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2022年7月28-29日，由(you)CSPPLAZA主辦(ban)的(de)“2022中國風(feng)光(guang)熱互補新能源(yuan)基(ji)地(di)開發大會”在古(gu)都西安順利舉行(xing)，我(wo)(wo)司作為贊助單(dan)位參加了(le)本次大會，并且我(wo)(wo)司俞(yu)科總(zong)經理接受(shou)了(le)主辦(ban)方的(de)專訪(fang)，就(jiu)槽(cao)式光(guang)熱技(ji)術進行(xing)了(le)深入解(jie)讀(du)。

01 當前(qian)的(de)光熱發(fa)電產業解讀(du)

當前(qian)，光(guang)熱(re)儲能發電技術路徑(jing)在(zai)提升電力系(xi)統調節能力，保障風電光(guang)伏(fu)的高(gao)比例消納方面的(de)價值正愈加凸(tu)顯，正在得到國(guo)家主管部門的(de)持續關注并獲得政策上的(de)不斷支持。

通過國(guo)家首批光(guang)熱(re)示(shi)范(fan)項目的建設(she)和投產，中(zhong)國(guo)自(zi)主的光(guang)熱(re)發(fa)電產業鏈(lian)已經初(chu)步建立，勘察設(she)計(ji)及工程建設(she)經驗(yan)得到了積累，一批光(guang)熱(re)發(fa)電領域的國(guo)家標準(zhun)和IEC標準(zhun)已經發(fa)布(bu)，目前(qian)投產(chan)的(de)9個光(guang)熱發(fa)電項目也積累了(le)數(shu)年的(de)運行維(wei)護經(jing)驗，已經(jing)具備大規(gui)模開發(fa)建設光(guang)熱儲能(neng)電站的(de)能(neng)力。

當(dang)然，由于(yu)近兩(liang)年國(guo)內光熱發(fa)電市場有些停(ting)滯，整個(ge)行(xing)業在裝(zhuang)備制造產業規模化(hua)發(fa)展(zhan)、新技(ji)術迭代應用等(deng)領域也面臨(lin)一些困難。

但困難只是暫時的，雙碳戰(zhan)略的(de)發布給了(le)光熱發電產業(ye)一個大(da)的(de)契機(ji)，在大(da)規(gui)模儲能(neng)調峰(feng)和規(gui)模化替代燃煤鍋(guo)爐等應用場景給出了(le)廣闊的(de)市場空間，風光大(da)基地配(pei)套光熱項目規(gui)劃(hua)的(de)不斷推進，也大(da)大(da)增強了(le)整個行業(ye)的(de)發展信(xin)心(xin)和業(ye)內企業(ye)加大(da)投入的(de)決心(xin)。

02 內蒙古烏拉特中旗

100MW槽式項目運行情況解讀

該項目(mu)于2021年6月(yue)完(wan)成(cheng)化鹽(yan)工作，7月(yue)底完成多島聯合調試后實現了全(quan)面投運。

2021年(nian)，是一個上半年鏡場單獨發電和下半年多島聯合調試的(de)試運(yun)行年度，全年利(li)用小(xiao)時數達到(dao)了2107.9小(xiao)時。

2022年(nian)1月份(fen)，電站停機檢(jian)修并進行了消缺(que)改造。今年(nian)第二季度利用小時數超過1200小時，其中6月5日(ri)(ri)達到了單(dan)日(ri)(ri)最高發(fa)電量2192MWh，6月5日(ri)(ri)-6月14日(ri)(ri)的連續不停(ting)機發電(dian)期(qi)間(jian)10天累計發電(dian)量達到(dao)19464MWh。

從全面(mian)投運到(dao)目前為止的(de)運行(xing)(xing)(xing)情況看(kan)，我司槽(cao)式集(ji)熱(re)場的(de)運行(xing)(xing)(xing)效(xiao)率超出當初70%的(de)設(she)計(ji)點(dian)指標，項目使用的(de)單缸再熱(re)汽輪機的(de)運行(xing)(xing)(xing)效(xiao)率也超出38.23%的(de)設(she)計(ji)點(dian)效(xiao)率，整(zheng)個電站的(de)運行(xing)(xing)(xing)數據(ju)表明，實際(ji)光電效(xiao)率已經大(da)幅(fu)突破當初設(she)計(ji)點(dian)26.76%的(de)指標。

同時值(zhi)得強調的(de)是，我(wo)司參建的(de)集(ji)熱(re)場實(shi)現了(le)高溫真空(kong)集(ji)熱(re)管、聚光(guang)集(ji)熱(re)器、反射鏡、跟蹤驅(qu)動系統、旋轉接頭(tou)保溫外殼等關鍵部(bu)件的(de)100%國產化，帶(dai)動了(le)一批產業(ye)鏈(lian)(lian)上下游合作企業(ye)，圓(yuan)滿完成了(le)當初國家(jia)主管部(bu)門“通過示范(fan)項目建設，形(xing)成國內光(guang)熱(re)設備制(zhi)造產業(ye)鏈(lian)(lian)”的(de)示范(fan)目標。

03

槽式(shi)電站的(de)冬季出(chu)力低的解讀

此前(qian)全(quan)球的(de)光熱電站建(jian)設都在(zai)較低的(de)緯度，集熱場通常都采用南北軸(zhou)布置，在(zai)低緯度情況(kuang)下，季節差異還不(bu)是(shi)太大。

但烏拉特100MW槽(cao)式(shi)(shi)電站是全(quan)球(qiu)最高(gao)緯度的槽(cao)式(shi)(shi)電站，采用南北(bei)軸布置雖(sui)然(ran)總(zong)發電量較高(gao)，但確(que)實存在冬(dong)季出力(li)較低(di)的情(qing)況(kuang)，也造成(cheng)儲熱(re)系統全(quan)年平均利(li)用率較低(di)，集熱(re)場在高(gao)出力(li)季節(jie)棄(qi)熱較多的現(xian)象。

首批示范項目(mu)當時主要考慮驗證技術(shu)路線，驗證國產化裝(zhuang)備性(xing)能(neng)，確實沒考慮到平衡季(ji)節出力(li)差異(yi)的問題。

而在我司最新設(she)(she)計(ji)的(de)電站方案中(zhong)，根據(ju)項目緯度、當地DNI和風(feng)力玫(mei)瑰圖的(de)情況，對(dui)集熱場的(de)布置進行優化設(she)(she)計(ji)，采用(yong)以東西軸(zhou)為主的布置方式(shi)，以(yi)此平(ping)衡各月度(du)熱輸出差異，同時可以優化(hua)儲熱(re)罐容(rong)量和利用率(lv)，且采(cai)用東西(xi)軸布置后(hou)回路的遮擋(dang)減(jian)少(shao)，回路間(jian)距得(de)以縮減(jian)并減(jian)少(shao)母管長(chang)度(du)，槽式集熱(re)場的占(zhan)地(di)面積將減(jian)少(shao)20%以上，從而降(jiang)低(di)電(dian)站初投資(zi)。

同(tong)時，對應電(dian)網不同(tong)月度的實際需求，可(ke)以采用南北軸和東(dong)西(xi)軸配比布置的方案，對電(dian)網在枯風期(qi)、枯水期(qi)的發電量需(xu)求進行(xing)定(ding)向(xiang)優(you)化。因此冬(dong)季出力低只是槽式電(dian)站采用南北軸布(bu)置在(zai)高緯度地區帶來的一(yi)個現(xian)象。目前，我司技術(shu)部門(men)在(zai)設(she)計(ji)過程中完全(quan)可以(yi)解(jie)決冬季設(she)計(ji)出力低的(de)問(wen)題。

04 槽式光熱技術后(hou)續的(de)發展方向和降本空(kong)間的(de)解讀

槽式光熱(re)儲(chu)(chu)能電站包括集(ji)熱(re)場(chang)系統(tong)(tong)、儲(chu)(chu)換熱(re)系統(tong)(tong)、常(chang)規(gui)島(dao)系統三大組成部分：

首先是集(ji)熱(re)場系統：示范電站采用的是5.77米開(kai)口槽(cao)式集(ji)熱(re)器，陣列輸出功率是2MWt，而未(wei)來的槽(cao)式集熱器陣列的開口(kou)將(jiang)大于8米，設計功率將(jiang)超過4.5MWt，同等(deng)規模電站的集熱器陣列數量將(jiang)大幅減少，土建基礎、管(guan)道閥門、控制系統、現(xian)場安裝等成(cheng)本均大幅下降(jiang)，集熱器(qi)模塊(kuai)反射面積更(geng)大、集熱管功率更(geng)高(gao)。

其次是傳(chuan)儲熱系(xi)統：我司正在測試的新型硅基導熱介(jie)質(zhi)、低凝固(gu)點(dian)融鹽等新材(cai)料新介質，將進一步(bu)提升儲熱系(xi)統的能量(liang)密度30%-60%，大幅降(jiang)低現有儲熱系(xi)統和融鹽的成本(ben)。

最后(hou)是(shi)常規(gui)島系(xi)統：由(you)于槽式集熱器(qi)陣列是模塊(kuai)化布置(zhi)，更大的鏡(jing)場(chang)部署規模不會降低光學效(xiao)率，我司結合大功(gong)率槽式集(ji)熱器和新型傳熱(re)介(jie)質技術的(de)單機600MW槽式(shi)光熱(re)儲能調峰電站設計方案已經完(wan)成論證(zheng)，單機600MW的(de)常規(gui)島可以大(da)幅降千瓦造價(jia)并提高汽輪機參(can)數，這個(ge)等同于(yu)火電行(xing)業的(de)發展(zhan)和降本路徑。

在技術降本的同(tong)時，裝(zhuang)備制(zhi)造領域的產業化、規模(mo)化降本也(ye)很重要。槽(cao)式(shi)光(guang)熱技術的高溫真空集熱管(guan)、拋物面反射鏡、聚(ju)光(guang)器支架、液壓驅動器等(deng)核心部件是(shi)標準產品，除了集熱場回路(lu)數量根據各(ge)項目需求(qiu)不(bu)同(tong)有所(suo)變(bian)化(hua)，全球的(de)(de)槽式電站(zhan)也基本(ben)(ben)是標準化(hua)的(de)(de)設(she)計，在規(gui)模的(de)(de)支撐下生(sheng)產制造成本(ben)(ben)有較大的(de)(de)下降空間。

未來槽式核心(xin)部件(jian)產品將走(zou)向大(da)口徑長(chang)尺寸、大(da)幅面雙玻復合，槽式(shi)聚(ju)光器在分散式(shi)驅(qu)動、聚(ju)光模塊載荷(he)均化(hua)、空間結構設計等多方向的優化(hua)降本路徑也很明確，需要的只(zhi)是加大(da)科研(yan)和產業化(hua)投入。

由于光(guang)熱(re)(re)電站的(de)建(jian)設周(zhou)期要(yao)兩三年，光(guang)熱(re)(re)行業(ye)的(de)降本(ben)(ben)會呈現(xian)階梯式下(xia)(xia)降，并且需要(yao)有整裝開(kai)發(fa)的(de)建(jian)設規模來支(zhi)撐光(guang)熱(re)(re)產業(ye)的(de)規模化降本(ben)(ben)，我們預計，可見的(de)技術(shu)和產業(ye)路徑完全(quan)可以推動光(guang)熱(re)(re)發(fa)電度電成本(ben)(ben)下(xia)(xia)將到0.4元(yuan)以下(xia)(xia)。

05 單機600MW槽(cao)式光(guang)熱儲能調峰電站(zhan)設計方案的解讀(du)

該(gai)方案是我(wo)司在探索(suo)光熱電站最(zui)大單機(ji)規模(mo)可行(xing)性的一(yi)個階段(duan)性成(cheng)果(guo)。該(gai)設計方案針對大規模(mo)調峰的調度方式，即白(bai)天時段(duan)光熱電站只(zhi)負責收集太陽能儲(chu)存熱量，期間不出力，讓峰給(gei)光(guang)(guang)伏。下午(wu)約4點(dian)開始光(guang)(guang)熱(re)機(ji)組啟動并快(kuai)速(su)達到(dao)滿負荷出力，一直持續至(zhi)(zhi)晚(wan)上約11點(dian)，滿負荷運行時(shi)間約6-7小時(shi)。之后光(guang)(guang)熱(re)機(ji)組負荷逐步降至(zhi)(zhi)零，脫網不出力，只保持旋轉備用狀態，直到(dao)第(di)二天下午(wu)4點(dian)，如此(ci)循環反復。簡而(er)言之，光(guang)(guang)熱(re)機(ji)組負責作(zuo)為晚(wan)高峰時(shi)段的(de)支撐電源。

該(gai)方案采用(yong)(yong)開口大(da)(da)于8米的槽式集熱器，以大(da)(da)幅降(jiang)低土建、管道、控(kong)制(zhi)系(xi)統和現場(chang)安裝的單位功率(lv)(lv)成本；采用(yong)(yong)管徑(jing)為90mm的集熱管，以減少單個回路的流動壓降(jiang)，降(jiang)低主循(xun)環(huan)泵的揚程要(yao)求；采用(yong)(yong)東西軸布置方式，以最大(da)(da)限度(du)平衡(heng)全(quan)年(nian)各(ge)月(yue)度(du)的熱輸出差異(yi)，并提(ti)高儲能系(xi)統在各(ge)月(yue)份(fen)的設備(bei)利用(yong)(yong)率(lv)(lv)；采用(yong)(yong)新一代(dai)寬溫硅(gui)油作為傳熱工質，免除冬季和(he)晚間的(de)防凝需求；采(cai)用解耦工(gong)藝流程，將(jiang)(jiang)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)儲(chu)熱(re)(re)(re)和放熱(re)(re)(re)發(fa)電環節進(jin)行(xing)(xing)解耦，滿(man)足“白(bai)天(tian)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)、晚間發(fa)電”的(de)調度(du)方式；采(cai)用“平行(xing)(xing)鏡場”設計理念，將(jiang)(jiang)集(ji)(ji)熱(re)(re)(re)場分(fen)為平行(xing)(xing)運行(xing)(xing)的(de)兩部分(fen)，分(fen)別換(huan)熱(re)(re)(re)至(zhi)熔(rong)鹽系(xi)統(tong)儲(chu)熱(re)(re)(re)，在發(fa)電時再匯合進(jin)入一套SGS系(xi)統(tong)，從而避(bi)免(mian)導熱(re)(re)(re)油(you)系(xi)統(tong)最大管徑的(de)限制。

以烏拉特(te)中(zhong)旗海(hai)流圖的(de)氣象條(tiao)件和(he)場址條(tiao)件為(wei)例，該單(dan)機(ji)600MW槽式電站的(de)集熱面(mian)積(ji)約(yue)為(wei)385萬㎡，占地約(yue)15000畝，儲熱時(shi)(shi)長8小時(shi)(shi)，儲熱容(rong)量12000 MWh。電站設計(ji)(ji)(ji)年(nian)(nian)發電能(neng)力為(wei)1993小時(shi)(shi)，按(an)照上述大(da)規模(mo)調峰的調度方(fang)式(shi)運行時(shi)(shi)，電站年(nian)(nian)利用小時(shi)(shi)數約(yue)為(wei)1700小時(shi)(shi)，全年(nian)(nian)晚(wan)(wan)高峰覆(fu)蓋(gai)率為(wei)72%（以(yi)平(ping)均(jun)每天晚(wan)(wan)高峰時(shi)(shi)長6.5小時(shi)(shi)計(ji)(ji)(ji)），很(hen)好地滿(man)足大(da)規模(mo)調峰的調度方(fang)式(shi)。目前該設計(ji)(ji)(ji)方(fang)案(an)已(yi)經(jing)完成(cheng)概念(nian)設計(ji)(ji)(ji)，后續(xu)可進(jin)(jin)一(yi)步結合邊界條件的細節進(jin)(jin)行初步和詳(xiang)細設計。

06 力薦開(kai)發商選擇(ze)槽式技術

眾所周(zhou)知(zhi)央企(qi)現已成為風光(guang)大基地項目開發的主力軍，并且央企對項(xiang)目(mu)的可(ke)(ke)行性(xing)評估，特(te)別是經濟性(xing)、可(ke)(ke)靠性(xing)評估是非常審慎的。槽式技術(shu)是經過最多已投運項(xiang)目(mu)（全球超5GW運(yun)行裝機）實踐檢驗的(de)、最(zui)可靠、最(zui)成熟、最(zui)穩(wen)定、最(zui)高效的(de)光(guang)熱發電技術，烏拉特100MW項目以115萬(wan)平米的(de)集熱(re)面積(ji)，2022年（含(han)檢(jian)修期）總發電(dian)量(liang)預計(ji)將突破3.5億(yi)度，在(zai)如此高緯度情況下(xia)運行的(de)總光電(dian)效率給國際國內市場提供了充分證明。

當前國家推進的(de)戈壁(bi)沙(sha)漠風(feng)光(guang)大(da)基地，普遍存在風(feng)大(da)、沙(sha)塵的(de)氣(qi)候特點(dian)，槽式技(ji)術抗風(feng)運(yun)行精度高，反射光(guang)程損失(shi)小(xiao)，光(guang)熱轉化效率高，電站總(zong)效率提升空間大(da)，電站調試周期短(duan)的(de)優勢可以充分發揮。