太阳能光热电站工程总承包一体化探索研究

林泽冰　魏来

摘 要：太阳能光热电站作为一种系统性极强的复杂工程，涉及学科门类繁多，对经验的依赖度较高。光热技术路线有槽式、塔式、菲涅尔、碟式技术，导热介质有导热油、熔盐和水，储热介质主要为熔盐。截至目前，国内尚无成熟的商业化光热电站的总承包一体化建设经验，华北电力设计院有限公司以现有太阳能光热设计为基础，通过梳理公司EPC总承包项目的管理经验，有针对性地对该类电源工程总承包提供指导，实现太阳能光热电站工程总承包一体化建设的探索研究。

关键词：太阳能 光热电站 电力设计 一体化

中图分类号：TU18 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0036-02

根据我国能源发展的预测，到2030年非化石能源发电占比将达到20%，目前风力和光伏发电面临困境，弃风、弃光现象比较严重。太阳能热发电以及光伏和风力发电有本质区别，通过把光转成热，储热环节再转成电，储热环节可以参与电网的一次、二次调频，品质和火电一样，而且调峰能力比火电更高，这是太阳能热发电的最大优势。大力发展太阳能热发电是实现我国能源替代和碳减排战略目标的需要，利用西部地区广漠和戈壁加快建设，促进我国太阳能热发电产业发展，显著带动国民经济的发展。

1 概述

太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电，是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。光热发电是战略性的可再生能源技术，是未来重要的清洁替代能源。

2016年8月29日国家发展改革委以发改价格[2016]1881号发布的关于太阳能热发电标杆上网电价政策的通知，日前国家能源局《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》发布，首批批准20个太阳能热发电示范项目，总容量1 349 MW。太阳能热发电事业迎来政策春风，即将开启全新发展篇章。预计“十三五”期间，全国太阳能热发电项目将累计投产5GW以上。与此同时，光热电站是集资本、技术、人力三密集型的大型工程，国内尚无正式投入运营的商业化光热电站，总承包一体化建设经验欠缺，且按照国家能源局要求2018年12月31日以前全部投运的太阳能热发电项目（含4 h以上储热功能）标杆上网电价为每千瓦时1.15元（含税），给光热电站建設带来了巨大压力，对公司光热一体化工程EPC提出了较高要求。

2 公司光热一体化工程EPC的现状

（1）设计方面。

公司仅参与国内槽式光热电站前期可研等方面设计研究，对全厂系统拟定、土建基础设计、导热油管路设计、熔盐储热防凝保护系统设计等光热电站设计核心均无实际设计经验，且公司面对井喷的光热市场，没有专门的光热设计和组织协调机构，光热项目优先开展缺乏组织保证，并且人员分散，一岗多责，质量和进度保证困难。

（2）施工方面。

①常规岛部分。公司先后承担国内外总承包任务60余项，合同额超过1 000亿元，初步建成以高端咨询、勘察设计、施工、采购与物流、监理、运维等工程项目全生命周期、全过程整体服务为一体的全业务链工程公司。在常规火电、光伏、风电新能源项目等总承包业务上施工经验丰富，制度流程完善，协调组织能力突出，总承包管理优势明显。国内现阶段光热电站建设规模基本为100 MW及以下，且公司能够高标准完成光热电站常规岛部分建设。

②太阳岛部分。槽式光热项目核心部分为集热部分，约占电站投资约40%。集热部分集热器元件（SCE）的安装需要较高的精度，对施工单位员工的素质要求较高，并需要相关专业仪器配合校核，施工和安装工作量大，技术工种多，多工种交叉作业程序大，对焊接水平要求高，国内大部分施工单位无相关施工经验，集热器现场组装及多回路安装、反射镜质量及安装工艺控制、转向跟踪装置及控制系统的安装、导热油循环及防凝系统安装、集热场导热油温度、压力调节系统安装、导热油泵安装等核心安装技术现阶段不掌握。

③储热岛部分。光热电站的熔盐储能系统能维持电站持续运行，从而提供稳定的基荷电能。作为太阳能光热发电的核心技术，目前全球掌握该项技术的只有少数几个国家，例如：美国、西班牙、丹麦、德国。

（3）调试方面。

光热电站经过预移交测试后，开始分区域/系统进行冷态调试，包括基本系统冷态调试、导热油系统冷态调试、集热场区域冷态调试、水/水蒸气循环冷态调试，汽轮发电机组冷态调试；然后再进行集热场聚焦阳光升温，导热油系统升温，通过蒸汽发生器产生蒸汽，储热系统储热，最后到汽轮发电机组发电来进行全厂热态调试。调试过程复杂、工作量大、时间长，无成熟的光热电站规程规范进行参考，国内主要火电调试单位无光热电站工程的调试经验，通过国内自主培训还很难解决这一问题，很大程度上需要依赖海外成熟专家团队的培训。调试经验及人员的缺失是制约公司进军光热电站建设的主要障碍。

（4）采购方面。

光热发电项目在国内尚未开始大规模商业应用，国内光热企业相关产品几乎无应用于成熟光热电站的业绩，距离国际先进水平仍有一定差距。为实现光热电站的各项性能指标，仍需要采购国外进口产品。国外进口产品多存在技术垄断等问题，对合格供应商的选择带来难度，采用邀请招标（要求3家及以上合格供应商投标）的采购方式较难实现，多数特殊设备采购需要采用单一采购或者竞谈方式进行。

（5）运维方面。

对光热技术、工艺系统及设备性能认知方面存在较大差距。国内光热发电项目尚在示范阶段，尚无运行维护相关的操作规程和行业标准。

3 公司层面光热业务一体化工程的指导和协调机制

（1）突出设计为龙头带动作用，掌握槽式光热发电领域核心技术。

组建公司光热技术研发中心，在技术上应进一步深入开展光热发电重大和关键技术研发、工程化应用和系统集成研发、技术标准编制等工作，达到掌握光热发电核心技术，形成自主知识产权及完整产业链结构的目标，持续推进光热业务技术进展。

（2）积累光热施工经验，打造技术过硬队伍。

①太阳岛部分。通过引进国外SBP等公司成熟的集热器授权，实现光热支架设计本地化，确保组装技术、装配工艺、调试技术等的先进性，与龙腾等国内技术领先企业合作，确保设备出力性能，跟踪控制系统整合，与ABB、施耐德公司合作，确保技术成熟，协调解决设计、施工和安装等技术层面与现场施工的匹配问题，为该公司后续市场开拓奠定坚实基础。

②储能岛部分。储能是太阳能光热发电的核心技术，目前最理想的就是采用熔融盐储能，全球掌握该项技术的只有欧美少数几个国家，通过邀请国外具有储能系统集成设计经验的设计公司，如：IDOM、INGETEAM等公司进行技术指导，同时借鉴国内石油化工系统总承包建设经验，公司内部成立专业团队，从设计、施工、采购等诸多方面系统研究，达到短时间内掌握光热项目储能岛系统。

③常规岛部分。继续发挥公司相关总承包建设经验优势，高标准完成光热电站常规岛部分建设。

（3）建设自身调试、运维平台，实现电站安全稳定运行。

通过引进国外专业工程公司技术支持、指导等多种合作模式，帮助公司运维平台积累光热项目调试经验及相应资质的获得，在初步掌握槽式光热项目日光场的热效能、单条环路的输出温度、3年内的热输出衰减量、可利用率、总额定功率等验收内容基础上，形成槽式光热项目调试大纲、验收规程规范等成果性基础技术文件，完成平台专业人才及专业技术能力的储备工作。

（4）提升采购能力，降低电站建设成本。

针对太阳能光热电站项目，成立完整的光热采购团队，在询价、议价、合同谈判、设备监造、催交催运等方面运用自身的采购平台及优势，保证项目建设工期需求，降低采买价格，实现光热电站建设效益最大化。

4 结语

太阳能热发电领域在“十三五”期间将迎来历史性发展机遇，但自身具有系统复杂、占地大、厂址外部资源关联度高、施工周期长等特點，需要及时调整机构、组织资源完成技术升级和业务转型，提升光热一体化的能力，实现光热电站建设全方位资源整合，共同迎接机遇挑战，以便快速有序开展好示范项目建设，推动我国太阳能热发电行业发展。

参考文献

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