林澤冰　魏來

摘 要：太陽能光熱電站作為一種系統(tǒng)性極強的復雜工程，涉及學科門類繁多，對經(jīng)驗的依賴度較高。光熱技術(shù)路線有槽式、塔式、菲涅爾、碟式技術(shù)，導熱介質(zhì)有導熱油、熔鹽和水，儲熱介質(zhì)主要為熔鹽。截至目前，國內(nèi)尚無成熟的商業(yè)化光熱電站的總承包一體化建設(shè)經(jīng)驗，華北電力設(shè)計院有限公司以現(xiàn)有太陽能光熱設(shè)計為基礎(chǔ)，通過梳理公司EPC總承包項目的管理經(jīng)驗，有針對性地對該類電源工程總承包提供指導，實現(xiàn)太陽能光熱電站工程總承包一體化建設(shè)的探索研究。

關(guān)鍵詞：太陽能 光熱電站 電力設(shè)計 一體化

中圖分類號：TU18 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0036-02

根據(jù)我國能源發(fā)展的預(yù)測，到2030年非化石能源發(fā)電占比將達到20%，目前風力和光伏發(fā)電面臨困境，棄風、棄光現(xiàn)象比較嚴重。太陽能熱發(fā)電以及光伏和風力發(fā)電有本質(zhì)區(qū)別，通過把光轉(zhuǎn)成熱，儲熱環(huán)節(jié)再轉(zhuǎn)成電，儲熱環(huán)節(jié)可以參與電網(wǎng)的一次、二次調(diào)頻，品質(zhì)和火電一樣，而且調(diào)峰能力比火電更高，這是太陽能熱發(fā)電的最大優(yōu)勢。大力發(fā)展太陽能熱發(fā)電是實現(xiàn)我國能源替代和碳減排戰(zhàn)略目標的需要，利用西部地區(qū)廣漠和戈壁加快建設(shè)，促進我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，顯著帶動國民經(jīng)濟的發(fā)展。

1 概述

太陽能熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電，是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，從而達到發(fā)電的目的。光熱發(fā)電是戰(zhàn)略性的可再生能源技術(shù)，是未來重要的清潔替代能源。

2016年8月29日國家發(fā)展改革委以發(fā)改價格[2016]1881號發(fā)布的關(guān)于太陽能熱發(fā)電標桿上網(wǎng)電價政策的通知，日前國家能源局《關(guān)于建設(shè)太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》發(fā)布，首批批準20個太陽能熱發(fā)電示范項目，總?cè)萘? 349 MW。太陽能熱發(fā)電事業(yè)迎來政策春風，即將開啟全新發(fā)展篇章。預(yù)計“十三五”期間，全國太陽能熱發(fā)電項目將累計投產(chǎn)5GW以上。與此同時，光熱電站是集資本、技術(shù)、人力三密集型的大型工程，國內(nèi)尚無正式投入運營的商業(yè)化光熱電站，總承包一體化建設(shè)經(jīng)驗欠缺，且按照國家能源局要求2018年12月31日以前全部投運的太陽能熱發(fā)電項目（含4 h以上儲熱功能）標桿上網(wǎng)電價為每千瓦時1.15元（含稅），給光熱電站建設(shè)帶來了巨大壓力，對公司光熱一體化工程EPC提出了較高要求。

2 公司光熱一體化工程EPC的現(xiàn)狀

（1）設(shè)計方面。

公司僅參與國內(nèi)槽式光熱電站前期可研等方面設(shè)計研究，對全廠系統(tǒng)擬定、土建基礎(chǔ)設(shè)計、導熱油管路設(shè)計、熔鹽儲熱防凝保護系統(tǒng)設(shè)計等光熱電站設(shè)計核心均無實際設(shè)計經(jīng)驗，且公司面對井噴的光熱市場，沒有專門的光熱設(shè)計和組織協(xié)調(diào)機構(gòu)，光熱項目優(yōu)先開展缺乏組織保證，并且人員分散，一崗多責，質(zhì)量和進度保證困難。

（2）施工方面。

①常規(guī)島部分。公司先后承擔國內(nèi)外總承包任務(wù)60余項，合同額超過1 000億元，初步建成以高端咨詢、勘察設(shè)計、施工、采購與物流、監(jiān)理、運維等工程項目全生命周期、全過程整體服務(wù)為一體的全業(yè)務(wù)鏈工程公司。在常規(guī)火電、光伏、風電新能源項目等總承包業(yè)務(wù)上施工經(jīng)驗豐富，制度流程完善，協(xié)調(diào)組織能力突出，總承包管理優(yōu)勢明顯。國內(nèi)現(xiàn)階段光熱電站建設(shè)規(guī)模基本為100 MW及以下，且公司能夠高標準完成光熱電站常規(guī)島部分建設(shè)。

②太陽島部分。槽式光熱項目核心部分為集熱部分，約占電站投資約40%。集熱部分集熱器元件（SCE）的安裝需要較高的精度，對施工單位員工的素質(zhì)要求較高，并需要相關(guān)專業(yè)儀器配合校核，施工和安裝工作量大，技術(shù)工種多，多工種交叉作業(yè)程序大，對焊接水平要求高，國內(nèi)大部分施工單位無相關(guān)施工經(jīng)驗，集熱器現(xiàn)場組裝及多回路安裝、反射鏡質(zhì)量及安裝工藝控制、轉(zhuǎn)向跟蹤裝置及控制系統(tǒng)的安裝、導熱油循環(huán)及防凝系統(tǒng)安裝、集熱場導熱油溫度、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝、導熱油泵安裝等核心安裝技術(shù)現(xiàn)階段不掌握。

③儲熱島部分。光熱電站的熔鹽儲能系統(tǒng)能維持電站持續(xù)運行，從而提供穩(wěn)定的基荷電能。作為太陽能光熱發(fā)電的核心技術(shù)，目前全球掌握該項技術(shù)的只有少數(shù)幾個國家，例如：美國、西班牙、丹麥、德國。

（3）調(diào)試方面。

光熱電站經(jīng)過預(yù)移交測試后，開始分區(qū)域/系統(tǒng)進行冷態(tài)調(diào)試，包括基本系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試、導熱油系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試、集熱場區(qū)域冷態(tài)調(diào)試、水/水蒸氣循環(huán)冷態(tài)調(diào)試，汽輪發(fā)電機組冷態(tài)調(diào)試；然后再進行集熱場聚焦陽光升溫，導熱油系統(tǒng)升溫，通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，儲熱系統(tǒng)儲熱，最后到汽輪發(fā)電機組發(fā)電來進行全廠熱態(tài)調(diào)試。調(diào)試過程復雜、工作量大、時間長，無成熟的光熱電站規(guī)程規(guī)范進行參考，國內(nèi)主要火電調(diào)試單位無光熱電站工程的調(diào)試經(jīng)驗，通過國內(nèi)自主培訓還很難解決這一問題，很大程度上需要依賴海外成熟專家團隊的培訓。調(diào)試經(jīng)驗及人員的缺失是制約公司進軍光熱電站建設(shè)的主要障礙。

（4）采購方面。

光熱發(fā)電項目在國內(nèi)尚未開始大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，國內(nèi)光熱企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品幾乎無應(yīng)用于成熟光熱電站的業(yè)績，距離國際先進水平仍有一定差距。為實現(xiàn)光熱電站的各項性能指標，仍需要采購國外進口產(chǎn)品。國外進口產(chǎn)品多存在技術(shù)壟斷等問題，對合格供應(yīng)商的選擇帶來難度，采用邀請招標（要求3家及以上合格供應(yīng)商投標）的采購方式較難實現(xiàn)，多數(shù)特殊設(shè)備采購需要采用單一采購或者競談方式進行。

（5）運維方面。

對光熱技術(shù)、工藝系統(tǒng)及設(shè)備性能認知方面存在較大差距。國內(nèi)光熱發(fā)電項目尚在示范階段，尚無運行維護相關(guān)的操作規(guī)程和行業(yè)標準。

3 公司層面光熱業(yè)務(wù)一體化工程的指導和協(xié)調(diào)機制

（1）突出設(shè)計為龍頭帶動作用，掌握槽式光熱發(fā)電領(lǐng)域核心技術(shù)。

組建公司光熱技術(shù)研發(fā)中心，在技術(shù)上應(yīng)進一步深入開展光熱發(fā)電重大和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、工程化應(yīng)用和系統(tǒng)集成研發(fā)、技術(shù)標準編制等工作，達到掌握光熱發(fā)電核心技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權(quán)及完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的目標，持續(xù)推進光熱業(yè)務(wù)技術(shù)進展。

（2）積累光熱施工經(jīng)驗，打造技術(shù)過硬隊伍。

①太陽島部分。通過引進國外SBP等公司成熟的集熱器授權(quán)，實現(xiàn)光熱支架設(shè)計本地化，確保組裝技術(shù)、裝配工藝、調(diào)試技術(shù)等的先進性，與龍騰等國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)合作，確保設(shè)備出力性能，跟蹤控制系統(tǒng)整合，與ABB、施耐德公司合作，確保技術(shù)成熟，協(xié)調(diào)解決設(shè)計、施工和安裝等技術(shù)層面與現(xiàn)場施工的匹配問題，為該公司后續(xù)市場開拓奠定堅實基礎(chǔ)。

②儲能島部分。儲能是太陽能光熱發(fā)電的核心技術(shù)，目前最理想的就是采用熔融鹽儲能，全球掌握該項技術(shù)的只有歐美少數(shù)幾個國家，通過邀請國外具有儲能系統(tǒng)集成設(shè)計經(jīng)驗的設(shè)計公司，如：IDOM、INGETEAM等公司進行技術(shù)指導，同時借鑒國內(nèi)石油化工系統(tǒng)總承包建設(shè)經(jīng)驗，公司內(nèi)部成立專業(yè)團隊，從設(shè)計、施工、采購等諸多方面系統(tǒng)研究，達到短時間內(nèi)掌握光熱項目儲能島系統(tǒng)。

③常規(guī)島部分。繼續(xù)發(fā)揮公司相關(guān)總承包建設(shè)經(jīng)驗優(yōu)勢，高標準完成光熱電站常規(guī)島部分建設(shè)。

（3）建設(shè)自身調(diào)試、運維平臺，實現(xiàn)電站安全穩(wěn)定運行。

通過引進國外專業(yè)工程公司技術(shù)支持、指導等多種合作模式，幫助公司運維平臺積累光熱項目調(diào)試經(jīng)驗及相應(yīng)資質(zhì)的獲得，在初步掌握槽式光熱項目日光場的熱效能、單條環(huán)路的輸出溫度、3年內(nèi)的熱輸出衰減量、可利用率、總額定功率等驗收內(nèi)容基礎(chǔ)上，形成槽式光熱項目調(diào)試大綱、驗收規(guī)程規(guī)范等成果性基礎(chǔ)技術(shù)文件，完成平臺專業(yè)人才及專業(yè)技術(shù)能力的儲備工作。

（4）提升采購能力，降低電站建設(shè)成本。

針對太陽能光熱電站項目，成立完整的光熱采購團隊，在詢價、議價、合同談判、設(shè)備監(jiān)造、催交催運等方面運用自身的采購平臺及優(yōu)勢，保證項目建設(shè)工期需求，降低采買價格，實現(xiàn)光熱電站建設(shè)效益最大化。

4 結(jié)語

太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域在“十三五”期間將迎來歷史性發(fā)展機遇，但自身具有系統(tǒng)復雜、占地大、廠址外部資源關(guān)聯(lián)度高、施工周期長等特點，需要及時調(diào)整機構(gòu)、組織資源完成技術(shù)升級和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，提升光熱一體化的能力，實現(xiàn)光熱電站建設(shè)全方位資源整合，共同迎接機遇挑戰(zhàn)，以便快速有序開展好示范項目建設(shè)，推動我國太陽能熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

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