太阳能热发电汽轮机技术特点分析与设计

覃小文 廖茹霞 魏小龙 袁晓旭 张小波 王 姗

(1.东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川618000；2.东方电气风电有限公司，四川618000)

太阳能光热发电是太阳能高温利用的主要技术形式，是太阳能利用的重要领域。现已有20个示范项目的建成、投产，可以预见，光热发电将成为继风电、光伏之后的又一可再生能源的重要应用领域，并成为推进能源供应转型的重要力量。因此，对动力循环的核心设备(汽轮机)的发展及技术特点进行研究具有重要现实意义。

1 太阳能热发电技术简介

按照聚光集热方式的不同，太阳能热发电可以分为槽式、塔式、线性菲涅尔式以及蝶式—斯特林发动机等几种型式，如图1所示。目前已商业化的太阳能热发电动力装置绝大部分都是蒸汽轮机。

图1 太阳能热发电系统

2 太阳能热发电汽轮机的技术特点

2.1 太阳能热发电对汽轮机的要求

为了适应气候多变及昼夜变化，要求光热汽轮机具备以下能力：

(1)快速启动能力；

(2)适应频繁启停和快速变负荷的能力；

(3)低负荷下连续运行的能力；

(4)高效率、长寿命、高安全可靠性；

(5)运行控制方便灵活等特点。

2.2 太阳能热发电汽轮机技术特点

2.2.1 机组结构布置

以50 MW蒸汽轮机为例，煤电汽轮机的进汽参数一般为9 MPa、550℃，而太阳能热发电汽轮机(槽式)进汽参数大约在10 MPa、385℃[1]，如图2(a)所示。为了提高效率，高压转子转速通常采用高转速(一般采用6000 r/min左右，常规为3000 r/min)，需要在高、中压转子之间设置变速箱。

图2 不同等级汽轮机组布置图

实际工程应用中，当机组容量大幅度增加或者蒸汽温度显著提高后，可采用常规单轴一次中间再热，高低压转子同转速[2]。……