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適宜的技術(shù)方案是打開(kāi)中國(guó)太陽(yáng)能EOR市場(chǎng)的關(guān)鍵

發(fā)布者：CSPPLAZA | 來(lái)源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評(píng)論 | 8099查看 | 2014-10-17 18:54:00

　　中國(guó)太陽(yáng)能EOR市場(chǎng)需要什么樣的光熱技術(shù)？這個(gè)問(wèn)題目前光熱行業(yè)可能還沒(méi)有人能給出一個(gè)準(zhǔn)確的答案。光熱行業(yè)整體對(duì)稠油的開(kāi)采了解甚少，對(duì)國(guó)內(nèi)油田的特點(diǎn)也僅是略知皮毛。而在開(kāi)發(fā)這一市場(chǎng)之前，光熱行業(yè)必須認(rèn)識(shí)到的是，現(xiàn)有的傳統(tǒng)集熱技術(shù)并不能照搬復(fù)制用于太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，究竟如何改進(jìn)，還需行業(yè)對(duì)此進(jìn)行深入的調(diào)研。

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：美國(guó)光熱技術(shù)輔助石油開(kāi)采領(lǐng)先企業(yè)GlassPoint是目前致力于太陽(yáng)能EOR市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)先公司，其于2013年5月21日在阿曼建成了中東地區(qū)首個(gè)太陽(yáng)能EOR示范項(xiàng)目并取得成功，并借此推動(dòng)了其在中東市場(chǎng)更多類(lèi)似項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

　　國(guó)內(nèi)部分光熱技術(shù)企業(yè)著眼于中國(guó)的EOR市場(chǎng)，也在嘗試開(kāi)發(fā)這一市場(chǎng)。要開(kāi)發(fā)一個(gè)新的市場(chǎng)，首先需要解決的是技術(shù)方案的問(wèn)題，太陽(yáng)能EOR的核心在于利用聚光集熱技術(shù)生產(chǎn)出高壓適溫的蒸汽，這與光熱發(fā)電的集熱技術(shù)類(lèi)似，但又有一些不同之處。

　　同時(shí)，光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性目前來(lái)看需要和光伏發(fā)電相競(jìng)爭(zhēng)，而光熱EOR的經(jīng)濟(jì)性需要與常見(jiàn)的天然氣EOR的經(jīng)濟(jì)性相競(jìng)爭(zhēng)，其對(duì)成本的控制會(huì)更加嚴(yán)格。這些不同之處決定了，將目前常見(jiàn)的光熱發(fā)電集熱技術(shù)復(fù)制至太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目中并不一定就具備經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性。

　　因此，如果一個(gè)企業(yè)掌握了光熱發(fā)電或中高溫?zé)崂玫募療釄?chǎng)技術(shù)，還不能說(shuō)這家企業(yè)就具備了光熱EOR的技術(shù)能力。我們需要根據(jù)中國(guó)稠油油田的特點(diǎn)，以及油田業(yè)主對(duì)經(jīng)濟(jì)性的客觀要求，開(kāi)發(fā)適宜的技術(shù)方案。

　　一般而言，我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考量技術(shù)方案的設(shè)計(jì)。首先，占地面積。油田并非荒漠，其土地價(jià)值相對(duì)光熱電站的開(kāi)發(fā)用地寶貴的多，油田所在地不可能拿出大量的土地面積來(lái)滿(mǎn)足大型光場(chǎng)的建設(shè)需求，這可能是太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目面對(duì)的一個(gè)難以解決的根本難題，光場(chǎng)天生需要大量的占地面積來(lái)將分散的陽(yáng)光匯集。GlassPoint的阿曼項(xiàng)目熱功率為7MWth，每小時(shí)可產(chǎn)蒸汽10余噸，日產(chǎn)蒸汽平均為50噸，但占地面積約4英畝（合16187平方米），而采用傳統(tǒng)的天然氣鍋爐對(duì)占地面積的要求相對(duì)而言幾乎可以忽略不計(jì)。因此，太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目的集熱場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)向緊湊型發(fā)展，盡可能地少占用土地面積。

　　第二，蒸汽參數(shù)需求。EOR項(xiàng)目對(duì)蒸汽的需求并非溫度越高越好，過(guò)高的蒸汽溫度反而不利于石油的萃取，適宜的蒸汽溫度約在300攝氏度左右即可，但其對(duì)壓力的要求很高，越大的壓力越容易打入地下油井。這決定了采用高聚光比的塔式集熱技術(shù)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目并不適合，BrightSource早在2011年就和Chevron合作建設(shè)了全球最大的29MWth的塔式CSP輔助石油萃取項(xiàng)目，但此后其并未開(kāi)發(fā)新的塔式EOR項(xiàng)目。采用槽式或菲涅爾集熱技術(shù)應(yīng)是較為理想的EOR技術(shù)選擇。但常見(jiàn)的槽式或菲涅爾集熱技術(shù)應(yīng)用于EOR領(lǐng)域還需要進(jìn)一步改進(jìn)。GlassPoint以槽式技術(shù)為方向，結(jié)合沙漠地區(qū)的氣候特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了“Enclosed Trough”集熱器，即封閉型槽式集熱器，與傳統(tǒng)的光熱發(fā)電用槽式集熱器有很大不同。

　　其采用的集熱場(chǎng)設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是將太陽(yáng)能集熱器置于一個(gè)類(lèi)似于玻璃溫室的結(jié)構(gòu)中，即上述的封閉型槽式集熱器，溫室里保持著高于外界的空氣壓力，因此沒(méi)有灰塵進(jìn)入，以抵抗外部大風(fēng)、沙塵等環(huán)境條件對(duì)集熱器的影響。這將保證集熱器不會(huì)受到外界惡劣環(huán)境天氣條件的影響，如中東地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的沙塵暴等氣候條件。

圖1：阿曼太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目全景（類(lèi)似于一個(gè)玻璃溫室結(jié)構(gòu)）

　　同時(shí)，這也是出于經(jīng)濟(jì)性考慮的一種選擇。相對(duì)于槽式集熱器組件，搭建一個(gè)玻璃溫室的成本更低，雖然建設(shè)溫室相對(duì)于常見(jiàn)的槽式集熱場(chǎng)增加了溫室的搭建成本，但槽式集熱器不必像一般的集熱器那樣做的如此笨重，可以采用更加輕型、成本更加低廉的設(shè)計(jì)，相對(duì)傳統(tǒng)的槽式集熱器，GlassPoint的集熱器的重量?jī)H是其大約十分之一，成本也因之大幅削減。集熱器成本的削減完全可以抵消玻璃溫室的增建成本。

圖2 ：集熱器側(cè)/背面

　　從圖2和圖3可見(jiàn)GlassPoint輕型槽式集熱器的一大特點(diǎn)，由于采用了復(fù)合材料基板+鍍銀反射膜的反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得這種反射鏡的重量極為輕質(zhì)，僅約3Kg/平方米，大大低于常見(jiàn)的槽式玻璃反射鏡。而且由于在玻璃溫室內(nèi)，該反射鏡不需鋼化處理。

圖3：集熱器結(jié)構(gòu)

　　從圖2和圖3可見(jiàn)，反射鏡支架結(jié)構(gòu)幾乎被完全省略，槽式集熱器的反射鏡幾乎被懸空，這與常見(jiàn)的配置大型支架結(jié)構(gòu)的槽式集熱器相比，節(jié)約了大量成本。

圖4：集熱器結(jié)構(gòu)

　　另外，為了保證槽式集熱系統(tǒng)產(chǎn)出足夠壓力的蒸汽，其采用了槽式DSG的技術(shù)路線，集熱管并未采用常見(jiàn)的玻璃真空管，而采用了類(lèi)似于菲涅爾集熱技術(shù)用的鍍膜鋼管，這種鋼管可以承受更大的壓力，保證輸出蒸汽達(dá)到100bar的壓力水平。同時(shí)，由于玻璃溫室的反射等作用將造成一定的陽(yáng)光透入損失，為更大程度上聚集熱量，其反射鏡采用了7.5m的大開(kāi)口設(shè)計(jì)。

　　在跟蹤驅(qū)動(dòng)方面，GlassPoint也采用了創(chuàng)新型的設(shè)計(jì)，由于集熱器重量較輕，無(wú)需為每個(gè)集熱器配置昂貴的跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其采用整體跟蹤的方式來(lái)調(diào)節(jié)集熱器的朝向，具體通過(guò)玻璃溫室的橫梁結(jié)構(gòu)，用鋼絲將反射鏡鏡體連接，通過(guò)一套驅(qū)動(dòng)裝置拉動(dòng)鋼絲完成集熱器的朝向轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖5：自動(dòng)清洗裝置（紅圈標(biāo)示）

　　由于整個(gè)集熱場(chǎng)置于一個(gè)玻璃結(jié)構(gòu)溫室內(nèi)，對(duì)集熱場(chǎng)的清洗就變得更為簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)的拋物槽由于其形狀特殊存在自動(dòng)清洗較難實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，但這種設(shè)計(jì)僅僅需要清洗玻璃溫室即可，玻璃溫室的頂部采用屋脊型設(shè)計(jì)，以避免灰塵附著，采用簡(jiǎn)易的機(jī)器人清洗裝置，能高效率完成整個(gè)集熱場(chǎng)的清洗。圖5紅色圈內(nèi)的即為自動(dòng)清洗裝置，已經(jīng)清洗的屋頂和未清洗的屋頂對(duì)比明顯。

圖：正經(jīng)歷沙塵暴侵襲的集熱場(chǎng)

　　采用玻璃溫室的封閉型集熱場(chǎng)設(shè)計(jì)將帶來(lái)新建溫室的投資支出，但相對(duì)其帶來(lái)的諸多好處而言，這點(diǎn)額外的支出很容易就被抵消掉。上述的幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)而言之可以概括為：封閉溫室結(jié)構(gòu)＋輕型反射鏡＋鍍膜鋼管集熱＋鋼絲跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)＋自動(dòng)清洗。這種設(shè)計(jì)應(yīng)是比較適用于沙塵暴多發(fā)地區(qū)的太陽(yáng)能EOR項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

　　中國(guó)的稠油資源主要分布于遼河油田、新疆油田、勝利油田、河南油田等地，但要滿(mǎn)足“充足的可利用土地面積+充足的太陽(yáng)能輻照資源+可利用太陽(yáng)能EOR技術(shù)淺層稠油礦藏”的多重限制條件，首選的就是新疆油田，特別是當(dāng)?shù)氐臏\層稠油礦藏。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的、具有一定經(jīng)濟(jì)性的太陽(yáng)能EOR技術(shù)，是打開(kāi)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能EOR市場(chǎng)的第一步，也是最為關(guān)

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