該項(xiàng)目技術(shù)供應(yīng)方美國亮源能源(BrightSource)公司認(rèn)為，電站需要4年左右的學(xué)習(xí)時(shí)間以達(dá)到設(shè)計(jì)發(fā)電量。事實(shí)也確實(shí)如此，Ivanpah電站經(jīng)過四年多的磨合，發(fā)電量逐年攀升，于2018年6月達(dá)到了四年內(nèi)的最高值。
在此前召開的CSP Focus光熱發(fā)電創(chuàng)新大會上，上海電氣亮源光熱工程公司的龔甜菊女士現(xiàn)場發(fā)表了題為“伊萬帕光熱電站性能表現(xiàn)和提升手段”的專題報(bào)告，以下為具體內(nèi)容分享：
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，大家早上好，很感謝這次CSP Focus和西北院邀請我們來參加會議，也為我們提供這樣一個(gè)機(jī)會，讓整個(gè)行業(yè)能夠聚在一起分享經(jīng)驗(yàn)。
受大會主辦方的安排，亮源這次演講的題目是關(guān)于392MW美國伊萬帕(Ivanpah)塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目性能提升和以色列阿沙利姆(Ashalim)項(xiàng)目近況。關(guān)于伊萬帕項(xiàng)目我將在這里給大家介紹一下我們在性能提升方面做了哪些工作。
首先，我們來看伊萬帕項(xiàng)目的數(shù)據(jù)一覽，這個(gè)項(xiàng)目是全世界目前在運(yùn)行的最大的光熱項(xiàng)目。項(xiàng)目一共有三臺機(jī)組，年發(fā)電量9.4億度，總凈出力是377MW。這個(gè)項(xiàng)目的完工日期是2013年12月，開始商業(yè)運(yùn)行是2014年1月份。現(xiàn)在項(xiàng)目運(yùn)維方是NRG，也是這個(gè)項(xiàng)目業(yè)主之一。
這張幻燈片是伊萬帕項(xiàng)目的歷史發(fā)電量情況，就是從商業(yè)運(yùn)行到現(xiàn)在每個(gè)月發(fā)電量的統(tǒng)計(jì)。這是截止今年6月底的數(shù)據(jù)。可以看到在過去4年的提升期里我們的性能有顯著提升。現(xiàn)在我們?nèi)栽诔掷m(xù)的學(xué)習(xí)，并繼續(xù)實(shí)施措施提升發(fā)電量，所以我們相信這個(gè)數(shù)據(jù)會越來越好看。這些數(shù)據(jù)大家都可以在美國EIA網(wǎng)站上找到，包括美國所有發(fā)電廠數(shù)據(jù)也可以在這個(gè)網(wǎng)站看到。
下面是我們單臺機(jī)組實(shí)際出力和模型預(yù)測的對比，可以看到迄今為止，每小時(shí)、單日、單月最大的出力情況。可以說，從單個(gè)小時(shí)來看，我們曾達(dá)到最大的出力是107%，從單日來看，最高達(dá)到111%(也就是三號機(jī)組的成績)，從單月來看，最大達(dá)到了101%。這些成果主要得益于我們采取的性能提升手段。
首先，我們改進(jìn)了鏡場和BOP的集成控制，減少了滿負(fù)荷時(shí)期的跳閘現(xiàn)象。所有機(jī)組在天氣好的時(shí)候基本上毫無例外都可以超過百分之百的出力。接下來，我們會繼續(xù)做性能提升工作，比如說在多云天氣下如何穩(wěn)定運(yùn)行。這個(gè)也是國內(nèi)同行目前在面臨的問題。目前看，機(jī)組多云天氣下的運(yùn)行還有提升的空間。另外，在鏡場維護(hù)方面也還可以繼續(xù)努力。
接下來具體介紹一下伊萬帕項(xiàng)目性能提升的手段，我們?yōu)橐寥f帕項(xiàng)目性能提升設(shè)計(jì)了一系列的流程，總的來說，在四年的提升期里，第一年也就是2014年比預(yù)期的要困難，從2015年上半年開始性能提升效果比較顯著，在這一年里我們解決了很多第一年遇到的基本問題。
從2015年下半年起，由我們亮源公司和NRG及主要供應(yīng)商組成一個(gè)性能提升團(tuán)隊(duì)，集中攻克下面這些問題，即：實(shí)現(xiàn)啟動連貫性，減少日出到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)的時(shí)間、提高電廠提升速率、更快實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷、最大化汽輪機(jī)的凈滿負(fù)荷、提高間歇性天氣下，主要是多云天氣下的運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)快速的再啟動、提高鏡場的可利用率、電站的可利用率、安裝汽機(jī)的保溫層、提高自動化的水平，這些是2015年下半年開始做的工作。
我們的性能提升團(tuán)隊(duì)每個(gè)禮拜會召開例會，發(fā)現(xiàn)問題并制定解決方案，提出具體的提升手段，首先，當(dāng)初設(shè)計(jì)的自動化水平相對保守，我們就會提升自動化水平，以改進(jìn)啟動時(shí)間，減少重啟的次數(shù)。并在主要設(shè)備供應(yīng)商的幫助下挑戰(zhàn)最初設(shè)計(jì)時(shí)的假設(shè)條件，看各個(gè)假設(shè)條件是否還有提升的空間。
第二就是提高天氣預(yù)報(bào)的能力，優(yōu)化運(yùn)行策略，減少多云天氣下電廠停機(jī)的次數(shù)。
第三是我們跟NRG一起合作，改進(jìn)鏡場的維護(hù)方法，對定日鏡的清潔度進(jìn)行評估(因?yàn)榍鍧嵍葧绊懳覀兡芰康氖占?，最大化鏡場的出力。
最后是電廠維護(hù)問題，比如我們會檢查減少電廠跳閘所需要特別關(guān)注的重點(diǎn)傳感器和重點(diǎn)設(shè)備。
具體性能提升流程分為四個(gè)部分。一是數(shù)據(jù)采集，二是分析事發(fā)原因，三是采取行動，四是做預(yù)測。這四個(gè)方面我下面會具體來說。
首先，關(guān)于數(shù)據(jù)采集，每個(gè)禮拜我們會對每小時(shí)實(shí)際的DNI、實(shí)際凈出力和預(yù)測的凈出力進(jìn)行分析，對比預(yù)測和實(shí)際出力之間的曲線，發(fā)現(xiàn)損失掉的能量額并分析原因。然后，亮源會用故障樹的形式把故障列出來，每周用餅狀圖匯總具體事故原因，看哪些故障出現(xiàn)的次數(shù)比較多，或者哪部分出現(xiàn)了哪些故障。然后根據(jù)故障類型分配任務(wù)，制定解決方案。我們會用行動清單的形式分配任務(wù)，提出改進(jìn)重點(diǎn)，想要達(dá)到什么結(jié)果，完成時(shí)間等。最后一步我們會做一個(gè)預(yù)測，也就是根據(jù)制定的解決方案，用蒙特卡羅模擬法看這些解決方案如果成功實(shí)施對性能有多少改進(jìn)。
具體來說，首先，我們會收集下列數(shù)據(jù)并輸入一個(gè)excel格式的電腦模型中，即：DNI、環(huán)境溫度、風(fēng)速還有天然氣消耗量。整個(gè)過程中，我們會測量近塔處的DNI和溫度、塔上和鏡場外兩個(gè)點(diǎn)的風(fēng)速、再統(tǒng)計(jì)電表中的發(fā)電量和輔燃鍋爐的天然氣用量，然后把所有數(shù)據(jù)輸入到模型里，用Solar Focus軟件記錄每小時(shí)的DNI，實(shí)際和預(yù)測發(fā)電量，最終測算出具體損失的能量。
第二，關(guān)于事故原因分析，我們會用故障樹的形式展示，故障樹的第一層是原因分類，這些原因有啟動時(shí)、啟動后、還有BOP、云以及天氣等幾類;然后第二層會對這幾個(gè)分類做更詳細(xì)的劃分。同時(shí)我們會檢查鏡場的集成控制系統(tǒng)和DCS的數(shù)據(jù)，看鏡場/SRSG/BOP有哪些原因?qū)е履芰繐p失。所有的審查結(jié)果我們會和運(yùn)營方分享，這樣大家能共同努力去提高發(fā)電量。最后我們會審查過往所有的月度報(bào)告，總結(jié)應(yīng)該把資源集中到哪個(gè)方面去提高性能。
第三，關(guān)于采取行動，我們會做一個(gè)具體的行動清單，規(guī)定誰負(fù)責(zé)什么工作，起始日期等。
最后關(guān)于預(yù)測，我們會根據(jù)行動清單用蒙特卡羅方法模擬所有的行動，看最后能夠達(dá)成什么樣的效果。
結(jié)束了伊萬帕項(xiàng)目的介紹，接下來看一下阿沙利姆電廠的情況，該項(xiàng)目的業(yè)主是Megalim，其中NOY占股50%，GE占25%，亮源占25%。這個(gè)項(xiàng)目的PPA是和以色列國家電網(wǎng)公司簽的，背后由以色列政府擔(dān)保，EIB和Hapoalim及以色列財(cái)團(tuán)共同為項(xiàng)目提供貸款。GE是EPC和O&M總承包商，亮源分別是GE的EPC和O&M分包商。
阿沙利姆Plot B塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的整體情況來看，凈出力是121MW，占地面積3平方公里，在這3平方公里上布置了5萬面的定日鏡，這樣的布置采取了亮源專有的超緊湊鏡場布置技術(shù)，在3平方公里的區(qū)域內(nèi)布置5萬面定日鏡的技術(shù)含量還是比較高的。
整個(gè)塔加吸熱器高度250米，之前迪拜項(xiàng)目沒出來的時(shí)候，這個(gè)項(xiàng)目是全世界最高的塔，現(xiàn)在迪拜項(xiàng)目的設(shè)計(jì)塔高已經(jīng)超過了這個(gè)塔的高度。項(xiàng)目總投資7.5億美金，預(yù)計(jì)商業(yè)運(yùn)行是2018年年底。
示意圖
實(shí)際建成現(xiàn)場
吸熱器
