目前，熔鹽是光熱電站應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)熱介質(zhì)，其作為傳熱介質(zhì)也正在成為一大趨勢(shì)。
但熔鹽較高的凝固點(diǎn)為光熱電站運(yùn)行帶來(lái)了一些難題。一旦溫度低于熔鹽凝固點(diǎn)，極易造成管路凍堵，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)陷入癱瘓。
為保證光熱電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，儲(chǔ)罐、管道、閥門(mén)、換熱器等熔鹽介質(zhì)流通的設(shè)備一般都需加裝電伴熱、電加熱裝置。而不同技術(shù)路線、儲(chǔ)熱介質(zhì)的光熱電站，對(duì)電伴熱、電加熱的需求也不盡相同。
電伴熱與電加熱分別適用光熱系統(tǒng)哪些環(huán)節(jié)?
從定義上來(lái)講，電伴熱與電加熱分屬于不同的產(chǎn)品。據(jù)CSPPLZA了解，電伴熱是指用電能來(lái)補(bǔ)償介質(zhì)、設(shè)備的熱量損失，維持介質(zhì)、設(shè)備的所需溫度，其目的在于“保溫”。與電伴熱不同，電加熱是指用電能來(lái)提升介質(zhì)的溫度，其作用在于“加熱”。
總的來(lái)說(shuō)，二者的主要功能均是保證光熱發(fā)電系統(tǒng)在熱傳導(dǎo)過(guò)程中，裝置/設(shè)備等維持一定的溫度，使導(dǎo)熱介質(zhì)順利的將攜帶的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。但不同的熱量補(bǔ)償方式?jīng)Q定了兩者擁有不同的產(chǎn)品特性，以下表格比較了兩者的優(yōu)缺點(diǎn)：
鑒于不同的工作原理和優(yōu)劣勢(shì)，電加熱與電伴熱往往應(yīng)用于同一光熱發(fā)電系統(tǒng)中，但又因各自的產(chǎn)品特點(diǎn)，分別適用于不同的部位。
久盛電氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“久盛電氣”)總工程師任燮炎認(rèn)為，為了保證熔鹽儲(chǔ)罐的穩(wěn)定運(yùn)行，需要使用電加熱將常溫下的熔鹽加熱到一定溫度，使其循環(huán)流動(dòng)。同樣，常溫下的空管也需要用電加熱加熱到工藝指定的溫度，以使熱狀態(tài)的介質(zhì)可以安全地通過(guò)管道。除此之外，與熔鹽、離子水關(guān)聯(lián)的工藝管道、儲(chǔ)罐、閥門(mén)等管路附件則需要電伴熱。
圖：久盛電氣電伴熱產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例
從功率適配角度出發(fā)，沈陽(yáng)市中色測(cè)溫儀表材料研究所有限公司(以下簡(jiǎn)稱“沈陽(yáng)中色”)副總經(jīng)理季冬表示，電伴熱適用于有一定鋪設(shè)空間、功率適當(dāng)且長(zhǎng)時(shí)間使用的工況環(huán)境中，如熔鹽管道、儲(chǔ)熱罐、集熱器等部位。而電加熱適用于加熱功率較大的部位。
博太科電氣(上海)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“博太科”)電伴熱產(chǎn)品經(jīng)理吳靜則認(rèn)為，在某些場(chǎng)合，電伴熱也可以起到加熱的作用。針對(duì)光熱發(fā)電系統(tǒng)的絕大多數(shù)場(chǎng)合，如管道、閥門(mén)、儀表、換熱器等，電伴熱更加適合。但是對(duì)于熱鹽和冷鹽罐，電加熱和電伴熱各有優(yōu)缺點(diǎn)。
圖：應(yīng)用于熔鹽罐部位的博太科電伴熱產(chǎn)品
電伴/加熱產(chǎn)品的選擇與技術(shù)路線有無(wú)關(guān)系?
針對(duì)不同技術(shù)路線的光熱電站，對(duì)電伴熱及電加熱的需求有何不同?據(jù)CSPPLAZA多方了解，大多數(shù)受訪者均認(rèn)為二者的選擇使用與技術(shù)路線并沒(méi)有太大關(guān)系,而是與最低環(huán)境溫度、介質(zhì)的維持溫度、介質(zhì)最高溫度、管道/設(shè)備尺寸等因素相關(guān)。
吳靜表示，與其說(shuō)受到塔式或槽式電站技術(shù)路線的影響，不如說(shuō)水工質(zhì)、熔鹽、導(dǎo)熱油等介質(zhì)對(duì)電伴熱的影響更大。尤其是導(dǎo)熱油，需要考慮到整個(gè)系統(tǒng)的防爆要求。
季冬舉例指出，由于其供貨的中控德令哈10MW項(xiàng)目采用的熔鹽介質(zhì)，需維持較高的工作溫度，便選用了外管材質(zhì)為825高溫合金的鎧裝礦物絕緣加熱電纜。而華強(qiáng)兆陽(yáng)張北項(xiàng)目的介質(zhì)為水工質(zhì)，需維持相對(duì)較低的工作溫度，因此選用了外管材質(zhì)選用316L或321不銹鋼的鎧裝礦物絕緣加熱電纜。
圖：沈陽(yáng)中色熔鹽管道電伴熱產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)例
重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“重慶川儀”)光熱事業(yè)部總經(jīng)理邱東則建議，鑒于光熱發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)熱工質(zhì)的溫度變化梯度較大，溫度絕對(duì)值較高，普通電伴熱不能滿足該使工況，且普通電伴熱的主要組成材料在高溫區(qū)間的熱老化效應(yīng)明顯，也建議使用上述鎧裝電加熱電纜進(jìn)行過(guò)程裝置/設(shè)備的伴熱和保溫。
如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的“最佳配置”?
目前，中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)尚處于示范建設(shè)階段，技術(shù)路線百花齊放，僅首批示范項(xiàng)目采用的細(xì)分技術(shù)路線就有8種之多。因此，在電伴/加熱產(chǎn)品需求方面不同項(xiàng)目也呈現(xiàn)出了不同的個(gè)性化需求，相關(guān)產(chǎn)品的規(guī)格種類也隨之增多，很多應(yīng)用領(lǐng)域還需進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。
據(jù)CSPPLAZA記者了解，與其他領(lǐng)域相比，光熱發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用的伴熱產(chǎn)品加工工藝相對(duì)復(fù)雜，其難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：伴熱電纜在生產(chǎn)過(guò)程中的拉拔工藝、合格率等方面的控制;接頭(預(yù)制回路)的加工過(guò)程中絕緣、耐壓指標(biāo)的控制等。
如何針對(duì)不同項(xiàng)目設(shè)計(jì)并提供最佳的電伴/加熱方案及產(chǎn)品?多家供應(yīng)商一致認(rèn)為，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)了解工藝流程，并密切配合流程的操作需求。不僅要考慮電伴熱對(duì)象的特質(zhì)(即材質(zhì)、外形、介質(zhì)流速、保溫狀況等)，還要根據(jù)根據(jù)對(duì)象的溫度需求，合理計(jì)算電功率，結(jié)合電伴熱的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化匹配。具體需要注意：
1、合適的維持溫度值。維持溫度值以確保介質(zhì)不凝固并預(yù)留合適余量值即可，不宜過(guò)分調(diào)高維持溫度值。雖然調(diào)高維持溫度值本身并不一定會(huì)給電伴熱的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的難度，但是會(huì)給整個(gè)電站的運(yùn)行費(fèi)用增加成本。如電能的浪費(fèi)、電伴熱的壽命等。
2、最好能提供電站的ISO圖，以便于能準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)電伴熱回路，評(píng)估電伴熱成本。
3、對(duì)于閥門(mén)、儀表、設(shè)備等，最好能提供準(zhǔn)確的外形尺寸、保溫等相關(guān)參數(shù)，以便于在伴熱設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮余量。
4、對(duì)于有預(yù)熱需求的工況，要合理評(píng)估預(yù)熱時(shí)間。
適用光熱發(fā)電的產(chǎn)品有哪些?各自適用哪些領(lǐng)域?
據(jù)了解，應(yīng)用于光熱發(fā)電領(lǐng)域的電伴熱、電加熱技術(shù)，往往有極強(qiáng)的針對(duì)性，需要做到“一案一例”。針對(duì)電伴熱、電加熱產(chǎn)品，CSPPLAZA記者專門(mén)咨詢了數(shù)家國(guó)內(nèi)供應(yīng)商，并對(duì)他們生產(chǎn)的產(chǎn)品和應(yīng)用范圍做了整理。
成本逐漸觸底降低耗電量是關(guān)鍵
據(jù)CSPPLAZA了解，由于導(dǎo)熱介質(zhì)、技術(shù)路線的不同，難以直接量化電伴熱、電加熱的初始投資成本。一般來(lái)說(shuō)，其在整個(gè)光熱電站中的投資占比約為1%—5%，影響因素主要有廠房建設(shè)、生產(chǎn)制造設(shè)備、環(huán)保設(shè)施、資金來(lái)源、生產(chǎn)線建成后的產(chǎn)出規(guī)模等。
此外，電伴熱與電加熱的投資成本也有一定區(qū)別。據(jù)重慶川儀方面介紹，電加熱的生產(chǎn)制造設(shè)備較多，要求較高，且能耗較大，對(duì)技術(shù)工人的操作技能也提出了較高的要求。相較于電加熱，電伴熱的生產(chǎn)制造設(shè)備較少，但產(chǎn)品制造對(duì)環(huán)境的影響要大于電加熱。
隨著光熱發(fā)電市場(chǎng)的好轉(zhuǎn)，基于電加/伴熱產(chǎn)品的制造企業(yè)數(shù)量增多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品制造成本的下降空間逐漸觸底。據(jù)了解，下降空間的大小主要取決于生產(chǎn)制造設(shè)備的先進(jìn)性、生產(chǎn)組織模式的優(yōu)化和經(jīng)營(yíng)規(guī)模的大小等因素。
“雖然成本的總體下降空間有限，但是一個(gè)好的設(shè)計(jì)可以盡量節(jié)減運(yùn)行費(fèi)用。”久盛電氣銷售工程師李江濤如是表示。
沈陽(yáng)中色銷售經(jīng)理劉可表達(dá)了類似的觀點(diǎn)，他認(rèn)為，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低使用數(shù)量，控制回路數(shù)量均可實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。目前，大多數(shù)方案會(huì)選用100%備用或50%備用的設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低故障率，從而降低備用的數(shù)量，也可達(dá)到降低成本的目的。
值得一提的是，電伴/加熱的耗電量非常大。據(jù)了解，一個(gè)光熱電站廠用電的比例約在10%左右，電伴/加熱就占2%~3%。那么，可采取哪些措施降低其耗電量?
杭州佐帕斯工業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“杭州佐帕斯”)銷售經(jīng)理劉超表示，光熱系統(tǒng)需要大量的預(yù)熱、儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)，從而衍生了“熱能管理”需求。合理的預(yù)熱和儲(chǔ)熱方案，再加上合理的溫度控制系統(tǒng)，可以達(dá)到控制能耗的要求。
邱東認(rèn)為，在光熱電站的設(shè)計(jì)和建造的過(guò)程中，還可以通過(guò)以下三方面對(duì)電加/伴熱的能耗進(jìn)行控制：1.根據(jù)對(duì)示范電站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，合理調(diào)整加熱需求量和升溫時(shí)間;2.合理選擇性能優(yōu)良的保溫材料和保溫施工方案，減少不必要的熱量損失;3.研發(fā)并采用更加優(yōu)良的導(dǎo)熱工質(zhì)，盡量減少因預(yù)防工質(zhì)凝固所投入的加熱能量。
吳靜補(bǔ)充到，適當(dāng)?shù)仄胶怆姲闊嵯到y(tǒng)的初裝成本和運(yùn)行成本，采用調(diào)功率的方式可控制伴熱帶的輸出功率。
供應(yīng)商對(duì)業(yè)主及EPC采購(gòu)方有何建議?
對(duì)于項(xiàng)目業(yè)主和EPC承包商來(lái)說(shuō)，如何采購(gòu)到最適合自己項(xiàng)目的電伴/加熱方案和產(chǎn)品呢?相關(guān)供應(yīng)商給出了一些建議。
為保證工程質(zhì)量，并降低項(xiàng)目的建設(shè)成本，邱東認(rèn)為，項(xiàng)目業(yè)主及EPC企業(yè)應(yīng)積極致力于尋找技術(shù)實(shí)力、經(jīng)濟(jì)實(shí)力和工程服務(wù)能力等相關(guān)資質(zhì)優(yōu)秀的的企業(yè)，謀求建立長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和集中優(yōu)價(jià)采購(gòu)后，更能有效保證工程的施工質(zhì)量。
那么，如何審核供應(yīng)商的資質(zhì)?吳靜認(rèn)為，包括但不限于管理體系資質(zhì)、制造資質(zhì)等。由于貨期緊、數(shù)量大，需要對(duì)供應(yīng)商的制造交付能力進(jìn)行考核。除此之外，光熱電站的系統(tǒng)應(yīng)用比較特殊，對(duì)閥門(mén)、儀表及其他設(shè)備伴熱的安裝施工要求特別高，還須重點(diǎn)考察供應(yīng)商對(duì)電伴熱大項(xiàng)目EPC的業(yè)績(jī)和能力。
任燮炎認(rèn)同上述觀點(diǎn)并舉例，礦物絕緣(MI)加熱電纜技術(shù)的正常維護(hù)、保養(yǎng)比較特殊，建議業(yè)主可以將日常維護(hù)、保運(yùn)行的任務(wù)長(zhǎng)年承包給供應(yīng)商負(fù)責(zé)。
劉可則建議，合作雙方達(dá)成意向后可多溝通交流，項(xiàng)目業(yè)主或EPC企業(yè)盡可能提供詳盡準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，如管道的規(guī)格(尤其是管道的精準(zhǔn)長(zhǎng)度)、工作溫度、保溫的厚度、保溫的材質(zhì)，閥門(mén)的質(zhì)量等。在控制方面采用更合理的控制方式，如可控硅【可控硅(SiliconControlledRectifier)簡(jiǎn)稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備】。此外，應(yīng)給供貨商留有較充裕的供貨時(shí)間。
目前，在國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電市場(chǎng)還未成熟的情況下，并沒(méi)有形成統(tǒng)一的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。杭州佐帕斯行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理周?chē)?guó)偉對(duì)此建議，光熱行業(yè)的預(yù)熱和儲(chǔ)熱系統(tǒng)須拋開(kāi)伴熱與加熱的范疇，建議業(yè)主、EPC、設(shè)計(jì)院和有資質(zhì)、有經(jīng)驗(yàn)的權(quán)威廠商共同探討應(yīng)用于不同場(chǎng)所的不同解決方案，從而得到多方認(rèn)可的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
