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王振声:降光热发电成本不能靠控制采购 关键在于技术创新
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将高效的碟式斯特林光热发电系统和带储热的槽式光热发电系统进行混合应用,以弥补碟式斯特林系统无法储能、槽式热发电系统效率过低的缺陷,实现更高效的低成本发电,这听起来是一个很新颖的想法,但宏海瓜州100MW碟式+槽式熔盐储热光热示范电站却正在将其付诸实施,在日前闭幕的2016中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会上,东方宏海新能源科技发展有限公司董事长兼总裁王振声向与会者详细介绍了该项目的相关情况。


提及传闻中1.1元的光热电价,王振声表示:“国家意愿不可违,我们发牢骚也没有用,我们就得想办法优化所有的设计,优化成本,这样才能在市场竞争中把这个项目做好。”他认为,仅降低采购成本不是办法,降低度电成本关键在技术创新。


王振声认为,现在很多光伏企业由生产商变成了电站运营商,这是一种中国特色的畸形发展。现在有一种趋势,很多制造商都去做电站运营了,真正的运营商就没有市场,为什么?竞争不过制造商。制造商不指着电站挣钱所以更有竞争力,运营商到最后肯定要退出了,这是一种恶性循环,不应该出现的,但是国家政策不改变,对整个产业发展不利。

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去年我们申请了2个光热示范项目,一个是瓜州100MW碟式+槽式熔盐储热,还有一个是玉门的110MW碟式+塔式熔盐储热。这两个项目都是以混合式发电方式向国家能源局申请的,也得到了甘肃省的认可。这两个项目共同特点是把碟式太阳能热发电和塔式、槽式的熔盐储热结合起来,使可再生能源做到24小时连续发电。


这个画面是我们现在给泰国生产的420台的订单,要求8月底交货。同时我们又在国外接到了20MW完全使用碟式的项目。


去年申请的两个项目按照我们这种方式,碟式系统是太阳能发电系统中效率最高、体积最小、重量最轻,而且单位造价比塔式和槽式都低,同时度电成本也最低,在运行过程中还不用水,所以具有很强的竞争优势。我们用自主知识产权的碟式系统白天是100%的发电,同时白天我们配备槽式的熔盐储热和塔式的熔盐储热,如果这个地方有燃气就用燃气进行补燃,这样就形成了智能化的电厂。我们根据槽式的经济性定义为50MW的单元,因为槽式大于50MW的一个单元热损失热效率就低了。如果在100MW左右,主张用塔式熔盐储热。这样整个系统可以达到根据电网的要求进行24小时发电,也可以根据电网的要求做16个小时的连续发电,也可以做8小时的调峰发电。100MW的电厂可以达到250MW的调峰,这样就形成了电网互补,也使这两种发电方式能够做到优势互补。


今天重点介绍一下瓜州100MW碟式+槽式熔盐储热。我们和瓜州县政府签订了300MW,计划3年完成的订单。去年300MW中的100MW申请了国家能源局第一批示范项目。这个地区在东经96.34,北纬40.61,海拔在1200米。距离连霍高速公路14公里,地下水资源也可以,离整个县城还不远。经过各方面考察,特别是县政府、县相关部门给我们确定在这个位置。太阳能资源日照小时数在3362小时,DNI年平均2080。100MW分别由2800台25KW的碟式斯特林和100MW槽式熔盐储热两个子系统构成,峰值发电负荷为100MW。白天碟式斯特林100%负荷运行,槽式熔盐20%—30%负荷根据天气和气象条件调峰运行以保证系统的连续平稳的发电。


关于机组额定功率和发电模块的选择。因为100MW有几个选择,选择一个模块,也可以选择两个50。我们经过了五个方面的对比,一是查阅了现在实际上光热电站最常用的发电单元是多少,第二,我们也咨询和查阅了国内外用于光热发电的市场比较成熟产品的性价比,也就是说蒸汽发电机多大合适我们也做了调查。第三,我们详细计算了管线的热损失系数及系数的效率。电场过大,特别是槽式,管线的热损失过高,因此如何优化槽式系统也是一个非常重要的因素。


四是我们更注重系统的安装、调试、运行的复杂程度。如果系统过于庞大,出现一点故障对整个系统的影响很大,而且安装调试非常难。我们已经注意到国外的一些大的太阳能光热电站,特别是塔式熔盐电站调试时间要远远大于制造时间和安装时间,电站越大未来的调整和维修停机故障的时间越长,因此我们不主张做过大的单元。


五是我们计算了系统调整的灵活性、可维修性和经济性。100MW的电场分成两个50MW的模块,系统安全性可以提高50%以上,从这五个角度考虑,最终确定碟式+槽式,槽式部分我们选了两个单元,每一个单元50MW,这也是我们目前在机械制造业,特别是发电行业没有进入常态化的时候,宏海选择的最经济的一种方式。


关于储热材料的选择,这个争议比较大。储热材料或者储热介质到底怎么选,我们进行了三方面的比较。一是导热油加热以后储热,当然水我们已经排除。二是导热油加热熔盐储热。三是直接用熔盐加热和储热。导热油最高温度是388度,当然现在已经有所突破了,熔盐应该在566度,导热或者是导热材料不同热容比差的很多。热容比低,势必你要求的导热材料比较多,同样容量的热储存。我们选择的储热材料从六个方面去考虑,一是热容比,因为热容比直接影响储热材料的体积和重量,就是影响成本。二是容积大小,选择的导热体热容比小,包括罐子、泵、包括管线都要加大,你的工程就要加大,工程造价要提高。三是储热材料加大以后,储热材料的单价也会提高。四是选择储热材料的时候也要考虑到易燃易爆和污染。五是考虑储热材料日常运行的复杂程度,我们也要充分的考虑和注意原来选用的储热材料是不是有人用过了。


我们在这两个方面综合考虑以后,最后公司决定选择槽式和塔式储热的话,我们选择熔盐加热直接储热。储热材料选定以后我们就要选择和储热相关的设备,我们要选择什么样的设备,因此我们要解决如果用熔盐的话重点要解决两个问题。一是关于防凝问题,二是熔盐能够畅通的流动还要考虑聚光比的问题。三是储热时间的选择。两个方面考虑,一个是峰平电价,如果不考虑电价,在这个时段你发出的电不值钱,或者不要你的,你一点办法都没有。所以我们查了当时甘肃省2014年4月份确定的实施峰谷平分时阶段差异化电价。在0点到8点期间是低谷电价,低谷电价很便宜,这个时候我们的度电成本低于低谷电价不要去发电,不划算。我们要研究储热时间,把0点到8点的时间刨出去。关于储热时间我非常赞同孙院长(指孙锐)提的,储热长短得有根据,没有根据怎么去定。我说6个小时,我说3个小时,或者原来国家能源局提出来上报的项目必须有1个小时的储热,都不是经济的。


在低谷电价时段一定不要用储的热去发电,不划算。如果是国家给你这个电价,他也会削掉的,不让你发。所以这段时间沉默,不要发电。这是我们选择储热时间的第一个根据。


二是按照太阳能倍数对度电成本的影响。这个直接影响太阳能储热的时间,在这个曲线上我们计算出,从太阳能的倍数来看2.3倍,储热10个小时是正好的。0点到8点槽式系统不能全停,至少发电30%,相当于2.4小时,加上8小时是10.4个小时,和后面的曲线正好对上。这个时候太阳能的倍数和储热10个小时成本是最低的,瓜州这个项目储热时间多了不行,少了也不行,最经济的是10个小时。这10个小时才能使我们的储热达到最优。如果我们选用50MW一个单元,储热材料必须用熔盐,其他效率低。这次开会大家情绪不高,因为低电价、高投入,这个产业很难做的,即使是有人表态,说几千亿、几百个亿也投,这是不行的,违反经济规律,国家意愿不可违,我们发牢骚也没有用,我们就得想办法优化所有的设计,优化成本,这样才能在市场竞争中把这个项目做好。我认为东方宏海选择了几个关键的参数,使我们这个项目能够做到非常好的优化。


关于项目布局和总体方案。碟式系统的核心技术有两个,第一个就是点聚焦太阳能跟踪系统,这个系统也不简单,我们原来在鄂尔多斯和西班牙是和瑞典cleanergy公司合作。当时在中国找碟式跟踪系统,连设计带制造,没有。我们在这方面公司申请的二十几项国际专利,配套配不上,包括控制策略,包括碟盘的设计,碟盘的整个光学设计全是我们做的,我们和他在鄂尔多斯一举成功,其实这是一个不简单的技术,因为它的跟踪要求是每秒0.5毫弧度的误差,相当于导弹跟踪系统的跟踪精度,你要有一套非常强大的控制能力才行。同时光学的要求也很高。


第二个是碟式斯特林技术。斯特林机到今年200年,一直用在军事上,重点用在核潜艇和航空航天的推进器上,这个技术不成熟能用在这些设备上吗?不可能。所以有人一提斯特林就说技术不成熟,不成熟谁敢用在潜艇上,但是能够做好斯特林的,能把斯特林做到产业化,能把成本降低的才是高手。不能说这个产品或这个技术不行,现在这个系统中重要的是碟式斯特林发电系统,我们公司2014年完成了小批量生产,达到了产业化生产的能力。我们的生产和cleanergy是不一样的,我们是25千瓦,25千瓦是斯特林机最经济的。瓜州的项目第一得有斯特林系统技术,第二选择熔盐,就要选择能够做熔盐或者能够解决防凝问题和聚光的问题。5米77的槽,因为它的聚光比在60倍左右,很危险。我们在选择熔盐以后就确定了这个槽式必须是聚光比得达到100到110以上,这时管里才能走熔盐。因为没有聚光比的话熔盐是走不了的,很危险的。因此我们就要选择能够使熔盐走得过去的槽,我们选择了7米55和世界上更先进的9米的槽,如果不在技术上去选很难办,光说去做,风险太大。


我们的项目有两个核心技术,一是碟式斯特林系统,二是能够走熔盐的管和槽。要求是聚光比要够,我们现在的槽一个回路300千瓦和5米77的槽比,我们是400米,他是600米,差距非常之大。5米77想去走熔盐有点危险,我不敢断言。我们选择这两项技术,技术才能决定你的项目成功与否。


这个图那边是碟式,这边是槽式熔盐的储热。2012年我们公司刚刚成立,不到6个月就开发出碟盘。这是当时在西班牙塞德利亚,我们开发的开始,斯特林也开始开发,碟盘的技术过关了。一直到2013年我们的碟盘聚光跟踪技术已经达到了世界最先进水平,包含光学水平和控制水平。


到目前所有的太阳能发电,包括光伏、光热中碟式是效率最高的,外界条件要求最低的。带台阶的斯特林一点问题没有,坡度不超过30度都可以安装,越有坡度前面越没有遮挡更好。更重要的特点是效率高,斯特林机现在能达到31%,到明年这个时候机型不动,要把热效率提高36%,意味着25千瓦的机器可以发30千瓦的电。这样技术进步的成本降低,对在座的各位特别重要。话又说回来了,斯特林机还有一个特点,它是独立的一个单元,就像一台汽车,给它加上油就可以干活了。不像槽式和塔式都关联着,有一块坏了整个系统崩溃了,这个是一半坏了,另一半继续发电。我们讲的是平均利用率,它非常好。再一个特点是不用水,所以具有非常强大的优势。


我们选的槽式也不是拿一个槽就用,5米77的槽给我不敢用,我们要选至少7米5以上的槽,它的聚光比可以达到110以上。我们选择的美国的一家公司和我们合作,我出控制系统和控制策略,我们在跟踪系统方面比这家公司好,他们就出构架。我们搞了一个集成,把槽式熔盐储热融入到这个项目中,达到了我们的目的。


这个槽是在瓜州做的,以后大家可以去看,所有的零部件都是模具做出来的,装好箱到现场直接组出来的。没有搭架子,叫做空间网架型。400米和600米,成本就差了很多。


我们的管用阿基米德的,经过考察,阿基米德的管能经得起熔盐的考验,而且在西西里岛做的试验。当然我们也选了其他的管。技术上要有保证,关键零部件不能含糊,不能为了成本降低,降低最后搞没了。


这是整个并网系统,甘肃省电业局已经批准了。这是所有政府的支持文件。


国家能源局一开始见到我的时候就说你为什么非得绑在一起,有什么好处?一句话,叫优势互补。去年能源行业有两大重要的事情,第一是习近平主席在联合国会议上已经宣布本世纪末在中国彻底淘汰化石类能源。第二,我们国家2050年二氧化碳排放达到峰值,联合国逼着我们在2030年要达到峰值,4月份张高丽到巴黎签了巴黎协定。这两件事情意味着我们的市场你想不去做都不行,因为风能和光伏达不到连续24小时发电,做不到怎么能承担和化石能源去较劲。你们不要去考虑价格,价格不是我们考虑的事情,人类到那个时候再便宜不让你用了。据小道消息说,在讨论中国是不是在本世纪末淘汰化石能源,谁都不敢说,后来真是李克强和习近平公开说了。有人说把煤弄的好一点,没有用。习主席说,石油和煤埋在地底下后代人会解决的,不是我们这代人解决的。我们研究这些问题就是要解决连续发电、可调峰发电,按照习主席讲的三个,高效能源、绿色能源、智慧能源,有的能源不能调整,像风能、光伏调整不了,不是智慧能源,但是光伏现在退不下来,中国光伏这么大产业,在国外已经培育起来了,谁也不敢说退出,如果光热当时像光伏一样,我们也起来了。


从几个方面看,如果用碟式+槽式系统,同样100MW的电厂投资差了4.7个亿。用地差了30公顷,因为系统效率高,占地少。三是用水,那边是25万吨,这是15万吨。像发电还有维修的问题,优势非常之大,特别是平均效率,年发电效率20—23%,是因为斯特林发电效率高带来的,那边是14%—16%。综合效率高了,电厂经济性就好了,度电成本肯定低了。比较下来以后,我就回答了能源局提出的问题,槽式带熔盐储热的如果24小时连续发电,同样100MW,和我们这个系统各方面差了很多。


我们做过试验,同样是100kw的斯特林机和100kw的光伏,每一天平均发电量差40%—45%,我说的理论有人不知道,因为你从来没发满过,还没等发满人家不让你入网。这个数据得到了沙特的测试,沙特的测试也是如此。为什么青海省不同意大面积上地面光伏,原因是占地太大。还有一个是衰减,两个衰减,第一个衰减是每年国家规定光伏要有4%—5%的衰减,第二个是温感衰减,温度每增加1度衰减是0.34。光伏在环境温度特别高的地方,到80度以上就发不出电了。


项目重要的意义就是要解决可再生能源基荷发电的问题。德国的基荷发电低于可再生能源发电了,在西北特别是在甘肃由于风能和光伏的不可调节性,缺乏基荷发电,申请国家能源局配备一定的风能和光伏发电以后配备一定量的火力发电,应该是1:3。一份光伏要有两份火力发电来配,这样我们国家可再生能源永远是竞争不过火力发电的。基荷发电、调峰发电等待着在座的各位去解决,国家能源局定1块1,得自己想办法怎么降低。


刚才对话的时候有人说仅降低采购成本不是办法,到一定程度以后采购成本和批量相关联顶多是15%,这15%没了质量也保证不了。降低度电成本关键在技术创新,如果没有技术创新的话是不行的。我们要求美国工程师明年在现有机器都不动的情况下提高效率,达到30kw的发电量,提高20%。


我们原来和cleanergy公司合作已经压到最低了,但是经过我们给泰国做订单以后,再加上我们把控制系统硬件进行了改变,成本降低40%。所以技术创新是很重要,而且技术方案的优化也是非常重要的。


刚才有一位投资人问企业是什么商业模式,我们很无奈,本来是做机械制造的,本来是生产斯特林的,属于制造业,现在没办法,把我们逼到运营上去了,所以投资者就迷糊了,你们到底是干什么的,我们没办法,长期来说,我们的商业模式是要变的。我们为了拉动产业,拉动生产,必须对供给侧用户侧进行商业模式的变更。我要做电厂自己制造有优势,我做出了电站,再卖出去就简单很多,这就是一种商业模式的变更。


现在我们的很多光伏企业也是由生产商变成了电站运营商,这就是中国的一种畸形的发展。而且现在还有一种趋势,大家可能要注意了,制造商都去做电站运营了,实际真正的运营商就没有市场,为什么?竞争不过我们。我们不指着电站挣钱所以更有竞争力,运营商肯定就要退出了。这是一种恶性循环,不应该出现的,但是国家政策不改变,对整个产业发展不利。


按照一般的想法,这个2016到2030的规划基本都实现不了,实现不了的才叫规划,能实现的就不写了,在斯特林方面,国家至少投资了十个亿,但是我们没有花太多钱就做起来了,说明现有的机制、模式、创新是有问题的。


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