呂光陽， 鐘福春

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

槽式太陽能光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的主要因素分析

呂光陽， 鐘福春

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

太陽能光熱電站是一種新型的發(fā)電模式，減少了由于化學(xué)燃料的燃燒產(chǎn)生的CO2、氮氧化物、硫化物等污染，達(dá)到了環(huán)保的目的。在槽式太陽能光熱電站進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅要考慮環(huán)保方面的影響，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也是必須考慮的重要因素。通過對(duì)鏡場(chǎng)回路數(shù)和儲(chǔ)熱時(shí)間等因素的分析，做出最佳設(shè)計(jì)方案。

太陽能光熱電站；經(jīng)濟(jì)性

0 引言

太陽能光熱發(fā)電是一種太陽能聚光熱發(fā)電技術(shù)，依靠各種聚光鏡面將太陽的直接輻射（DNI）聚集，通過加熱導(dǎo)熱介質(zhì)，再經(jīng)過熱交換產(chǎn)生高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。槽式系統(tǒng)技術(shù)最為成熟，也基本實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。槽式系統(tǒng)目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)以及分析數(shù)據(jù)都是比較成熟的。槽式太陽能系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 槽式太陽能系統(tǒng)示意圖

槽式太陽能發(fā)電利用鏡場(chǎng)系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)火電電站的鍋爐系統(tǒng)，利用鏡場(chǎng)系統(tǒng)收集的熱量在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生適用于汽輪機(jī)發(fā)電的蒸汽，減少了化學(xué)燃料的燃燒，減少了CO2、氮氧化物、硫化物等污染物的排放，是一種環(huán)保的發(fā)電形式。然而在考慮到其環(huán)保的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性分析也是必不可少的，以滿足業(yè)主收回成本和獲得利益的需求。

1 槽式太陽能光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的主要因素分析

太陽能光熱電站是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)，電站的建設(shè)相對(duì)于常規(guī)火電站來講，更為復(fù)雜，現(xiàn)階段發(fā)電成本也會(huì)很高。因此，在電站進(jìn)行初步方案設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)濟(jì)性是需要考慮的一個(gè)非常重要的因素。

國際上衡量太陽能光熱電站經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)是LCOE，LCOE是指每發(fā)一度電所花費(fèi)的成本。主要影響LCOE的因素包括鏡場(chǎng)回路數(shù)和儲(chǔ)熱時(shí)間等。

以某20 MW槽式太陽能光熱電站為例，利用當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y源DNI、氣象條件作為邊界條件，對(duì)以上幾個(gè)主要影響因素進(jìn)行綜合分析。

1.1 鏡場(chǎng)回路數(shù)分析

鏡場(chǎng)回路在整個(gè)槽式系統(tǒng)非常重要，是電站收集熱量的基本單元，低溫導(dǎo)熱油經(jīng)過回路加熱后，轉(zhuǎn)化為滿足蒸汽發(fā)生系統(tǒng)運(yùn)行要求的熱導(dǎo)熱油，鏡場(chǎng)的回路數(shù)決定著整個(gè)鏡場(chǎng)收集熱量的總量。槽式光熱電站只有鏡場(chǎng)收集的熱量達(dá)到一定條件下才能運(yùn)行，如果鏡場(chǎng)內(nèi)的回路數(shù)過少，會(huì)導(dǎo)致電站啟動(dòng)較晚而關(guān)閉較晚，縮短電站的發(fā)電時(shí)長，同時(shí)收集的能量少，無法滿足在全年大部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)熱發(fā)電，大大減少了發(fā)電量；如果回路數(shù)過多，雖然能滿足電站的發(fā)電量和儲(chǔ)熱時(shí)間的需求，但是也會(huì)導(dǎo)致有一部分回路在全年的大部分時(shí)間內(nèi)，無法充分利用，在增加建設(shè)成本的同時(shí)，也增加了資源的無故浪費(fèi)。因此，在槽式電站建設(shè)的時(shí)候，需要設(shè)置一個(gè)合適的回路，以滿足電站的經(jīng)濟(jì)性要求。

1.2 儲(chǔ)熱時(shí)間分析

儲(chǔ)熱時(shí)間是日間鏡場(chǎng)集熱時(shí)在能夠滿足汽輪機(jī)發(fā)電要求同時(shí)儲(chǔ)存于儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)的熱量滿足汽輪機(jī)滿負(fù)荷發(fā)電的時(shí)間。

儲(chǔ)熱時(shí)間對(duì)于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)至關(guān)重要，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)的熱量延長電站的發(fā)電時(shí)間，從而充分鏡場(chǎng)系統(tǒng)收集熱量，充分發(fā)揮鏡場(chǎng)的作用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性滿足要求。然而儲(chǔ)熱時(shí)間并不是越長越好，儲(chǔ)熱時(shí)間的增加必然通過增加鏡場(chǎng)的集熱面積得到實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也增加熔鹽的使用量，儲(chǔ)熱系統(tǒng)鹽罐的體積也隨之增大，進(jìn)一步影響到儲(chǔ)能系統(tǒng)其他設(shè)備的選擇，鏡場(chǎng)集熱面積和儲(chǔ)熱系統(tǒng)鹽罐體積的增加必然增加電站的用地面積，從而增加建設(shè)成本；從另一方面來講，過多地增加集熱面積也會(huì)導(dǎo)致鏡場(chǎng)內(nèi)的一部分集熱器在全年的大部分時(shí)間內(nèi)處于閑置狀態(tài)，不僅無法充分利用設(shè)備，而且還增加了維護(hù)成本，在太陽能光熱電站的建設(shè)中，儲(chǔ)熱時(shí)間需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)，以滿足電站的經(jīng)濟(jì)性要求。

1.3 綜合分析

依據(jù)當(dāng)?shù)谼NI，結(jié)合以上影響因素，綜合分析得出多種方案，如表1所示。

表1 多種設(shè)計(jì)方案的LCOE值 元（/kW·h）

由表1數(shù)據(jù)可看出，回路數(shù)為55、儲(chǔ)熱時(shí)間為1 h的設(shè)計(jì)方案的LCOE為最佳，即該方案為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

2 結(jié)語

通過對(duì)鏡場(chǎng)回路和儲(chǔ)熱時(shí)間等因素對(duì)電站LCOE的分析，得出各個(gè)因素對(duì)LCOE的影響趨勢(shì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，充分利用當(dāng)?shù)毓庹召Y源，充分利用電站建站場(chǎng)地，充分利用設(shè)備，已得到最為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，滿足業(yè)主的經(jīng)濟(jì)性要求。

（編輯 黃 獲）

TK514

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1002-2333（2015）11-0269-02

呂光陽（1976—），男，經(jīng)濟(jì)師，從事太陽能熱發(fā)電、換熱器等產(chǎn)品經(jīng)營管理工作。

2015-04-24