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摩洛哥努奥二期调运团队组织开展极端天气下保障光热电站机组安全运行的研究-《文化学习与实践》第8期

分类:
项目动态
发布时间:
2018/04/20
【摘要】:
光热电站以发电负荷可调节和储能的优势,供电品质明显优于风电及光伏电站,随着光热电站建设成本逐渐降低,光热电站市场快速崛起,在清洁能源领域及电力行业日益受到国际市场的青睐。    然而由于其特殊的发电原理和过程,对光热电站而言,在日常运行中最大的风险却来自于天气。一般而言,除阴天、雨雪天气下机组不能启动外,大风、大雾、沙尘及多云等天气都会影响电厂的安全运行及发电量,因为这类天气情况基本都是瞬态,持续
  光热电站以发电负荷可调节和储能的优势,供电品质明显优于风电及光伏电站,随着光热电站建设成本逐渐降低,光热电站市场快速崛起,在清洁能源领域及电力行业日益受到国际市场的青睐。
  
  然而由于其特殊的发电原理和过程,对光热电站而言,在日常运行中最大的风险却来自于天气。一般而言,除阴天、雨雪天气下机组不能启动外,大风、大雾、沙尘及多云等天气都会影响电厂的安全运行及发电量,因为这类天气情况基本都是瞬态,持续时间可能就是几十分钟或者几个小时,很快能够恢复正常,而机组不可能随着天气的瞬间好坏而启启停停。因此,极端天气下如何保障光热电站安全运行是一个非常值得研究的课题。
  
  摩洛哥努奥二期槽式光热项目是由公司承建和投入商业运营的第一个光热电站项目,也是华丰伟业公司调试的首个光热项目。在该项目调试期间,项目调运团队多次遇到大风、沙尘及多云天气,此类瞬间极端天气给机组调试、试运工作带来了巨大挑战。为此,项目调运团队组织开展了课题攻关,针对极端天气的风险进行分析和研究,以保障光热机组在极端天气下的安全稳定运行。
  
  分析风险 制定预案
  
  光热电站由镜厂接受太阳光辐射转换热能到动力岛进行发电,一般均会设计1至2套储热系统,以满足电网随时调峰和补充夜间发电的需要。在大风天气,由于镜厂风速过高,会导致槽式集热镜面受风速的张力过大,同时也会造成槽式集热镜架整体摆动和振动,严重威胁镜厂的安全,一旦风速过大,对于整个镜厂都是破坏性的,因此在风速过高时镜厂必须要停掉。在大雾和沙尘天气,由于镜厂接受的光照不强,会导致导热油返回动力岛的温度降低,当温度过低时,可能会触发SGS及汽轮机保护跳闸,或者是不得不快速停机。而在多云天气,由于云彩可能是区域性的,会出现一段时间内镜厂没有光照,过一会又恢复光照的情况,或者局部镜厂被遮挡没有光照,其他部分镜厂有光照能够正常运行的情况,这两种情况都会导致镜厂返回的油温不稳定,从而威胁机组安全稳定运行。
  
  在大风、大雾、沙尘和多云天气情况下,都会导致镜厂运行不正常或者停运,这将直接导致返回动力岛的油温降低。通过汇总和分析这类天气情况存在的风险后,项目调运团队通过研究论证,针对各类极端天气情况制定了相应的应急预案,以保证在遭遇极端天气时机组能够正常运行或者安全停运。
  
  因时制宜 掌握措施
  
  努奥二期设计的两套熔盐系统工作7个小时便可以完成储热工作,在机组启动正常后,立即开始熔盐储热工作,熔盐热罐有一定液位后,就有可调节手段以保证机组在极端天气情况下正常运行。当由于天气情况导致镜厂返回油温降低后,可将熔盐系统切入放热模式,缓慢混合和调整熔盐系统与镜厂油量的比例,保证进入SGS的油温稳定或者缓慢下降,以保障机组正常运行。当镜厂光照完全失去后,可加大熔盐放热的比例,继续保证机组正常运行,如果在几十分钟至几个小时内天气情况好转,再由熔盐系统放热模式切回镜厂模式,在此种情况下完全可以依靠镜厂和熔盐系统的来回切换保障电厂运行。如果可预判长时间后天气状况才能转好,为保证机组连续运行,可以降低负荷运行,以等待天气转好,如果天气不能转好,就需要缓慢降低机组温度待熔盐用尽后安全停机,在此种情况下依然能够保证机组运行几个小时。
  
  通过分析和总结,项目调运团队掌握了光热电站在几种极端天气情况下保障安全稳定运行的措施和手段,在之后的调试和运行过程中再未发生由于天气变化导致的跳机。
  
  实践检验 初见成效
  
  在机组可靠运行的第3天,项目驻地就曾遇到了大风及多云天气,严重威胁到了机组安全和可靠运行试验,镜厂2次因为风速过大停运或者跳闸,多次因为大片云导致镜厂失去光照和加热,其中镜厂第一次因为风速过大跳闸后,又遇到大片云,镜厂失去加热时间长达近两个小时。在SENER团队的配合下,项目调运团队精心调整和操作,机组在熔盐/镜厂模式多次来回切换的情况下正常运行。经过计算可靠运行第3天的机组发电量和运行小时数满足可靠运行要求的指标,确保了可靠运行试验一次通过,用实践检验了课题研究结果的可行性和可靠性。
  
  对光热电站在极端天气下的控制及安全运行问题的深入研究,为努奥三期调试及运行提供了可执行的依据。
  
  点评:“有志者事竟成”,只要有心,再难的问题都可以解决。面对SENER的技术封锁,项目调运团队自力更生,不断总结、研讨和攻关各类光热技术细节与问题,争取在光热电站调试及运维技术方面更上一层楼,在实现光热调试运行技术自主化方面不断取得进步,为公司后续开拓光热市场积累技术和经验。