物质混合发电项目。该项目的生物质发电装机为14MW,太阳能发电装机为1MW。丹麦Aalborg公司在小城Brønderslev于2016年底建成一个装机16.6MWth的光热生物质联合循环项目,但主要目的是为当地输送持续稳定的热能。在中国市场,生物质发电领域领先公司武汉凯迪电力股份有限公司也在规划建设生物质和光热联合循环发电项目。

光热地热能ISCC联合循环项目

利用地热能和光热进行联合循环发电,不仅可以使焓值较低的地热能转变为焓值较高的能源加以利用,提高机组的经济性,又可以维持机组连续运行,避免了单一太阳能发电系统的缺点。

光热地热联合循环发电技术目前尚无太多实际案例。2016年3月29日,位于美国内华达州的全球首个地热和光伏光热两种太阳能发电系统联合运行的Stillwater混合电站投运。Stillwater地热电站由两个双循环发电单元构成,光热发电采用水工质槽式集热技术,与原有的地热发电系统共用相同的电力岛。该混合电站将结合双循环地热发电的持续发电优势,光热集热场的热量不直接发电,仅作为前端预热热源补充进入地热发电系统。

技术路线

槽式光热地热联合循环+光伏发电

装机规模

33MW地热装机+17MWth光热装机

地理位置

美国内达华州

光场投资

1500万美元

场址面积

21英亩

开工日期

2014年4月

投运日期

2016年3月

槽式集热器

Skufuel-Skytrough

表:美国Stillwater混合电站项目信息(数据来源:掌控光热手机APP)

图:美国Stillwater混合电站

理论上来看,任何一种CSP技术都可以用于开发ISCC电站,但到目前为止仍以最主流的槽式技术为主导。槽式技术在ISCC领域的应用以其技术成熟度、成本经济性都要明显优于其它技术而占明显优势。

中东和北非市场(MENA)对ISCC技术看起来更为钟情,其拥有全球最多的ISCC项目。MENA地区的石油天然气、太阳能资源丰富,其大多数电站都采用燃油或燃气发电技术,光热与燃气燃油发电进行联合循环对MENA市场而言具有更大的经济性和可行性。另外,ISCC电站相对于独立的光热电站而言可有效降低投资风险,大大增加了其可行性。

回到中国市场,中国的传统电站以煤电为主且多分布于负荷区,而这些地区的太阳能资源并不丰富且污染较为严重,利用光热技术的经济可行性较弱;在西北光热资源较好的地区,要建设ISCC项目还面临政策层面的问题,ISCC这种独特的项目如何核定上网电价目前无章可循。截至目前,国内尚无在推进中的可执行的商业化ISCC光热联合循环发电项目。

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