利用太阳能热发电技术与煤电进行混合发电一方面可以帮助燃煤电厂实现节能减排,一方面又间接拉低了光热发电的成本,降低了项目投资风险。技术方面又避免了纯光热电站的频繁启停损失,并无需额外增加储热系统即可实现全天候稳定发电。这使其成为建设绿色火电厂的一个重要方向和CSP技术应用的一个潜在市场。
光热煤电混合发电项目的建设需满足两个条件,一是煤电厂所在地的太阳能辐照资源丰富,至少应不低于1800kWh每平方米每年的DNI辐照,以满足光场的集热要求;二是煤电厂附近应有足够的可建设光场的可利用土地面积和较为平整的地形环境。以此推算,我国可建设此类项目的目标市场依然集中于西北地区。
建设这样一个项目,最重要的技术环节在于太阳能光场系统与燃煤锅炉系统的集成技术,据CSPPLAZA记者从业内相关研究人士处了解到的信息,比较常见的集成方式有三种:一是与回热系统并联,给水泵出水分两路预热,一路经过回热系统,一路经过光场系统,生产的饱和蒸汽混合后进入汽包。二是与锅炉受热面并联,给水泵出水先进回热系统,从末级高加出来后分两路,一路送入锅炉受热面,一路进入光场系统,同时加热给水,生成光热蒸汽混合进入汽轮机。三是与回热系统、锅炉受热面并联,给水泵出水分两路,一路送入高加预热,之后进入锅炉产生过热蒸汽,另一路直接送入光场系统产生过热蒸汽。第三种方式可以看做是前两种方式的集合。另外,目前的太阳能集热技术又有采用导热油换热和DSG直接蒸汽发生技术之分,选用不同的技术,具体的集成方式也需要作出相应调整。针对某个燃煤电厂,需综合考量具体的集成方式,以实现效率和效益的最大化。
目前,我国有多家单位在开展此项技术的研究和应用,早在2011年1月,天威太阳能热发电开发有限公司就联合大唐在甘肃嘉峪关开工建设一个10MW的光热燃煤互补发电项目,但遗憾的是,该项目至今仍未能完成。
据悉,东方电气集团中央研究院与神华集团旗下国华电力已经联合对光热燃煤互补发电技术进行了学术性软课题研究,项目名称为“太阳能光煤互补协同发电系统”,目前该项目已经结题,其将组织业内专家对该项目进行评审,未来有望通过国华电力旗下的燃煤电厂进行相关示范性项目建设。
另外,去年的12月29日,兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心与华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心达成战略合作,双方将致力于推动我国火力发电技术与光热发电技术相结合的工程研究。
对于光热煤电混合发电的应用,技术方面并非当前的最大障碍,对此类混合型电厂的发电量计量方式和电价机制可能是其推广应用的最大障碍在。一个混合发电厂,太阳能和煤电的发电比例较难界定和监督,每天的天气情况不一,光场做功的比例就不一样,煤电的成本较低,很难监督电厂“以煤电充太阳能发电”的做法。为此,需要研究并找到一条解决途径。
我国以煤电为主的电力结构对环境造成了较大污染,通过太阳能热发电技术对现有煤电厂进行改造不失为一条绿色路径。在西北太阳能光照资源丰富的地区,可选取符合要求的煤电厂进行光热互补发电技术的推广应用。