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導(dǎo)讀：2023年10月28日，由中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)主辦的2023國(guó)家工業(yè)軟件大會(huì)在浙江湖州盛大開(kāi)幕。大會(huì)以“工業(yè)軟件·智造未來(lái)”為主題，匯聚了25位國(guó)內(nèi)外院士，1500余位代表，共同探討工業(yè)軟件領(lǐng)域前沿理論和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用問(wèn)題，共同謀劃我國(guó)工業(yè)軟件未來(lái)發(fā)展之道。
浙江可勝技術(shù)股份有限公司金建祥董事長(zhǎng)受邀在2023國(guó)家工業(yè)軟件大會(huì)中作題為“新一代光熱發(fā)電控制軟件及其系統(tǒng)”的專題報(bào)告。光熱發(fā)電屬于太陽(yáng)能發(fā)電的一個(gè)分支，它自帶大規(guī)模低成本長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，涉網(wǎng)性能優(yōu)異，全生命周期內(nèi)碳排放遠(yuǎn)低于光伏，在未來(lái)高比例風(fēng)光新能源的電力系統(tǒng)中具有不可替代作用。塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱發(fā)電技術(shù)是新一代光熱發(fā)電技術(shù)，其核心技術(shù)就是控制技術(shù)與軟件技術(shù)，本報(bào)告對(duì)此做了詳細(xì)分析與應(yīng)用介紹。
一、塔式光熱發(fā)電技術(shù)及其定位
2020年9月，總書(shū)記提出了“雙碳”目標(biāo)，包括碳達(dá)峰和碳中和，這是應(yīng)對(duì)氣候變化和減少碳排放的重要承諾。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰相對(duì)較容易，可通過(guò)到達(dá)峰值后減少碳排放來(lái)實(shí)現(xiàn)，但達(dá)到碳中和則更具挑戰(zhàn)性。要實(shí)現(xiàn)碳中和，必須大力發(fā)展可再生能源，其中包括光伏和風(fēng)電等清潔能源。中國(guó)制定了針對(duì)大型風(fēng)電和光伏基地的規(guī)劃布局方案，特別側(cè)重于沙漠、戈壁和荒漠地區(qū)，計(jì)劃到2030年規(guī)劃建設(shè)風(fēng)光基地總裝機(jī)約4.55億千瓦。如圖1所示，根據(jù)相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，為在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)將需要達(dá)到60億千瓦，裝機(jī)占比近80%。截至今年9月底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)27.9億千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)中國(guó)目前最大負(fù)荷，其中，風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量合計(jì)達(dá)到9.2億千瓦。因此，在這一背景下，風(fēng)電、光伏裝機(jī)保持快速增長(zhǎng)的同時(shí)，未來(lái)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的需求將繼續(xù)增長(zhǎng)，以更有效地管理可再生能源并確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。
圖1 2020-2060年我國(guó)各類電源裝機(jī)總量變化
因此，2021年3月15日國(guó)家提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)這一提議。對(duì)于從事電力系統(tǒng)工作的人來(lái)說(shuō)，這意味著電力系統(tǒng)將面臨重大的挑戰(zhàn)和變革。因?yàn)榇罅康姆植际诫娫赐ㄟ^(guò)電力電子設(shè)備進(jìn)行并網(wǎng)，這使得以新能源為主體的電力系統(tǒng)面臨許多新問(wèn)題需要解決，現(xiàn)有的分析工具、原理和規(guī)范可能需要重新思考和更新。這也強(qiáng)調(diào)了新能源技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)電力行業(yè)和研究領(lǐng)域的影響，迫使我們積極探索和解決新的電力系統(tǒng)挑戰(zhàn)。
新型電力系統(tǒng)面臨著三大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)在電源與負(fù)荷之間維持平衡，通過(guò)頻率調(diào)整來(lái)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，以新能源為主體的電力系統(tǒng)引入了不可控因素，導(dǎo)致以下三個(gè)主要問(wèn)題：
1.電力供應(yīng)的保障難度增加：高峰用電需求通常與風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電的高產(chǎn)期不重合。這意味著在高峰時(shí)段，可能會(huì)出現(xiàn)電力供應(yīng)不足的情況，需要采取措施來(lái)確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。
2.電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加：風(fēng)電、光伏和電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)都依賴于電力電子設(shè)備進(jìn)行并網(wǎng)。這些設(shè)備缺乏轉(zhuǎn)能慣量，不具備支撐電網(wǎng)大規(guī)模輸送電力的能力，因此可能對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。
3.新能源大規(guī)模高比例的并網(wǎng)問(wèn)題：可再生能源的裝機(jī)容量往往遠(yuǎn)超過(guò)最大負(fù)荷需求，現(xiàn)有靈活電源的調(diào)節(jié)能力和儲(chǔ)能容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何有效地吸納和管理過(guò)剩電力將成為一個(gè)挑戰(zhàn)。
這些挑戰(zhàn)將隨著風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量的增加而日益嚴(yán)峻。解決這些問(wèn)題需要采取創(chuàng)新的措施，包括發(fā)展更強(qiáng)大的儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)，以及采用多元化的可再生能源發(fā)電技術(shù)。
光伏發(fā)電和光熱發(fā)電代表了太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域兩種不同的技術(shù)路徑。光伏發(fā)電將太陽(yáng)光的低能量密度直接轉(zhuǎn)化為直流電，然后通過(guò)逆變器將電能并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)。這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)眾多，包括簡(jiǎn)單、低成本、對(duì)環(huán)境要求不高，以及能夠在各種地點(diǎn)安裝和維護(hù)的便捷性。然而，光伏發(fā)電有一個(gè)顯著的弱點(diǎn)，即電力產(chǎn)生完全依賴于太陽(yáng)光的可用性。
相比之下，光熱發(fā)電采用一種不同的方法，它首先將太陽(yáng)光聚焦到集熱器上，將其轉(zhuǎn)化為熱能，然后儲(chǔ)存起來(lái)。太陽(yáng)光能量密度較低，但通過(guò)將其數(shù)百倍地聚焦，可以實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。光熱發(fā)電系統(tǒng)中使用的儲(chǔ)能介質(zhì)是一種特殊的混合鹽，由硝酸鉀和硝酸鈉組成。這種鹽在物性上發(fā)生顯著變化，包括熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容和粘度等方面。其熔點(diǎn)在200-220℃之間，可儲(chǔ)存高溫差的熱能。這種熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于相對(duì)低廉的成本，一噸鹽可以儲(chǔ)存大約40度電所需要的熱能，綜合成本較低。此外，這種鹽非常穩(wěn)定，不會(huì)氧化，也不會(huì)發(fā)生爆炸。
光熱發(fā)電技術(shù)和熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展為可再生能源提供了新的可能性。它們提高了能源的儲(chǔ)存效率，解決了光伏發(fā)電的波動(dòng)性問(wèn)題，確保了連續(xù)供能。這種創(chuàng)新有望在未來(lái)的清潔能源領(lǐng)域中發(fā)揮關(guān)鍵作用，促進(jìn)更可持續(xù)的能源生產(chǎn)和利用，為我們實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和減少碳排放提供了有力支持。光伏發(fā)電和光熱發(fā)電代表了太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的兩個(gè)重要方向，各自在不同應(yīng)用和場(chǎng)景中發(fā)揮作用，共同推動(dòng)了清潔能源的發(fā)展。
第一代光熱發(fā)電技術(shù)類似于家用太陽(yáng)能熱水器，其基本原理是在拋物面凹槽的焦點(diǎn)處安裝一個(gè)集熱管，用來(lái)高效聚焦太陽(yáng)能熱量。第二代光熱發(fā)電技術(shù)如圖2所示，一般太陽(yáng)能熱水器的聚焦倍數(shù)較低，通常不超過(guò)80倍，而這項(xiàng)新一代技術(shù)能夠?qū)⒕劢贡稊?shù)提高到一千倍，甚至可以通過(guò)軟件調(diào)整到兩千倍。這一技術(shù)使用大量的鏡子，跟隨太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，確保太陽(yáng)光線一直反射到位于約250米高的吸熱器上，達(dá)到一千倍的聚焦后，能量密度顯著提高，易于有效利用。通過(guò)這一過(guò)程，低溫鹽可以迅速被加熱至高溫度，然后儲(chǔ)存在高溫鹽罐中，每噸鹽可以儲(chǔ)存40度電所需的熱能。該技術(shù)巧妙地將能源的收集和儲(chǔ)存結(jié)合在一起，后續(xù)步驟與傳統(tǒng)的煤電發(fā)電方式相似，即將高溫的熱能與水進(jìn)行換熱，通過(guò)蒸汽發(fā)生器獲得高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，以用于推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)540-550℃的蒸汽溫度，并可以達(dá)到46%以上的熱電效率。
圖2 典型塔式光熱電站原理
光熱發(fā)電技術(shù)存在一個(gè)重要挑戰(zhàn)，即太陽(yáng)輻射能不穩(wěn)定與電網(wǎng)穩(wěn)定用電需求之間的矛盾，但利用熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)可以克服這一問(wèn)題。熔鹽儲(chǔ)能具備多重優(yōu)勢(shì)，包括更低的成本、長(zhǎng)期可靠的壽命、無(wú)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，以及全生命周期的環(huán)保性，這使得熔鹽儲(chǔ)能成為一個(gè)具有廣泛應(yīng)用前景的替代方案。
當(dāng)前，中國(guó)電網(wǎng)主要依賴煤電，全社會(huì)用電量大約70%是由火電提供的，這使得煤電成為了調(diào)峰的主力電源。然而，光熱的調(diào)節(jié)能力優(yōu)于煤電。煤電的調(diào)節(jié)能力受到限制，主要是由于鍋爐性能難以將負(fù)荷降至較低水平。即使進(jìn)行深度調(diào)峰改造，大多數(shù)煤電廠的負(fù)荷也很少低于20%。一旦降到20%以下，通常需要依賴柴油等備用電源來(lái)維持穩(wěn)定供電。相比之下，光熱發(fā)電非常容易降低到15%的最低負(fù)荷。此外，煤電系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)速度較慢，因鍋爐慣性較大，通常需要一個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)從50%升至100%的調(diào)節(jié)。而光熱發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度更快，通常在20分鐘內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)。
光熱發(fā)電技術(shù)在低碳清潔能源領(lǐng)域表現(xiàn)出卓越的性能，其全生命周期的電力碳排放量?jī)H為光伏發(fā)電的五分之一，而熔鹽儲(chǔ)能的低成本和環(huán)保特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模、低成本的能源儲(chǔ)存，同時(shí)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)于傳統(tǒng)火力發(fā)電。因此，光熱發(fā)電技術(shù)對(duì)于構(gòu)建高比例可再生能源的電力系統(tǒng)和確保電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。
二、塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)及其控制難點(diǎn)
圖3是一個(gè)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的塔式光熱發(fā)電工藝流程圖，從右到左依次展示了各個(gè)部分。最右側(cè)是傳統(tǒng)的汽輪機(jī)，經(jīng)過(guò)必要的簡(jiǎn)化處理。最左側(cè)是進(jìn)口處的聚光集熱系統(tǒng)，用來(lái)將低密度的太陽(yáng)光聚焦，將其轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮堋Ｔ谥虚g部分是熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其中包括兩個(gè)鹽罐，一個(gè)是低溫罐，另一個(gè)是高溫罐。這個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，其參數(shù)通常在13.7MPa、545℃左右。
圖3 典型塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)化工藝流程圖
光熱發(fā)電的核心挑戰(zhàn)之一是鏡場(chǎng)控制技術(shù)。這一技術(shù)面臨三個(gè)主要問(wèn)題：首先，鏡場(chǎng)規(guī)模龐大。一個(gè)光熱電站的鏡場(chǎng)通常包含超過(guò)50萬(wàn)個(gè)電控點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)控制系統(tǒng)的控制規(guī)模。其次，對(duì)可靠性要求非常高，鏡場(chǎng)面積廣闊，需要在極端自然環(huán)境條件下正常運(yùn)行，包括高溫、低溫、風(fēng)沙和雷電等。一些控制系統(tǒng)必須在特定恒溫恒濕的機(jī)房?jī)?nèi)運(yùn)行，但光熱鏡場(chǎng)的巨大規(guī)模和開(kāi)放性環(huán)境使得這種特殊處理不現(xiàn)實(shí)。第三，需要長(zhǎng)期保持精確控制，但監(jiān)控和維護(hù)難度較大。光熱發(fā)電系統(tǒng)還需要解決能量損失問(wèn)題，由于云層或陰天經(jīng)常出現(xiàn)，導(dǎo)致表面溫度急劇變化，對(duì)設(shè)備構(gòu)成熱應(yīng)力，因此需要精確的溫度控制以防止設(shè)備損壞。此外，避免鏡子失焦也是關(guān)鍵，否則可能導(dǎo)致熱能聚焦在不應(yīng)照射的地方，對(duì)設(shè)備造成損害。
此外，光熱發(fā)電領(lǐng)域還面臨著極高的精度要求，如圖4所示。通常，控制系統(tǒng)需要能夠檢測(cè)誤差并通過(guò)控制規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，以減少偏差和消除余差。然而，在光熱發(fā)電的復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，因?yàn)楣獾母兄欠蔷€性的，而光照度達(dá)到一定程度后，對(duì)光的變化變得不敏感，這對(duì)控制系統(tǒng)的操作構(gòu)成了挑戰(zhàn)。光熱發(fā)電站需要具備大規(guī)模和經(jīng)濟(jì)性，因此，光熱鏡場(chǎng)通常擁有巨大的面積，同時(shí)具有高度的精度要求。鏡面必須精確地照射到遠(yuǎn)處的吸熱器上，這要求平均跟蹤精度達(dá)到3-4mrad，而面對(duì)不同時(shí)間段的風(fēng)向變化、風(fēng)速和不確定性以及氣象因素時(shí)，鏡場(chǎng)的控制就變得非常復(fù)雜。
圖4 鏡場(chǎng)高精度聚光示意圖
在高精度控制方面，需要強(qiáng)調(diào)的是，如果不是專業(yè)的控制工程師來(lái)負(fù)責(zé)鏡場(chǎng)控制，早上和下午的光斑分布會(huì)出現(xiàn)顯著的差異。光斑有的區(qū)域非常明亮，而有的區(qū)域非常昏暗。高亮度區(qū)域很容易導(dǎo)致熔鹽氣化，而一旦熔鹽溫度超過(guò)600度，將進(jìn)入一種惡性循環(huán)。外部聚焦光投射到這些區(qū)域時(shí)，一旦熔鹽不能有效帶走熱量，會(huì)導(dǎo)致不銹鋼吸熱管熔化。但如果聚光倍數(shù)很低，有可能在吸熱器的進(jìn)鹽口發(fā)生嚴(yán)重的堵管生產(chǎn)事故。因此，光熱發(fā)電的高精度控制對(duì)于確保安全和高效運(yùn)行至關(guān)重要。
光熱電站通常位于沙漠、戈壁和荒漠地區(qū)，這些地方陽(yáng)光充足，但生活條件相對(duì)較差，不太吸引受過(guò)良好教育和自由職業(yè)的人前往。因此，確保光熱電站能夠全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)成為關(guān)鍵因素。依賴人力運(yùn)營(yíng)這樣的電站是不太可能的，因?yàn)楣鉄犭娬镜倪\(yùn)營(yíng)比煤電站復(fù)雜得多。因此，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)營(yíng)對(duì)于提高光熱電站的產(chǎn)能和降低成本具有重要意義。
光熱電站涉及多個(gè)關(guān)鍵組件，包括鏡場(chǎng)、吸熱系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)，這些組件需要進(jìn)行順序控制、連續(xù)控制以及校正的自適應(yīng)控制。如圖5所示，由于光熱發(fā)電涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，通常工程師都會(huì)采取保守的設(shè)計(jì)方法，為每個(gè)環(huán)節(jié)留有一些裕量，這導(dǎo)致了光能轉(zhuǎn)化為電能的效率明顯降低，同時(shí)也增加了投資成本。優(yōu)化的空間在于設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段，通過(guò)降低設(shè)計(jì)的裕度來(lái)降低投資成本，并通過(guò)提高光電轉(zhuǎn)化效率來(lái)提高發(fā)電效率。以50MW電站為例，設(shè)計(jì)點(diǎn)初始設(shè)計(jì)效率為22%，但實(shí)際測(cè)量效率為24.2%，提高了10%。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中為每個(gè)環(huán)節(jié)留有過(guò)多的余量，導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率較低。因此，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段都存在優(yōu)化的潛力，以提高太陽(yáng)能的利用效率，減少浪費(fèi)。目前，塔式光熱發(fā)電作為新一代的發(fā)電技術(shù)，發(fā)電效率約為16-17%，實(shí)際光能轉(zhuǎn)化為電能的比例相對(duì)較低，大部分太陽(yáng)能被浪費(fèi)。
圖5 光-電轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)
三、塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)軟件
光熱電站存在與IT技術(shù)也息息相關(guān)。首先，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)非常龐大，一旦網(wǎng)絡(luò)中斷，數(shù)萬(wàn)面的定日鏡會(huì)在幾分鐘內(nèi)失靈，導(dǎo)致光線偏離焦點(diǎn)。其次，太陽(yáng)軌跡隨著時(shí)間不斷變化，每天在相同時(shí)間太陽(yáng)的角度也不同，需要進(jìn)行天文計(jì)算來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在光熱電站中，成千上萬(wàn)面的鏡子由于細(xì)微的經(jīng)緯度和海拔差異，同一時(shí)間的太陽(yáng)角度也各不相同，這也需要進(jìn)行天文計(jì)算。然而，隨著新一代光熱技術(shù)的計(jì)算能力大幅增強(qiáng)，與20年前相比，現(xiàn)在能夠更輕松地計(jì)算每個(gè)定日鏡在第二天每隔數(shù)秒的太陽(yáng)高度角，而不需要使用大型超級(jí)計(jì)算機(jī)。
光熱電站采用分層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖6所示，DCS系統(tǒng)用于整個(gè)電廠的控制，而鏡場(chǎng)控制系統(tǒng)則采用一種分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持多達(dá)10萬(wàn)臺(tái)日光鏡，約有60萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。加上常規(guī)控制系統(tǒng)的2萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，總計(jì)達(dá)到62萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，這可以覆蓋超過(guò)300萬(wàn)平方米的聚光面積，年發(fā)電量可達(dá)10億度電。此外，系統(tǒng)還包括氣象檢測(cè)和校正系統(tǒng)。氣象檢測(cè)系統(tǒng)用于制定云策略，以最大程度地提高太陽(yáng)光的利用效率，并監(jiān)測(cè)大風(fēng)等惡劣天氣條件，確保設(shè)備安全運(yùn)行。校正系統(tǒng)采用自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)，使安裝過(guò)程中的精度要求降低，而后使用校正軟件和數(shù)碼相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。這種自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)大幅提高了校正過(guò)程的效率，避免了大量的人工干預(yù)。
圖6 塔式光熱電站系統(tǒng)架構(gòu)
塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的軟件可以分為多個(gè)類別，包括高精度校正系統(tǒng)軟件、監(jiān)控系統(tǒng)軟件、云檢測(cè)軟件、仿真培訓(xùn)軟件和運(yùn)營(yíng)優(yōu)化平臺(tái)軟件。這些軟件的功能包括鏡場(chǎng)管理、能量管理、氣象監(jiān)控與預(yù)測(cè)、操作培訓(xùn)、運(yùn)行優(yōu)化和性能分析。當(dāng)前的系統(tǒng)在精度方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1.65mrad，滿足了面積達(dá)到300萬(wàn)平方米的鏡場(chǎng)需求。每天可以校準(zhǔn)5000臺(tái)的定日鏡，其對(duì)定日鏡利用率的影響在1%以內(nèi)。
圖7展示了監(jiān)控軟件不同的鏡子狀態(tài)。吸熱器在光熱發(fā)電中扮演著核心角色，它需要在高溫、高熱應(yīng)力和溫度迅速變化的情況下確保安全，并提高吸熱器的吸熱效率，減少能量和光線的浪費(fèi)。目前存在大約15%的能量和光線浪費(fèi)，主要是由多雨的天氣引起的。每天太陽(yáng)落山時(shí)，可能會(huì)發(fā)生各種意外情況，最常見(jiàn)的情況是管道堵塞，因?yàn)槟壳暗墓艿老鄬?duì)較細(xì)，大約只有2厘米不到，太陽(yáng)落山時(shí)能量密度較低，熔鹽的粘度較大，而溫度較低，這使得一小部分鹽可能會(huì)進(jìn)入吸熱管道內(nèi)，在第二天的預(yù)熱過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致堵塞。監(jiān)控軟件可以自動(dòng)識(shí)別管道堵塞的位置，然后自動(dòng)地進(jìn)行化鹽的處理，逐漸提高能量效率，減少對(duì)發(fā)電量的影響。
圖7 監(jiān)控系統(tǒng)軟件
云預(yù)測(cè)系統(tǒng)在多云天氣下提高發(fā)電量方面發(fā)揮著非常重要的作用，沒(méi)有云預(yù)測(cè)系統(tǒng)，即使使用出色的軟件也無(wú)濟(jì)于事。此外，還有仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，用于培訓(xùn)操作員。運(yùn)營(yíng)優(yōu)化平臺(tái)軟件包括運(yùn)營(yíng)分析功能、設(shè)備診斷功能和操作考核功能。操作員的運(yùn)行水平與發(fā)電量之間存在著很大的關(guān)聯(lián)，因此需要一種有效的考核軟件來(lái)評(píng)估他們每天的運(yùn)行表現(xiàn)，三種軟件的可視化界面如圖8所示。
圖8 云預(yù)測(cè)、仿真、運(yùn)營(yíng)軟件
四、應(yīng)用情況介紹
圖9展示了中國(guó)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目——青海中控德令哈50MW項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目于2016年啟動(dòng)，2018年按計(jì)劃成功并網(wǎng)發(fā)電。到目前為止，它是全球新一代光熱發(fā)電技術(shù)路線中的第一個(gè)，也是唯一一個(gè)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的項(xiàng)目。在2020年2月新冠疫情最嚴(yán)重時(shí)，它連續(xù)13天不停機(jī)發(fā)電，表現(xiàn)出其在應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)方面的卓越能力。
圖9 青海中控德令哈50MW項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)
相對(duì)于光伏技術(shù)，雖然可勝技術(shù)在光熱發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展較晚，存在一些技術(shù)尚不成熟的問(wèn)題，但目前已成為全球唯一一家業(yè)績(jī)超過(guò)1GW的第二代光熱發(fā)電技術(shù)提供商，總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到1.26GW。此外，中標(biāo)率也非常可觀，上半年超過(guò)70%，年均達(dá)到60%左右，如圖10所示，這顯示了光熱發(fā)電在市場(chǎng)的受歡迎程度。
圖10 項(xiàng)目業(yè)績(jī)
光熱發(fā)電技術(shù)對(duì)于建設(shè)高比例的可再生能源電力系統(tǒng)、確保電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，而塔式太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)憑借其高效率和良好的經(jīng)濟(jì)性被認(rèn)為是最有前景的光熱發(fā)電技術(shù)。在這一領(lǐng)域中，控制系統(tǒng)扮演著核心角色，可勝技術(shù)研發(fā)的新一代光熱發(fā)電控制軟件系統(tǒng)已成功應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模定日鏡場(chǎng)的集群控制，確保電站的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)提高電站的發(fā)電效率。這一系統(tǒng)為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了關(guān)鍵支持，有望推動(dòng)清潔能源的發(fā)展和碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
*本文根據(jù)作者在2023國(guó)家工業(yè)軟件大會(huì)上所作報(bào)告速記整理而成
