太陽(yáng)能光熱電站工程總承包一體化探索研究

林澤冰　魏來(lái)

摘 要：太陽(yáng)能光熱電站作為一種系統(tǒng)性極強(qiáng)的復(fù)雜工程，涉及學(xué)科門(mén)類(lèi)繁多，對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)度較高。光熱技術(shù)路線(xiàn)有槽式、塔式、菲涅爾、碟式技術(shù)，導(dǎo)熱介質(zhì)有導(dǎo)熱油、熔鹽和水，儲(chǔ)熱介質(zhì)主要為熔鹽。截至目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的商業(yè)化光熱電站的總承包一體化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，華北電力設(shè)計(jì)院有限公司以現(xiàn)有太陽(yáng)能光熱設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)梳理公司EPC總承包項(xiàng)目的管理經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地對(duì)該類(lèi)電源工程總承包提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(yáng)能 光熱電站 電力設(shè)計(jì) 一體化

中圖分類(lèi)號(hào)：TU18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（b）-0036-02

根據(jù)我國(guó)能源發(fā)展的預(yù)測(cè)，到2030年非化石能源發(fā)電占比將達(dá)到20%，目前風(fēng)力和光伏發(fā)電面臨困境，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象比較嚴(yán)重。太陽(yáng)能熱發(fā)電以及光伏和風(fēng)力發(fā)電有本質(zhì)區(qū)別，通過(guò)把光轉(zhuǎn)成熱，儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)再轉(zhuǎn)成電，儲(chǔ)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(yáng)能熱發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)。大力發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源替代和碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)的需要，利用西部地區(qū)廣漠和戈壁加快建設(shè)，促進(jìn)我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，顯著帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 概述

太陽(yáng)能熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽(yáng)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(yáng)熱能，通過(guò)換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，從而達(dá)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(lái)重要的清潔替代能源。

2016年8月29日國(guó)家發(fā)展改革委以發(fā)改價(jià)格[2016]1881號(hào)發(fā)布的關(guān)于太陽(yáng)能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)政策的通知，日前國(guó)家能源局《關(guān)于建設(shè)太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目的通知》發(fā)布，首批批準(zhǔn)20個(gè)太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目，總?cè)萘? 349 MW。太陽(yáng)能熱發(fā)電事業(yè)迎來(lái)政策春風(fēng)，即將開(kāi)啟全新發(fā)展篇章。預(yù)計(jì)“十三五”期間，全國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目將累計(jì)投產(chǎn)5GW以上。與此同時(shí)，光熱電站是集資本、技術(shù)、人力三密集型的大型工程，國(guó)內(nèi)尚無(wú)正式投入運(yùn)營(yíng)的商業(yè)化光熱電站，總承包一體化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)欠缺，且按照國(guó)家能源局要求2018年12月31日以前全部投運(yùn)的太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目（含4 h以上儲(chǔ)熱功能）標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)1.15元（含稅），給光熱電站建設(shè)帶來(lái)了巨大壓力，對(duì)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(jì)方面。

公司僅參與國(guó)內(nèi)槽式光熱電站前期可研等方面設(shè)計(jì)研究，對(duì)全廠(chǎng)系統(tǒng)擬定、土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱油管路設(shè)計(jì)、熔鹽儲(chǔ)熱防凝保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等光熱電站設(shè)計(jì)核心均無(wú)實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，且公司面對(duì)井噴的光熱市場(chǎng)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的光熱設(shè)計(jì)和組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，光熱項(xiàng)目?jī)?yōu)先開(kāi)展缺乏組織保證，并且人員分散，一崗多責(zé)，質(zhì)量和進(jìn)度保證困難。

（2）施工方面。

①常規(guī)島部分。公司先后承擔(dān)國(guó)內(nèi)外總承包任務(wù)60余項(xiàng)，合同額超過(guò)1 000億元，初步建成以高端咨詢(xún)、勘察設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)與物流、監(jiān)理、運(yùn)維等工程項(xiàng)目全生命周期、全過(guò)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(fēng)電新能源項(xiàng)目等總承包業(yè)務(wù)上施工經(jīng)驗(yàn)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(shì)明顯。國(guó)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(biāo)準(zhǔn)完成光熱電站常規(guī)島部分建設(shè)。

②太陽(yáng)島部分。槽式光熱項(xiàng)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(duì)施工單位員工的素質(zhì)要求較高，并需要相關(guān)專(zhuān)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(duì)焊接水平要求高，國(guó)內(nèi)大部分施工單位無(wú)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，集熱器現(xiàn)場(chǎng)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(dǎo)熱油循環(huán)及防凝系統(tǒng)安裝、集熱場(chǎng)導(dǎo)熱油溫度、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝、導(dǎo)熱油泵安裝等核心安裝技術(shù)現(xiàn)階段不掌握。

③儲(chǔ)熱島部分。光熱電站的熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)能維持電站持續(xù)運(yùn)行，從而提供穩(wěn)定的基荷電能。作為太陽(yáng)能光熱發(fā)電的核心技術(shù)，目前全球掌握該項(xiàng)技術(shù)的只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，例如：美國(guó)、西班牙、丹麥、德國(guó)。

（3）調(diào)試方面。

光熱電站經(jīng)過(guò)預(yù)移交測(cè)試后，開(kāi)始分區(qū)域/系統(tǒng)進(jìn)行冷態(tài)調(diào)試，包括基本系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試、導(dǎo)熱油系統(tǒng)冷態(tài)調(diào)試、集熱場(chǎng)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(jī)組冷態(tài)調(diào)試；然后再進(jìn)行集熱場(chǎng)聚焦陽(yáng)光升溫，導(dǎo)熱油系統(tǒng)升溫，通過(guò)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱，最后到汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電來(lái)進(jìn)行全廠(chǎng)熱態(tài)調(diào)試。調(diào)試過(guò)程復(fù)雜、工作量大、時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)成熟的光熱電站規(guī)程規(guī)范進(jìn)行參考，國(guó)內(nèi)主要火電調(diào)試單位無(wú)光熱電站工程的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)國(guó)內(nèi)自主培訓(xùn)還很難解決這一問(wèn)題，很大程度上需要依賴(lài)海外成熟專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的培訓(xùn)。調(diào)試經(jīng)驗(yàn)及人員的缺失是制約公司進(jìn)軍光熱電站建設(shè)的主要障礙。

（4）采購(gòu)方面。

光熱發(fā)電項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)始大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)光熱企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品幾乎無(wú)應(yīng)用于成熟光熱電站的業(yè)績(jī)，距離國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定差距。為實(shí)現(xiàn)光熱電站的各項(xiàng)性能指標(biāo)，仍需要采購(gòu)國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品。國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品多存在技術(shù)壟斷等問(wèn)題，對(duì)合格供應(yīng)商的選擇帶來(lái)難度，采用邀請(qǐng)招標(biāo)（要求3家及以上合格供應(yīng)商投標(biāo)）的采購(gòu)方式較難實(shí)現(xiàn)，多數(shù)特殊設(shè)備采購(gòu)需要采用單一采購(gòu)或者競(jìng)談方式進(jìn)行。

（5）運(yùn)維方面。

對(duì)光熱技術(shù)、工藝系統(tǒng)及設(shè)備性能認(rèn)知方面存在較大差距。國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電項(xiàng)目尚在示范階段，尚無(wú)運(yùn)行維護(hù)相關(guān)的操作規(guī)程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 公司層面光熱業(yè)務(wù)一體化工程的指導(dǎo)和協(xié)調(diào)機(jī)制

（1）突出設(shè)計(jì)為龍頭帶動(dòng)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(jìn)一步深入開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)編制等工作，達(dá)到掌握光熱發(fā)電核心技術(shù)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，持續(xù)推進(jìn)光熱業(yè)務(wù)技術(shù)進(jìn)展。

（2）積累光熱施工經(jīng)驗(yàn)，打造技術(shù)過(guò)硬隊(duì)伍。

①太陽(yáng)島部分。通過(guò)引進(jìn)國(guó)外SBP等公司成熟的集熱器授權(quán)，實(shí)現(xiàn)光熱支架設(shè)計(jì)本地化，確保組裝技術(shù)、裝配工藝、調(diào)試技術(shù)等的先進(jìn)性，與龍騰等國(guó)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(jì)、施工和安裝等技術(shù)層面與現(xiàn)場(chǎng)施工的匹配問(wèn)題，為該公司后續(xù)市場(chǎng)開(kāi)拓奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

②儲(chǔ)能島部分。儲(chǔ)能是太陽(yáng)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(chǔ)能，全球掌握該項(xiàng)技術(shù)的只有歐美少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，通過(guò)邀請(qǐng)國(guó)外具有儲(chǔ)能系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)公司，如：IDOM、INGETEAM等公司進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，同時(shí)借鑒國(guó)內(nèi)石油化工系統(tǒng)總承包建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，公司內(nèi)部成立專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，從設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)等諸多方面系統(tǒng)研究，達(dá)到短時(shí)間內(nèi)掌握光熱項(xiàng)目?jī)?chǔ)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(yàn)優(yōu)勢(shì)，高標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)引進(jìn)國(guó)外專(zhuān)業(yè)工程公司技術(shù)支持、指導(dǎo)等多種合作模式，幫助公司運(yùn)維平臺(tái)積累光熱項(xiàng)目調(diào)試經(jīng)驗(yàn)及相應(yīng)資質(zhì)的獲得，在初步掌握槽式光熱項(xiàng)目日光場(chǎng)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(yàn)收內(nèi)容基礎(chǔ)上，形成槽式光熱項(xiàng)目調(diào)試大綱、驗(yàn)收規(guī)程規(guī)范等成果性基礎(chǔ)技術(shù)文件，完成平臺(tái)專(zhuān)業(yè)人才及專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力的儲(chǔ)備工作。

（4）提升采購(gòu)能力，降低電站建設(shè)成本。

針對(duì)太陽(yáng)能光熱電站項(xiàng)目，成立完整的光熱采購(gòu)團(tuán)隊(duì)，在詢(xún)價(jià)、議價(jià)、合同談判、設(shè)備監(jiān)造、催交催運(yùn)等方面運(yùn)用自身的采購(gòu)平臺(tái)及優(yōu)勢(shì)，保證項(xiàng)目建設(shè)工期需求，降低采買(mǎi)價(jià)格，實(shí)現(xiàn)光熱電站建設(shè)效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域在“十三五”期間將迎來(lái)歷史性發(fā)展機(jī)遇，但自身具有系統(tǒng)復(fù)雜、占地大、廠(chǎng)址外部資源關(guān)聯(lián)度高、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，需要及時(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)、組織資源完成技術(shù)升級(jí)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，提升光熱一體化的能力，實(shí)現(xiàn)光熱電站建設(shè)全方位資源整合，共同迎接機(jī)遇挑戰(zhàn)，以便快速有序開(kāi)展好示范項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展。

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