該項目技術(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)時間以達(dá)到設(shè)計發(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機(jī)會，讓整個行業(yè)能夠聚在一起分享經(jīng)驗。
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)電項目性能提升和以色列阿沙利姆(Ashalim)項目近況。關(guān)于伊萬帕項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，我們來看伊萬帕項目的數(shù)據(jù)一覽，這個項目是全世界目前在運(yùn)行的最大的光熱項目。項目一共有三臺機(jī)組，年發(fā)電量9.4億度，總凈出力是377MW。這個項目的完工日期是2013年12月，開始商業(yè)運(yùn)行是2014年1月份。現(xiàn)在項目運(yùn)維方是NRG，也是這個項目業(yè)主之一。
這張幻燈片是伊萬帕項目的歷史發(fā)電量情況，就是從商業(yè)運(yùn)行到現(xiàn)在每個月發(fā)電量的統(tǒng)計。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、單日、單月最大的出力情況。可以說，從單個小時來看，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)荷時期的跳閘現(xiàn)象。所有機(jī)組在天氣好的時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目性能提升的手段，我們?yōu)橐寥f帕項目性能提升設(shè)計了一系列的流程，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)商組成一個性能提升團(tuán)隊，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)隊每個禮拜會召開例會，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)計時的假設(shè)條件，看各個假設(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(因為清潔度會影響我們能量的收集)，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。這四個方面我下面會具體來說。
首先，關(guān)于數(shù)據(jù)采集，每個禮拜我們會對每小時實(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，完成時間等。最后一步我們會做一個預(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。整個過程中，我們會測量近塔處的DNI和溫度、塔上和鏡場外兩個點(diǎn)的風(fēng)速、再統(tǒng)計電表中的發(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、啟動后、還有BOP、云以及天氣等幾類;然后第二層會對這幾個分類做更詳細(xì)的劃分。同時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告，總結(jié)應(yīng)該把資源集中到哪個方面去提高性能。
第三，關(guān)于采取行動，我們會做一個具體的行動清單，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)束了伊萬帕項目的介紹，接下來看一下阿沙利姆電廠的情況，該項目的業(yè)主是Megalim，其中NOY占股50%，GE占25%，亮源占25%。這個項目的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及以色列財團(tuán)共同為項目提供貸款。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。
整個塔加吸熱器高度250米，之前迪拜項目沒出來的時候，這個項目是全世界最高的塔，現(xiàn)在迪拜項目的設(shè)計塔高已經(jīng)超過了這個塔的高度。項目總投資7.5億美金，預(yù)計商業(yè)運(yùn)行是2018年年底。
示意圖
實(shí)際建成現(xiàn)場
吸熱器
