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追光逐日:Endress+Hauser精准测量技术赋能聚光太阳能发电厂

提供可靠测量和智能解决方案,实现高效、安全和可持续的太阳能热发电

一座在西班牙塞维利亚附近运营的聚光太阳能发电厂
简介

迈向可持续发展的新征程

随着全球能源格局的不断演变,以及能源需求的持续增长,聚光太阳能(CSP)为构建更可持续的未来开辟了一条充满希望的道路。通过采集太阳能并将其转化为热能,CSP技术使大规模清洁发电成为可能。

如今,最成熟的CSP技术包括槽式光热发电系统、太阳能发电塔和线性菲涅尔反射器(LFR),这些技术均使用反射镜将阳光聚焦到接收器上。收集的热量用于产生蒸汽,驱动蒸汽轮机(STG)发电。借助使用熔盐等传热介质进行热能储存的冷热储罐(TES),CSP发电厂在日落后仍可发电。

关键点

TES could triple in size by 2030

The global market for thermal energy storage (TES) could triple in size by 2030, growing from gigawatt-hours (GWh) of installed capacity in 2019 to over 800 GWh within a decade.

源文: IRENA

CSP发电厂中的Proline Prosonic P 500 HT ©Endress+Hauser
洞察

传热流体流量测量

精准的流量测量对于CSP发电厂中的热能传输至关重要。而这一过程也伴随着独特挑战,尤其是在测量导热油或熔盐等传热流体时,由于这些介质在极端温度条件下使用,使得传统流量计难以可靠工作。导热油系统的工作温度通常高达400°C (752 °F),而熔盐系统的工作温度更是超过550 °C (1,022 °F)。此外,导热油具备低电导率和中等粘度;而熔盐(尤其是硝酸钠和硝酸钾等混合物)具备强腐蚀性,并且在温度低于220 °C (428 °F)时容易发生固化,如果在高温条件下不能妥善维护,可能导致堵塞及设备损坏。

我们掌握专业知识

此类严苛工况对仪表提出了极高要求,因为高温和温度循环会导致材料老化和影响传感器性能,并且需要采取特殊的隔热措施。此外,两种流体的特性可能随时间推移发生变化,这进一步增加了精准流量测量的难度。超声波流量计能够有效解决这些问题,即使在恶劣工况下也能确保精确测量,从而减少能量损失并提高传热效率。

  • 系统可以做到完全隔热
  • 安装无需中断正在执行的操作,也无需使用起重机
  • Proline Prosonic P 500 HT能够在DN 50...600 (2" - 24")口径的金属管道上进行非侵入式安装,显著降低高温腐蚀性环境中的风险
  • 通过声速监测及早发现流体劣化,提升系统安全性和可用性
  • 支持实时诊断,提升系统可靠性和延长正常运行时间
  • 允许使用短前后直管段,无压降
从高空俯瞰聚光太阳能发电厂及接收器 ©Endress+Hauser
洞察

储罐中的温度测量

熔盐储罐中的温度测量对于CSP发电厂的安全高效运行至关重要。鉴于储罐尺寸上的差异、550 °C (1’022 °F)以上的高温环境以及腐蚀性工况,工厂需要采用坚固耐用且设计灵活的热电偶。传感器通常安装在多个高度上,以监测热分层现象,通过伴热和保温措施防止介质固化,确保系统长期可靠运行。

我们掌握专业知识

Endress+Hauser提供功能全面的系统,可在三个关键位置同时监测温度:罐内壁、罐底和储热容器内的熔盐介质,确保在能源转换过程中实现高操作安全性和可靠性。

  • iTHERM MultiSens Flex TMS01确保沿储罐内表面/内壁监测温度梯度,从而保护储罐结构、防止熔盐固化并控制传热过程。多点温度计在狭窄的罐底区域也能可靠进行温度监测,避免出现机械损坏(例如混凝土破裂)
  • iTHERM MultiSens Bundle TMS31通过监测储罐内不同高度的温度,实现熔盐温度精确测量,从而确定熔盐储热系统的能量储量和荷电状态,并支持过程控制
聚光太阳能发电厂鸟瞰图 ©Endress+Hauser
洞察

CSP中的液位测量

极端温度介质强腐蚀性固化风险的影响,熔盐系统的液位测量在技术上极具挑战性。凭借稳健的设计和先进的技术,在热盐罐和集管系统中进行可靠监测至关重要。确保正确液位对于CSP发电厂中的操作安全和储能容量至关重要,因为接收器中的熔盐在聚集的日光下会迅速升温。进出口缓冲罐中的实时液位测量可避免接收器过热或烧坏,而针对储热罐和HTF油罐的精确监测则可确保整个过程的稳定性。

我们掌握专业知识

Endress+Hauser的非接触式雷达液位计可在熔盐储罐和HTF油罐中可进行精准可靠的液位测量,从而保障操作安全、优化储能容量并提高工厂效率和可靠性。

  • Micropilot FMR62B 80GHz雷达液位计可选高温型号(工作温度高达450 °C ( 842 °F),搭配隔热垫片可适应更高温度),不受压力和温度波动影响
  • 采用80 GHz技术,具有窄波束角,可有效减少内部障碍物产生的干扰
  • 相关解决方案遵循IEC 61508标准设计,具有高安全性
远距离拍摄的聚光太阳能发电厂 ©Endress+Hauser
洞察

接收器内的温度测量

传热流体(HTF)系统构成了CSP发电厂的支柱,用于将太阳能集热器中的热量传递至蒸汽生成系统(SGS)。连续温度监测对于确保理想热交换效率和防止设备过热至关重要,从而避免设备损坏和效能下降。在太阳能塔式发电厂中,聚光辐射可使接收器表面温度升至约1,000 °C (1,832 °F),实际限值取决于HTF介质。无论采用何种CSP技术,在接收器表面及HTF(例如接收器管中的导热油或熔盐)内部进行精确温度测量,对于系统效率和操作安全都至关重要。

我们掌握专业知识

Endress+Hauser为CSP发电厂的HTF提供高精度、高可靠性且经应用验证的温度测量解决方案,确保热交换稳定性、防止设备过热,并显著提升设备可用性和效率。

  • iTHERM CableLine TSC310可在接收器表面直接进行可靠精准的温度测量,确保在极端高温工况下进行精确监测,实现最优的能量吸收和系统安全性
  • iTHERM ModuLine TM111在严苛的CSP工况下可靠测量吸热器管壁的HTF温度,保障系统稳定运行、提升热交换效率以及防止设备过热
洞察

通过优化水/蒸汽循环保证安全与效率

在热电厂的水/蒸汽循环系统中,持续水质监测与精确液位测量对操作安全、效率及长期可靠性至关重要。这同样适用于依赖朗肯循环进行蒸汽制备的CSP发电厂。蒸汽发生系统(SGS)将高温传热油(HTF)或熔盐热量传递至给水,从而产生驱动汽轮发电机组(STG)的蒸汽。对这些过程进行可靠监测与控制,对于更大程度减少热力学损失、提升能源产出以及防止非计划停机至关重要。

我们掌握专业知识

我们的给水制备和水/蒸汽循环管理综合性解决方案具有显著优势。

  • 对蒸发器、预热器、再热器及高压加热器进行精确液位测量,保证高安全性
  • 通过SWAS(汽水分析系统)优化水质与连续监测,提升运行效率;借助性能稳健的仪表以及先进的关键过程参数监测系统,确保运行可靠性。
  • 这些措施确保整个朗肯循环不仅高效运行,还兼具安全性与可持续性,为厂方提升可用性并降低运营成本。

优化汽水循环系统中的液位测量

蒸汽可实现能量传递,但蒸汽带水会损害汽轮机,影响机组安全运行。查看如何优化汽水循环系统的整体运营成本。

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汽水取样系统(SWAS)高效可靠监测水质

腐蚀和结垢对汽水取样系统的危害巨大。因此,您需要一个可靠的解决方案,保证电厂用水的水质。

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关键要点

我们的产品组合

Endress+Hauser凭借专为CSP发电厂独特挑战量身定制的可靠测量设备和解决方案,全力支持向大规模太阳能发电的转型。从集热场到储热系统,再到蒸汽生成,我们的仪表能够确保系统安全稳定高效运行,为太阳能项目的长期成功贡献力量。

  • 提供适配的测量设备与专业技术,一站式支持分布式能源供应与可再生能源发电
  • 久经验证的CSP技术与解决方案,全面保障安全性、可靠性与高效率
  • 丰富的专业经验,在极端工况下实现精准可靠测量
  • 采用Heartbeat Technology心跳技术提升系统性能,降低运营成本:提供持续自诊断能力,并在需要干预时提醒用户

尾注

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