?電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副院長孫銳日前出席會(huì)議，并就如何通過優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，提高光熱發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性這一主題發(fā)表了專業(yè)演講，得到了廣大參會(huì)者的普遍認(rèn)可。
孫銳認(rèn)為，目前我國的光熱處于工程示范和規(guī)?；l(fā)展的初期階段。如果現(xiàn)在說光熱發(fā)電還處在試驗(yàn)階段，肯定定位是不準(zhǔn)確的。國際上已經(jīng)到了規(guī)?；l(fā)展的階段，我國經(jīng)過十幾年的研究開發(fā)，已經(jīng)初步形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈，并建立了眾多的實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)回路。第一批示范項(xiàng)目的容量要達(dá)到1GW，機(jī)組數(shù)量將接近20臺(tái)，這顯然已經(jīng)不是單純的進(jìn)行工程示范，而是要通過這一批項(xiàng)目，在工程示范的同時(shí)，使產(chǎn)業(yè)走向規(guī)?；l(fā)展的道路，從而降低工程造價(jià)。因此說我國光熱發(fā)電已處在規(guī)?；l(fā)展的初級(jí)階段是不為過的。
對(duì)于光熱的成本下降潛力，孫銳認(rèn)為，如果馬上啟動(dòng)第一批項(xiàng)目100萬千瓦左右，到2020年電價(jià)可以降到0.75元左右，這是經(jīng)過國內(nèi)的權(quán)威機(jī)構(gòu)做出來的，但這個(gè)電價(jià)不是等來的，不是等到2020年就可以達(dá)到這個(gè)價(jià)，因?yàn)殡妰r(jià)下降的基礎(chǔ)是要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的規(guī)模化生產(chǎn)，從而降低工程投資。沒有工程項(xiàng)目的拉動(dòng)，設(shè)備生產(chǎn)哪談得上規(guī)模化，怎么降低成本呢？因此，現(xiàn)在盡快出臺(tái)合理的上網(wǎng)電價(jià)對(duì)我們光熱發(fā)電的發(fā)展至關(guān)重要。
更多精彩觀點(diǎn)請(qǐng)閱讀下面刊出的孫銳的發(fā)言全文，因技術(shù)性較強(qiáng)，涉及多個(gè)圖表，請(qǐng)對(duì)照其發(fā)言PPT閱讀。
孫銳：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)和專家大家上午好，我今天介紹的內(nèi)容是怎么樣通過優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，提高光熱發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于設(shè)計(jì)工作而言，優(yōu)化設(shè)計(jì)是永恒的主題，不同的設(shè)計(jì)階段有不同的優(yōu)化重點(diǎn)，越在前面的設(shè)計(jì)階段，方案優(yōu)化對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性影響就越大。目前，我們國內(nèi)第一批示范項(xiàng)目都基本上處在可行性研究階段，根據(jù)我們最近對(duì)幾個(gè)項(xiàng)目的評(píng)審情況看，有一些優(yōu)化工作還是很不到位的，在有限的時(shí)間里只能講幾個(gè)重點(diǎn)的問題。
首先要把方案優(yōu)化好，一定要正確認(rèn)識(shí)光熱機(jī)組在電力系統(tǒng)中究竟要發(fā)揮什么樣的作用，電網(wǎng)希望我們發(fā)揮什么樣的作用；要發(fā)揮這樣的作用，我們機(jī)組在哪些系統(tǒng)里要做優(yōu)化配置。首先儲(chǔ)熱系統(tǒng)優(yōu)化配置對(duì)光熱發(fā)電來講是非常重要的，因?yàn)楣鉄岚l(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢就在于它能夠儲(chǔ)能。第二，關(guān)于汽輪機(jī)額定功率定義的選擇，這方面我們一直沿用火電的長期的做法，對(duì)光熱發(fā)電項(xiàng)目，這一問題值得探討。最后，有一些需要關(guān)注的其他事項(xiàng)我簡要地說一下。
一、光熱發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中的作用
這幾年我們國家可再生能源發(fā)電取得了輝煌的成就，無論是光伏發(fā)電還是風(fēng)電的裝機(jī)容量已經(jīng)位居世界第一。但同時(shí)遇到了前所未有的困境，主要是棄風(fēng)、棄光問題。這張圖顯示的是2015年我們國家主要的一些棄風(fēng)、棄光的情況，具體電站可能比圖上顯示的更加嚴(yán)重。我們要分析到底是什么原因造成的棄風(fēng)、棄光，只有找對(duì)了原因才能根本解決這些問題。我想通過這張示意圖把由于電源結(jié)構(gòu)問題造成的棄風(fēng)、棄光的原因解釋清楚。這是一個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的日負(fù)荷曲線，可以看出來電負(fù)荷有早晚高峰，各區(qū)域電力系統(tǒng)基本上是這種特征。晚高峰要比早高峰的負(fù)荷高一點(diǎn)，晚高峰這一點(diǎn)決定了電力系統(tǒng)里投入運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠機(jī)組的總?cè)萘?，為了保證供電的可靠性，這一容量中通常是不包含風(fēng)電和光伏的，因?yàn)轱L(fēng)電和光伏存在不確定性。如果光伏發(fā)電和風(fēng)電此時(shí)可以發(fā)電，為接納這些電力，系統(tǒng)調(diào)度會(huì)將其他電源的實(shí)際出力降低。圖中下面還有一條虛的紅線，這條線是什么？這條是運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)組最低的技術(shù)出力，這是根據(jù)什么確定的？是根據(jù)電網(wǎng)最高負(fù)荷時(shí)投入運(yùn)行的所有機(jī)組的特征確定的，比如說淺藍(lán)色的抽水蓄能是可以停掉的，黃色的燃機(jī)也是何以停掉的，所以在最小技術(shù)出力里并沒有占有份額。水電機(jī)組有一個(gè)最小的技術(shù)出力，最主要是燃煤機(jī)組，按照現(xiàn)的運(yùn)行方式，燃煤機(jī)組最小出力是機(jī)組額定容量的50%。這些因素決定了系統(tǒng)中最小技術(shù)出力這條線。這個(gè)最小出力的大小，決定了電力系統(tǒng)內(nèi)接納光伏和風(fēng)電的能力，如果說，整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組的實(shí)際出力已經(jīng)達(dá)到最小出力了，這時(shí)候的風(fēng)電和光伏發(fā)電出力如果高于電力負(fù)荷與最小出力之間差值，這樣的棄風(fēng)和棄光是不可避免的。大家可以看，棄風(fēng)出現(xiàn)在這里，燃煤已經(jīng)到最小技術(shù)出力，水電已經(jīng)到最小技術(shù)出力，這時(shí)候如果出力再超過這個(gè)負(fù)荷是不可避免的，靠任何的行政手段和其他的管理方式是無法解決的，棄光也是同樣的，因?yàn)槠渌臋C(jī)組已經(jīng)達(dá)到最小出力，沒有下降的空間了。要解決這樣的問題，只有調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，增大抽水蓄能、燃機(jī)、水電這樣的可調(diào)機(jī)組的比重。如果不是這個(gè)原因造成的棄風(fēng)、棄光，就要看是電網(wǎng)薄弱的原因還是調(diào)度管理的問題，可以采取相應(yīng)的措施加以解決。
所以說，在沒有解決儲(chǔ)能問題的前提下，現(xiàn)在集中建設(shè)的風(fēng)電和光伏發(fā)電基地，要離不火電，建設(shè)風(fēng)電和光伏就要建設(shè)火電，按照這種模式，我們的電源結(jié)構(gòu)永遠(yuǎn)改變不了，我們的減排目標(biāo)也難以實(shí)現(xiàn)，環(huán)境也得不到改善。以甘肅九泉到湖南正負(fù)800的輸電線路為例，輸送的可再生能源電力是700萬千瓦的風(fēng)電、280萬千瓦的光伏，但是要配套火電機(jī)組600萬千瓦，火電的發(fā)電量占整個(gè)輸電量的60%以上。如果沒有這樣的配比，一方面風(fēng)電和光伏的波動(dòng)特性，受電地區(qū)無法承受；另一方面，單位電量輸電成本太高，無法收回這條輸電線路的投資。這是不得已的方式，儲(chǔ)能的問題不解決，大規(guī)模集中發(fā)展光伏和風(fēng)電的就要面臨這樣的困境。
下面我們看一下光熱發(fā)電能不能解決這樣的問題，這條曲線是西班牙的Gemasolar電站，可以從曲線上看出，盡管太陽能的日照強(qiáng)度是變化的，可是因?yàn)閮?chǔ)熱系統(tǒng)使這臺(tái)機(jī)組能維持穩(wěn)定的電力輸出，這是2012年7月17日的電力輸出，下一張圖是一周時(shí)間內(nèi)，機(jī)組保持連續(xù)的電力輸出，這是光熱發(fā)電的最大的優(yōu)勢。
下面通過一張圖，了解一下電網(wǎng)最終希望光熱機(jī)組發(fā)揮什么樣的作用。目前我國的光熱處于工程示范和規(guī)?；l(fā)展的初期階段。如果現(xiàn)在說光熱發(fā)電還處在試驗(yàn)階段，肯定定位是不準(zhǔn)確的。國際上已經(jīng)到了規(guī)模化發(fā)展的階段，我國經(jīng)過十幾年的研究開發(fā)，已經(jīng)初步形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈，并建立了眾多的實(shí)驗(yàn)裝置何試驗(yàn)回路。第一批示范項(xiàng)目的容量要達(dá)到1GW，機(jī)組數(shù)量將接近20臺(tái)，這顯然已經(jīng)不是單純的進(jìn)行工程示范，而是要通過這一批項(xiàng)目，在工程示范的同時(shí)，使產(chǎn)業(yè)走向規(guī)模化發(fā)展的道路，從而降低工程造價(jià)。因此說我國光熱發(fā)電已處在規(guī)模化發(fā)展的初級(jí)階段是不為過的?，F(xiàn)在既然是工程示范和規(guī)模化發(fā)展的初級(jí)階段，不可能要求光熱發(fā)電機(jī)組連續(xù)24小時(shí)發(fā)電，比較理想的發(fā)電模式是上午當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度達(dá)到一定的程度時(shí)，希望光熱發(fā)電機(jī)組能承擔(dān)電網(wǎng)的早高峰；中午時(shí)段希望光熱電機(jī)組保持較低出力，這樣能給光伏讓出空間；晚高峰到來時(shí)，希望光熱發(fā)電能夠達(dá)到最大出力。過了晚高峰以后機(jī)組可以停機(jī)。這是目前光熱發(fā)電機(jī)組比較理想的運(yùn)行方式。
請(qǐng)看這張圖，如果光熱發(fā)電機(jī)組的容量是A的話，除了自己是可再生能源以外，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)有什么樣的影響呢？這一條紅色的虛線就是原來沒有光熱發(fā)電機(jī)組的時(shí)候，電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組的最小的技術(shù)出力，有了光熱機(jī)組以后，這條線會(huì)發(fā)生什么變化呢？因?yàn)楣鉄釞C(jī)組容量A替代了等量的燃煤機(jī)組，這就使整個(gè)電網(wǎng)里的發(fā)電機(jī)組的最小技術(shù)出力降低了0.5A，這0.5A對(duì)接納風(fēng)電和光伏是非常有利的，使電網(wǎng)給光伏和風(fēng)電留下了更多的接納的空間。因此，應(yīng)該說光熱發(fā)電對(duì)電網(wǎng)里可再生能源發(fā)電的貢獻(xiàn)應(yīng)該是裝機(jī)容量的1.5倍。
下面再看一下光熱發(fā)電機(jī)組與燃煤發(fā)電機(jī)組相比有哪些性能山的差別?，F(xiàn)在主要是靠燃煤機(jī)組來調(diào)峰，這張表顯示的是燃煤機(jī)組與館熱發(fā)電機(jī)組的特性對(duì)比，光熱機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍是20—100%，比燃煤機(jī)組50—100%要寬很多；再看啟動(dòng)性能，燃煤鍋爐的點(diǎn)火初期升溫速度1.5度，運(yùn)行以后是5度，光熱發(fā)電是每分鐘10度；燃煤機(jī)組汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)需要60分鐘，而光熱機(jī)組汽輪機(jī)只需要25分鐘，燃煤機(jī)組汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)240分鐘，光熱機(jī)組汽輪機(jī)只需要60分鐘。
所以通過前面的分析我們可以得出這樣的結(jié)論，通過配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)，光熱發(fā)電機(jī)組能保持穩(wěn)定的電力輸出，不受光照強(qiáng)度變化的影響，如果儲(chǔ)熱系統(tǒng)的容量足夠大，機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)發(fā)電，同時(shí)，可以根據(jù)電網(wǎng)用電負(fù)荷的需要，快速的調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組的出力，即參與電網(wǎng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻；另外，光熱發(fā)電機(jī)組比燃煤機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、啟停時(shí)間短、最低運(yùn)行負(fù)荷低，具有更好的調(diào)峰性能。因此，光熱發(fā)電機(jī)組可以作為電力系統(tǒng)中的主力機(jī)組承擔(dān)基本負(fù)荷，作為調(diào)峰機(jī)組承擔(dān)高峰負(fù)荷。此外，光熱發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電比重的貢獻(xiàn)是裝機(jī)容量的1.5倍。
二、儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量的優(yōu)化配置
光熱機(jī)組要達(dá)到這樣上述的功能，我們?cè)谙到y(tǒng)上怎么樣配置才能實(shí)現(xiàn)呢？不是說所有光熱機(jī)組就能實(shí)現(xiàn)這樣的功能，它的必備條件是配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)，如果沒有儲(chǔ)熱系統(tǒng)，它的電力輸出和光伏是差不多的，雖然配置了儲(chǔ)熱系統(tǒng)，但儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量較小，運(yùn)行時(shí)間很短，只有一兩個(gè)小時(shí)，它也沒有辦法承擔(dān)晚高峰的負(fù)荷，就不能替代燃煤機(jī)組。首先看儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量和汽輪機(jī)功率以及集熱系統(tǒng)容量的關(guān)系，通過這一框圖可以看出：汽輪機(jī)額定功率要增加，集熱規(guī)模隨之要增大，儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量增加，集熱系統(tǒng)規(guī)模也是要增加。但是集熱系統(tǒng)不是可以無限地增加，主要是兩個(gè)限制：第一個(gè)技術(shù)上的制約，集熱系統(tǒng)規(guī)模大到一定程度以后，它的效率和可靠性會(huì)下降；還有一個(gè)是用地的制約，集熱系統(tǒng)規(guī)模增大，用地要增加。反向看，如果當(dāng)集熱系統(tǒng)規(guī)模一定的情況下，儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量要增加，汽輪機(jī)發(fā)電功率就要往下調(diào)，反之，汽輪機(jī)功率要增大，儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量就要下降。這三者之間如何匹配，這不是直觀上能看得清楚得的，需要進(jìn)行大量的優(yōu)化工作。
從框圖中可以看出，儲(chǔ)熱的容量增加，會(huì)導(dǎo)致集熱系統(tǒng)規(guī)模的增加，那么這兩個(gè)系統(tǒng)的容量增加會(huì)導(dǎo)致工程投資的增加，這會(huì)導(dǎo)致上網(wǎng)電價(jià)的增加，但同時(shí)，由于儲(chǔ)熱系統(tǒng)增加，年發(fā)電量是增加的，年發(fā)電量增加是使上網(wǎng)電價(jià)下降的，最終兩個(gè)綜合作用，到底上網(wǎng)電價(jià)是上漲還是下降？如果不做深入的計(jì)算，是無法知曉的。
這張圖顯示的是在汽輪機(jī)功率一定的情況下，發(fā)電成本與儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量的關(guān)系。橫坐標(biāo)是儲(chǔ)熱系統(tǒng)的容量（折算成汽輪機(jī)額定功率下的運(yùn)行時(shí)間），縱坐標(biāo)是上網(wǎng)電價(jià)，這些不同顏色的曲線是不同的太陽倍數(shù)，太陽倍數(shù)是集熱場的集熱容量與汽輪機(jī)額定功率輸入熱量的比值，所以簡單地理解就是集熱場的規(guī)模。我們先看這條深藍(lán)色的線，它的太陽倍數(shù)是1，就是說集熱系統(tǒng)規(guī)模與汽輪機(jī)額定容量熱量輸入相等，這種情況下，增加儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量，只是增加了投資，而發(fā)電量沒有增加，所以電價(jià)一直是在上漲的。再看淺藍(lán)色的曲線，它的太陽倍數(shù)是3.5，也就是說集熱系統(tǒng)的規(guī)模是汽輪機(jī)額定功率輸入熱量的3.5倍，在沒有儲(chǔ)熱系統(tǒng)的時(shí)候，因?yàn)榧療嵯到y(tǒng)投資增大，而發(fā)電量并沒有增加，所以電價(jià)是很高，但是隨著儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量的增長，它的電價(jià)一路下行，最后到11個(gè)小時(shí)的時(shí)候，基本上達(dá)到了最低點(diǎn)。所以每個(gè)項(xiàng)目都要進(jìn)行這樣的計(jì)算來找出電價(jià)最低的系統(tǒng)配置是什么，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)規(guī)模和集熱系統(tǒng)的規(guī)模是多大。
是不是所有的工程系統(tǒng)配置一定在這個(gè)點(diǎn)上？不一定，還要考慮下面的綜合的因素。首先是電力系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的要求：第一種情況，機(jī)組需要承擔(dān)晚高峰的負(fù)荷，就要分析這個(gè)電網(wǎng)晚高峰負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，而且不同季節(jié)是不一樣的；第二種情況，機(jī)組既承擔(dān)早高峰負(fù)荷又承擔(dān)晚高峰負(fù)荷，機(jī)組運(yùn)行的時(shí)間又會(huì)加長；第三種情況，機(jī)組需要連續(xù)24小時(shí)發(fā)電，目前沒有這樣的要求，但以后如果光熱發(fā)電機(jī)組大規(guī)模地替代燃煤機(jī)組，這個(gè)要求是會(huì)有的。要結(jié)合電力系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的要求，同時(shí)要考慮不同季節(jié)日照強(qiáng)度的變化，機(jī)組每天運(yùn)行的時(shí)間是相應(yīng)變化的，夏天機(jī)組可已滿出力8個(gè)小時(shí)，到了冬季就可能只有4個(gè)小時(shí)。如果儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量不足，就要研究集熱系統(tǒng)容量的限制因素能否被突破，比如說這個(gè)用地拿少了，還能不能增加用地。還有汽輪發(fā)電機(jī)的功率能不能調(diào)整，如果你的集熱系統(tǒng)容量已經(jīng)確定不能再增加了，你為了增加儲(chǔ)熱的時(shí)間，是可以減少汽輪機(jī)的功率的。在第一批示范項(xiàng)目申報(bào)中有這樣的項(xiàng)目，把汽輪機(jī)的功率定得很大，但儲(chǔ)熱容量較小，只有3到4個(gè)小時(shí)，原因是集熱系統(tǒng)規(guī)模受到了技術(shù)限制。那么為什么不把汽輪機(jī)發(fā)電功率調(diào)下來，為什么一定得上130 MW機(jī)組呢？這是設(shè)計(jì)院在具體項(xiàng)目要進(jìn)行深入研究的工作。首先要找到電價(jià)最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)配置，如果說系統(tǒng)要求你儲(chǔ)熱時(shí)間比最低點(diǎn)還要長，怎么樣來權(quán)衡這件事？從目前電價(jià)最低的角度看，機(jī)組的儲(chǔ)熱容量已經(jīng)定了，但如果儲(chǔ)熱時(shí)間再繼續(xù)加長，會(huì)給機(jī)組的運(yùn)行帶來很多的便利。如果機(jī)組由于儲(chǔ)熱時(shí)間短不能承擔(dān)系統(tǒng)的晚高峰負(fù)荷，意味著你沒有替代燃煤機(jī)組，整個(gè)電網(wǎng)里面運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組的最小技術(shù)出力沒有降低，白天就有可能限制機(jī)組的出力?，F(xiàn)在算的電價(jià)可能便宜，一旦機(jī)組出力受到限制，就不是現(xiàn)在計(jì)算的投資回報(bào)了。所以，一定要有權(quán)衡考量上述各項(xiàng)因素后，最終確定合理的儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量和集熱系統(tǒng)規(guī)模，使其達(dá)到最佳的系統(tǒng)容量配置，為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
三、汽輪機(jī)額定功率定義的選擇
首先看上面這張圖，汽輪機(jī)的額定功率正比進(jìn)汽參數(shù)、進(jìn)汽流量，反比排汽壓力。額定功率對(duì)應(yīng)的是額定的進(jìn)汽參數(shù)、額定的進(jìn)汽流量，可是對(duì)于排汽壓力的選取，就有兩種做法：一種是對(duì)應(yīng)的額定背壓，一種是對(duì)應(yīng)的是夏季背壓，這兩個(gè)就產(chǎn)生了差別，不同的標(biāo)準(zhǔn)定義不同，我們國家標(biāo)準(zhǔn)《固定式發(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范》（GB/T 5578-2007）是按照夏季背壓來確定額定功率，而國際電工委員會(huì)（IEC）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)則采用額定背壓。請(qǐng)看這個(gè)圖，橫坐標(biāo)就是汽輪機(jī)的排汽壓力，縱坐標(biāo)是汽輪機(jī)的功率，圖中的兩條線是不同的進(jìn)汽流量，紅色的線是按照IEC標(biāo)準(zhǔn)來確定額定功率的額定進(jìn)氣量。圖中的A點(diǎn)就是在汽輪機(jī)額定功率的情況下，對(duì)應(yīng)的是額定背壓，這個(gè)是按照IEC標(biāo)準(zhǔn)來確定的，如果到夏季背壓以后，汽輪機(jī)的功率是有所下降的。按照國標(biāo)的規(guī)定，汽輪機(jī)額定功率對(duì)應(yīng)的是C點(diǎn)夏季背壓，在夏季背壓情況下，要達(dá)到汽輪機(jī)的額定功率進(jìn)氣量必須要增大，即圖中黑色的曲線，這意味著汽輪機(jī)整個(gè)的通流設(shè)計(jì)都要增大。當(dāng)其他季節(jié)背壓低于夏季背壓以后，如果進(jìn)汽量不減少，機(jī)組出力是超過額定功率的，一直到額定背壓達(dá)到汽輪機(jī)最大連續(xù)功率的點(diǎn)。但是按照國家電網(wǎng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電出力不能超過額定功率，就是圖中陰影部分是不能被電網(wǎng)調(diào)用的。所以按照國家標(biāo)準(zhǔn)來確定額定功率的汽輪機(jī)在夏季可以達(dá)到額定功率，但在其他的季節(jié)，氣溫條件比較低的情況下，卻不能超出額定功率，只有通過減少進(jìn)汽流量的方式，保持電力輸出不變，這樣就造成了機(jī)組偏離設(shè)計(jì)功況，相當(dāng)于在部分負(fù)荷運(yùn)行，降低了機(jī)組的運(yùn)行效率；同時(shí)，所有的輔機(jī)都是按照汽輪機(jī)最大連續(xù)功率來配備的，可是這些設(shè)備的能力被閑置，同時(shí)會(huì)使廠用電率增大。對(duì)太陽能熱發(fā)電機(jī)組而言，采用哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來定義汽輪機(jī)的額定功率值得深入研究。按照個(gè)人的觀點(diǎn)，采用IEC標(biāo)準(zhǔn)定義汽輪機(jī)的額定功率可以獲得如下的好處：第一可以降低汽輪發(fā)電機(jī)組和相關(guān)輔機(jī)的設(shè)備造價(jià)；第二可以提高機(jī)組全年的運(yùn)行效率；第三在夏季高溫時(shí)段可以通過停運(yùn)給水高壓加壓器的方式提高機(jī)組的出力，此種方式可以更好地發(fā)揮集熱系統(tǒng)在夏季的能力；第四是與國際接軌，有利于光熱發(fā)電機(jī)組成套設(shè)備的出口。
由于采用不同標(biāo)準(zhǔn)定義汽輪機(jī)額定功率對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的熱量平衡和質(zhì)量平衡，對(duì)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的采購，對(duì)相關(guān)輔機(jī)的容量選取，對(duì)機(jī)組年發(fā)電量計(jì)算等諸多方面都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。夏季高溫時(shí)段采用停運(yùn)給水高壓加壓器的運(yùn)行方式來提高機(jī)組出力，在設(shè)計(jì)上也必須有相應(yīng)的考慮。這些設(shè)計(jì)原則在可研階段就要研究確定。
四、工程設(shè)計(jì)需要關(guān)注的其他事項(xiàng)
最后說一些其他方面。首先是工程用水，這個(gè)表顯示了不同機(jī)組的用水量的情況，大家可以對(duì)比濕冷機(jī)組和空冷系統(tǒng)，相差十倍，所以我們一定要采用空冷系統(tǒng)，不要盲目地攀比，有些項(xiàng)目在實(shí)施中采取了水冷，當(dāng)時(shí)有當(dāng)時(shí)的歷史背景，為了充分利用當(dāng)?shù)赜邢薜乃Y源，建設(shè)更多的光熱發(fā)電機(jī)組，一定采用空冷機(jī)組；第二，盡可能采用干式清洗方式清洗鏡面，還可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件和反射鏡的具體情況設(shè)置雨水收集系統(tǒng)；第三，要盡可能采用地表水。
下面說下電價(jià)問題?，F(xiàn)在國際上商業(yè)電站的上網(wǎng)電價(jià)已經(jīng)到12到15美分，但是他們的DNI值均比我們國家高出30%以上，發(fā)電量就高出30%多，所以不能盲目地橫向國外看齊，一定要和具體的DNI數(shù)值來相結(jié)合考慮這個(gè)問題。根據(jù)國際機(jī)構(gòu)的預(yù)測2020年電價(jià)可以到8到9美分，根據(jù)目前我國開展的項(xiàng)目前期工作情況，大部分項(xiàng)目的電價(jià)在1.2元到1.3元之間。從這張電價(jià)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，光熱電價(jià)的構(gòu)成里，折舊和財(cái)務(wù)費(fèi)用加在一起占比要高出60%。因此，要降低電價(jià)一定要從這兒入手，一方面要盡可能降低工程投資，另一方面，要盡可能利用融資成本低的渠道來進(jìn)行融資；另外增加機(jī)組的發(fā)電量，同樣可以有效地降低電價(jià)，選址要選在DNI值比較高的地區(qū)。寧夏的DNI1600kWh/m2a，電價(jià)是沒有辦法下來的，最簡單估算，1600和2000相比相差了400，相當(dāng)減少于20%，年發(fā)電量降低了20%，電價(jià)就要高出20%。
這張圖是《中國太陽能發(fā)展路線圖2050》中的兩張圖，如果馬上啟動(dòng)第一批項(xiàng)目100萬千瓦左右，到2020年電價(jià)可以降到0.75元左右，這是經(jīng)過國內(nèi)的權(quán)威機(jī)構(gòu)做出來的，但這個(gè)電價(jià)不是等來的，不是等到2020年就可以達(dá)到這個(gè)價(jià)，因?yàn)殡妰r(jià)下降的基礎(chǔ)是要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的規(guī)?；a(chǎn)，從而降低工程投資。沒有工程項(xiàng)目的拉動(dòng)，設(shè)備生產(chǎn)哪談得上規(guī)?；?，怎么降低成本呢？因此，現(xiàn)在盡快出臺(tái)合理的上網(wǎng)電價(jià)對(duì)我們光熱發(fā)電的發(fā)展至關(guān)重要。
最后，設(shè)計(jì)上要充分認(rèn)識(shí)太陽能熱發(fā)電工程的復(fù)雜性，第一，光熱發(fā)電是通過聚光集熱、儲(chǔ)熱換熱、熱功轉(zhuǎn)換等復(fù)雜的過程，最終實(shí)現(xiàn)由光到熱到電的轉(zhuǎn)換，其設(shè)備、管路閥門等系統(tǒng)連接復(fù)雜，自動(dòng)控制邏輯嚴(yán)格，因此機(jī)組的性能好壞取決于系統(tǒng)的集成性能。第二，機(jī)組的事故率是系統(tǒng)中所有設(shè)備事故率的疊加，因此要保證機(jī)組的可靠性，不僅對(duì)每個(gè)設(shè)備的可靠性要求高，連接系統(tǒng)的管路、閥門及管件的可靠性同樣重要。第三，由于日照強(qiáng)度的季節(jié)變化和實(shí)時(shí)變化使機(jī)組的運(yùn)行情況復(fù)雜多變，需要對(duì)各種運(yùn)行工況進(jìn)行模擬，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制要求就更高了。最后，使用的導(dǎo)熱油、輔助燃料等均是易燃易爆物質(zhì)，安全設(shè)計(jì)絕不能忽視，發(fā)生一次火災(zāi)和安全事故對(duì)電廠來說都是災(zāi)難性的損失。
這個(gè)圖上顯示了電規(guī)總院在近幾年來光熱發(fā)電方面的工作。有多項(xiàng)課題研究成果，還有這幾年我們一直連續(xù)參加IEA SOLAR PACES的年會(huì)的情況；在為政府服務(wù)方面，受國家能源局委托，2013年編寫了示范項(xiàng)目的技術(shù)條件，進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的調(diào)研，還為一些省份做了太陽能熱發(fā)電的選址規(guī)劃；，電規(guī)總院是能源局批準(zhǔn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理機(jī)構(gòu)，下設(shè)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，正在組織制定光熱發(fā)電的十幾項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在為業(yè)主服務(wù)方面，承擔(dān)了多項(xiàng)工程的咨詢工作，為最近多個(gè)項(xiàng)目提供了可研評(píng)審，還為一個(gè)項(xiàng)目承擔(dān)OE服務(wù)，我們希望在光熱發(fā)電方面，竭誠為各個(gè)業(yè)主服務(wù)。
