玉门鑫能50MW光热项目一号模块满功率测试和联调圆满完成

CSPPLAZA光热发电网讯：“玉门鑫能50MW二次反射塔式光热发电项目采用模块化设计，具有灵活投资、占地率低、可分步建设、并行调试、分组投运及单独维修等多项优势。随着液态金属、气体及固体颗粒等作为传储热介质可达到更高温度的光热技术的不断成熟，塔式和二次反射技术必然成为未来的大趋势，我们也致力于推动二次反射塔式光热发电技术走向商业化。”近日，在第六届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会上，江苏鑫晨光热技术有限公司（简称“鑫晨光热”）总工程师游思梁先生如是表示。

图：游思梁在大会上发言

据游思梁介绍，2019年6月16日，玉门鑫能50MW塔式光热发电项目一号模块进行了约3小时的满功率测试和联调，总共投入了2595台定日镜。这三个小时平均DNI是791W/㎡，最高时达到1000W/㎡，吸热器出口温度最高达到570℃，熔盐平均流量为90.7m³/s，吸热器平均输出热功率达16.21MWth，最初的设计点是17MWth，这是在DNI没有达到900W/㎡的情况下测得的。可以预知，如果DNI达到900W/㎡，单模块的热输出功率可以达到18.44MWth，这将超出最初的设计值。

图：玉门鑫能50MW塔式光热发电项目#1模块

游思梁认为，采用模块化设计的优点主要在于如下几大方面：

★实现占地率更低、效率更高；可以分步建设、并行调试；

★投资灵活、风险可控，投资商乐于接受；

★可以分组投运、提前发电(建设五个模块就可以发电)；

★单个模块发生故障可以单独维修，不需要全场进行停机维修。

“二次反射技术是延续效率最高、最有潜力的塔式路线；选用低风险、高效率的地面容积式吸热器，将外部管排式吸热器的一些风险尽量降低，特别是冻堵及管道的热疲劳等问题得到了很好的解决；采用成熟且中国储量较大的熔盐储热,降低了储热系统成本；推广建设和投资更灵活的模块化集热场，可以为后续模块建设和运行提供借鉴和经验；采用智能视觉校正技术，大大缩短调试时间。最终，通过这些技术革新与改进,二次反射技术在玉门鑫能50MW塔式光热发电项目一号模块得到了成功的应用。”游思梁总结到。

在本次发言中，游思梁还就玉门鑫能50MW塔式光热发电项目定日镜、控制系统、吸热器、熔盐罐及调试等关键设备及环节进行了详细介绍。

•定日镜•

定日镜外形尺寸为4.4m×4.0m×2.3m，镜面反射率93%，工作风速17m/s，生存风速25m/s，工作环境温度-40-65℃；二次反射镜的面型精度是1.4mrad；二次网架直径60米，镜盘直径是60米，塔架升顶后水平位移精度要控制在5mm以内。随后，通过光学级的检测工程保证其精度后，二次反射塔网架结构以及主结构在地面完成拼装，通过顶升的方式稳步地从低空上升到高空，在保证施工安全的同时也保证如此高光学精度的设备在吊装过程中不被破坏。

游思梁强调：“二次反射镜对镜面材料有特殊要求。我们选取了一种定制的带膜层的高反射铝镜，它采用一层二氧化硅的保护层、一层二氧化钛的反射层及耐候保护层，可以耐受200℃的高温。为保证这一材料的安全性，我们委托西班牙相关研究机构对其进行长时间高倍照射耐受性的验证，结果显示其反射率衰减度可以达到我们的设计要求。”

“我们在玉门项目地拥有一条一万平米定日镜自动生产线，采用自动化生产方式保证大批量定日镜面型精度的一致性。每台定日镜由16片1㎡的小镜片组成，每片子镜之间有角度差，通过自动化角度调节工装来进行镜片角度调节，然后实现自动粘胶，最后运往现场。”游思梁提到。

图：玉门一万平米定日镜自动生产线细节

•控制系统•

该项目定日镜总体布局面积达到3.4平方公里，有78090个控制节点，如果发生断电，未归位的高倍聚光反射镜可能会照射到地面的热工装置，造成非常大的安全隐患。

为规避这一风险，我们采用上海晶电的一套专有技术，类似于动力线载波原理，并进行一些创新和改进，取消大量的控制电缆布置，用供电电缆协同进行控制，同时在这套系统中增加一种分布式的储电电池，并放置在合适的位置，保证在全场失电后半小时之内使所有定日镜可以完全复位，避免事故的发生。

•吸热器•

玉门项目采用容积式直接吸热器，其主要特点包含：

无熔盐冻堵风险，熔盐直接吸收太阳能辐射，从根本上消除了熔盐在吸热器中的冻堵风险，保证了电站运行中的稳定性；

较高的热效率，吸热器散热面小、零热阻、光吸收率可达99%，理论研究表明光热转换效率可达90%以上；

设备造价低，吸热器本体为不锈钢316钢壳结构，采用流量调节阀控制进出口流量，技术成熟，设备完全国产化；

自用电比例低，使用低扬程两台熔盐泵（一用一备）向吸热器供冷熔盐，熔盐泵峰值功率仅为6KW；

运行难度系数低，保温盖板快速开合可应对复杂的来云工况，在无功率输入情况下，300℃以上的热熔盐在有保温措施的吸热腔内可存放8个小时无凝结现象。

图：直接式熔盐吸热器

•熔盐罐•

玉门鑫能项目熔盐罐选择了双层高温熔盐罐方案，其容积远远大于熔盐储罐的容积。其穹顶固定在外罐上，内外罐分离，穹顶通过一个吊顶在内罐形成保温层，这样外罐的每次热胀冷缩不会传递到内罐的焊接处，同时在内外罐之间有空气夹层，这样可以大大节省保温材料的用量。

图：双层熔盐储罐

在施工过程中，先完成外罐施工，然后在外罐内部焊接内罐（正因如此才得以在玉门寒冷的冬季工况下开展内罐施工，同时在外罐内部进行人工加热，保证罐内温度，在内罐进行焊接完全没有问题）；外罐的承载力基础单独设计，与内罐的隔热基础彼此隔离，这样大大地降低防热基础的设计和施工难度，节省了施工时间。

•镜面清洗•

与供应商开发无水负压清洗车，先用毛刷将定日镜的灰尘刷松，再用负压将所有散开的灰尘吸到车体内部，然后再处理掉。目前，每个模块镜面清洗的频率是7天一次，每台清洗车每天清洗186台定日镜，平均每分钟清洗面积达5㎡。

同时，镜场要做一些配合，比如，当清洗车开过来的时候，工作中的定日镜的俯仰角保持不变，便于清洗车进行清洗；若清洗车没有得到额外的指令清洗，则其它定日镜保持原地等待，否则可能碰撞到正在追日的定日镜。

•调试•

采用巧妙的仿生学原理，为每台定日镜以及二次塔架安装“眼睛”，双方可以通过通信精准地定位对方的位置，同时计算出所有未知参数。运用这种方法，花费9天的时间即可完成246台定日镜调试；理论上来讲，如果为每台定日镜都安装“眼睛”，只需10天就可以完成对单模块的调试。

图：系统联调