在2024第十(shi)一屆中(zhong)國(guo)國(guo)際光熱(re)(re)大會暨CSPPLAZA年會期間，常州龍騰光熱(re)(re)科技股份有(you)限公司(si)總經(jing)理俞科出席會議(yi)并作主(zhu)題報告《儲熱(re)(re)型光熱(re)(re)電(dian)站產業(ye)技術發展與調峰儲能應用(yong)前(qian)景展望》。

圖：會議現場

槽式光熱的產業化發展和技術發展

從國(guo)家(jia)首(shou)批示范項目到(dao)國(guo)際典(dian)型(xing)規模(mo)化(hua)光熱電站，從國(guo)際光熱新技(ji)(ji)術發(fa)展(zhan)(zhan)再到(dao)槽(cao)式(shi)技(ji)(ji)術的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)史，俞科對槽(cao)式(shi)光熱的(de)產(chan)業化(hua)發(fa)展(zhan)(zhan)和技(ji)(ji)術發(fa)展(zhan)(zhan)進行了詳細介紹(shao)。

▍龍騰業(ye)績/國家(jia)首批光熱示范項目(mu)

烏拉特中旗10萬千瓦10小時儲(chu)(chu)熱(re)槽式(shi)電站項(xiang)目已于(yu)2021年(nian)全面投產。該項(xiang)目集(ji)熱(re)面積(ji)約115萬㎡，采(cai)用熔鹽(yan)儲(chu)(chu)熱(re)，儲(chu)(chu)熱(re)時長10小時，裝機(ji)容量(liang)100MW。

圖：烏拉特(te)中旗10萬千瓦10小時儲熱槽(cao)式電(dian)站

2021年(nian)——首(shou)個調試年(nian)度，該項目發電小(xiao)時(shi)數達(da)到了2100小(xiao)時(shi)，2022年(nian)達(da)到了3100小(xiao)時(shi)，2023年(nian)接近3300小(xiao)時(shi)，該電站目前最大單月(yue)發電量超5000萬(wan)度。

據俞科(ke)介紹，該項(xiang)(xiang)目運(yun)行期間光(guang)熱峰值效(xiao)率達(da)77.8%，汽輪機(ji)效(xiao)率達(da)41.5%，電(dian)站單月最大發電(dian)量(liang)5230萬(wan)千瓦時(shi)，2023年全(quan)年發電(dian)量(liang)3.26億千瓦時(shi)。該項(xiang)(xiang)目還是(shi)全(quan)球緯(wei)度（北(bei)緯(wei)41.5°）最高的(de)槽(cao)式(shi)光(guang)熱電(dian)站，項(xiang)(xiang)目已經連續(xu)運(yun)行滿發超過(guo)9000小時(shi)，頻(pin)繁啟停(ting)工況下至今無重大故(gu)障停(ting)機(ji)。

▍國際典(dian)型(xing)規模化(hua)光熱電(dian)站(zhan)

俞科介(jie)紹(shao)，全(quan)球光熱市(shi)場上已建成投(tou)產的槽(cao)式光熱電(dian)站總裝機達5800MW，占總光熱裝機的77%，其(qi)中單個(ge)項目裝機容量最大的是美國(guo)Solana 280MW槽(cao)式光熱電(dian)站。Solana電(dian)站于2018年左(zuo)右在美國(guo)投(tou)運，集熱面積約220萬㎡，儲熱時長(chang)6h，年發電(dian)小時數(shu)3370h。

圖(tu)：美國Solana 280MW槽式光熱電站

該(gai)(gai)項(xiang)(xiang)目技術特點：大規模槽(cao)(cao)式線(xian)聚焦集熱(re)(re)場(chang)布置(zhi)(zhi)；3X4罐成組式儲罐與換熱(re)(re)器(qi)高(gao)位布置(zhi)(zhi)；2x140MW汽輪(lun)機集中布置(zhi)(zhi)。該(gai)(gai)項(xiang)(xiang)目冷罐與熱(re)(re)罐共用一(yi)個高(gao)位布置(zhi)(zhi)的(de)換熱(re)(re)器(qi)平(ping)臺，集中布置(zhi)(zhi)換熱(re)(re)器(qi)供給兩(liang)套儲罐，在設計上(shang)可以為國內后續大型槽(cao)(cao)式光熱(re)(re)電站(zhan)借鑒。

▍國際光熱新技術發展(zhan)

俞科(ke)指出，全球范圍內對于(yu)槽式(shi)光熱發電(dian)技術的(de)探索未曾止步(bu)。

2022年(nian)初，在德國聯邦經濟事務與氣(qi)候行(xing)動部(BMWK)基(ji)金支持下，由德國宇航中心(xin)和武埃拉大學主持的HPS2先進(jin)槽式(shi)熔(rong)鹽(yan)試(shi)驗(yan)回(hui)路，采(cai)用6.77米(mi)新(xin)型大槽集熱器(qi)和兩元/三元熔(rong)鹽(yan)技(ji)術(shu)的HPS2先進(jin)槽式(shi)熔(rong)鹽(yan)示范項目(mu)投入運行(xing)。

圖：HPS2先進槽式熔鹽示(shi)范(fan)項目

2017~2021年，美(mei)(mei)國(guo)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)部(bu)支(zhi)持“SMART”項目研(yan)究，主(zhu)要針對熔鹽槽及其柔性連接(jie)進行新技術驗(yan)證。該項目參與機構包括美(mei)(mei)國(guo)可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)實(shi)驗(yan)室(shi)NREL、麥(mai)迪遜大學等。

圖：“SMART”槽(cao)式(shi)熔鹽示(shi)范項目

據悉，上(shang)述項目中的熔鹽循環(huan)槽式集(ji)熱器均采用大(da)槽設計(ji)，俞科認(ren)為，未來槽式光熱發電(dian)的降(jiang)(jiang)本路(lu)徑(jing)很可能與風電(dian)相似，單個集(ji)熱器輸出功率的增加能大(da)幅降(jiang)(jiang)低集(ji)熱場的投資造價，結合大(da)容量(liang)機組設計(ji)帶動(dong)度電(dian)成本快速(su)下降(jiang)(jiang)。

▍槽式與(yu)塔式的技(ji)術區別

俞科以50MW光(guang)熱項目為(wei)例，在緯度37.36°、年DNI為(wei)2043kwh/㎡的地(di)區，以發電量(liang)相同(tong)情況下分(fen)析了兩(liang)種不(bu)同(tong)技(ji)術(shu)路線的區別：

占地上，由(you)于槽式(shi)(shi)技(ji)術的光電總效率較(jiao)高，采用8.6米開口(kou)大(da)槽結合東西軸布置，達到同等(deng)發電量需要(yao)(yao)的集熱面(mian)積相對較(jiao)小，只要(yao)(yao)44萬㎡左(zuo)右(you)，占地面(mian)積僅需2300畝(mu)左(zuo)右(you)，可見槽式(shi)(shi)技(ji)術能大(da)幅節(jie)約土地。

此外，槽式技術抗風能力更強。以(yi)烏拉特中旗槽式電(dian)站為例，烏拉特位于(yu)高風速(su)地區，常年受沙塵暴(bao)侵襲，在(zai)沙塵暴(bao)頻繁(fan)光顧項(xiang)目(mu)的情況(kuang)下，該(gai)電(dian)站發電(dian)量逐(zhu)年攀升(sheng)，設計效率及(ji)光電(dian)轉(zhuan)化效率亦未曾衰減。

俞科表示，得益于外(wai)層玻(bo)璃罩管的真空保(bao)護及吸收(shou)涂(tu)層低發射率(lv)技術，在整個(ge)集(ji)熱(re)器運行過程中，風速不(bu)會影(ying)(ying)響(xiang)集(ji)熱(re)管的散熱(re)量，對鏡場的集(ji)熱(re)性能也并不(bu)造(zao)成影(ying)(ying)響(xiang)。

▍槽式技術發展歷史

俞科介紹，槽式光熱技術最早誕生在美國（型(xing)號為LS1、LS2），經多年發展，再(zai)到(dao)如今的標(biao)準槽。

國際(ji)上(shang)槽式集熱(re)器的技術趨勢，無論是從提高整體效率還是降低(di)單位成本(ben)的角度來看(kan)，都在朝著(zhu)更大開口尺寸(cun)的方向發展

▍龍騰光熱(re)技(ji)術發(fa)展路徑

龍騰光熱(re)專注于集(ji)熱(re)器的研發與制造

如上(shang)圖所示(shi)，第(di)一代聚(ju)光器開口為5.8米(mi)，隨著第(di)二代集熱器開口寬度增加至大(da)于8米(mi)，其光學效(xiao)率、集熱面積隨之增加，集熱管數量減少(shao)，輻射(she)面積減少(shao)，熱損降(jiang)低。

俞(yu)科透露，龍騰(teng)光熱已為(wei)后續新(xin)型集熱器(qi)的(de)(de)(de)研(yan)發做了概(gai)(gai)念設計。“14.5米的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)鏡(jing)(jing)面集熱器(qi)，基于(yu)全新(xin)概(gai)(gai)念的(de)(de)(de)大(da)幅(fu)面反(fan)射鏡(jing)(jing)技(ji)(ji)術(shu)，聚光支(zhi)架只(zhi)要固定幾片反(fan)射鏡(jing)(jing)，結(jie)構設計相(xiang)對簡單。這個技(ji)(ji)術(shu)來源于(yu)建(jian)(jian)筑行(xing)業(ye)，比如(ru)蘋果總(zong)部采用(yong)的(de)(de)(de)20米高的(de)(de)(de)落地玻璃(li)，反(fan)射鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)結(jie)構強度(du)達到(dao)建(jian)(jian)筑標準，這個技(ji)(ji)術(shu)對行(xing)業(ye)能起到(dao)革命性效果，只(zhi)是這個技(ji)(ji)術(shu)現在還非常貴，將來在光熱行(xing)業(ye)的(de)(de)(de)應用(yong)需要足夠大(da)的(de)(de)(de)鏡(jing)(jing)場面積(ji)和裝機規模來攤(tan)銷高昂的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)投資。而(er)目前的(de)(de)(de)反(fan)射鏡(jing)(jing)產業(ye)的(de)(de)(de)裝備技(ji)(ji)術(shu)可(ke)以(yi)(yi)支(zhi)撐8米多(duo)開口寬度(du)的(de)(de)(de)槽(cao)式集熱器(qi)設計，已經可(ke)以(yi)(yi)支(zhi)撐熔鹽大(da)槽(cao)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)商業(ye)化。”

龍騰ROYALTROUGH? RT86系列大槽集熱器

俞(yu)科表示，龍(long)騰ROYALTROUGH? RT86系列大槽集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)采用80~90cm左右口徑的集(ji)(ji)熱(re)(re)管，采用龍(long)騰自有專(zhuan)利——可(ke)(ke)擴展管結構(gou)連接技(ji)術(shu)（ETFH，Extensible Tube Frame Hub）構(gou)建集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)支架系統(tong)，該技(ji)術(shu)可(ke)(ke)支撐(cheng)集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)開口從8米(mi)到12米(mi)左右。

圖(tu)：龍騰RT86系列大槽集熱器(qi)示范回路(lu)

龍騰ROYALTROUGH? RT86系列大槽(cao)集熱器(qi)具體參數如(ru)下：

龍(long)騰RT86槽(cao)采用國際最先進的(de)集熱器結構設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)理念——空間(jian)框架結構，以圓管作為基本受(shou)力部件，材料利(li)(li)用率更(geng)高，更(geng)適合大(da)開口(kou)、輕量化。開發過程中，采用完(wan)(wan)全自主的(de)專(zhuan)利(li)(li)技術，確(que)保(bao)與現有專(zhuan)利(li)(li)不產生沖突；同時遵循科學(xue)、完(wan)(wan)備的(de)研發流程，覆蓋所有關鍵工作環(huan)節，形(xing)成設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)方(fang)法和設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)標準，通過全尺寸SCE加載實測變形(xing)量數(shu)據完(wan)(wan)善仿真模型，形(xing)成不同廠址的(de)精確(que)設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)優化設(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)能力。

“這意味(wei)著將來在(zai)不同(tong)風速的(de)地區進(jin)一步對RT86槽進(jin)行適(shi)應性設(she)計、結(jie)構強化或減重，有非常(chang)方便的(de)工(gong)具和數據(ju)模(mo)型，因為(wei)(wei)我們把(ba)前面(mian)(mian)的(de)實證數據(ju)和模(mo)型擬合(he)的(de)過程做完了。這型大(da)槽集(ji)(ji)熱(re)(re)器可(ke)(ke)以(yi)適(shi)配(pei)(pei)導熱(re)(re)油(you)、硅油(you)、熔鹽(yan)等工(gong)質(zhi)，回路設(she)計出口溫度(du)最高可(ke)(ke)達565℃；可(ke)(ke)以(yi)適(shi)配(pei)(pei)80、90口徑的(de)新(xin)型集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)，在(zai)配(pei)(pei)置(zhi)90集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)時，集(ji)(ji)熱(re)(re)器光學攔截率≥98%；加工(gong)方式為(wei)(wei)主要機(ji)械成型+部分焊接(jie)結(jie)構，現場(chang)裝配(pei)(pei)方式為(wei)(wei)鉚接(jie)，生(sheng)產工(gong)時減少約(yue)(yue)60%；基于ETFH技術，長尺(chi)寸部件分解為(wei)(wei)短尺(chi)寸，防腐處理(li)簡便，運輸成本降(jiang)低約(yue)(yue)35%；在(zai)與(yu)烏拉(la)特100MW項目相同(tong)設(she)計荷載(zai)條(tiao)件下，RT86集(ji)(ji)熱(re)(re)器的(de)單位面(mian)(mian)積(ji)用鋼量下降(jiang)約(yue)(yue)20%，18米(mi)(mi)長度(du)上的(de)抗扭剛度(du)與(yu)5.75m開(kai)口12米(mi)(mi)的(de)常(chang)規槽相當。”

俞(yu)科還表示，目(mu)前RT86集熱器已(yi)完成定型(xing)并進入小批(pi)量生產(chan)階段，從場(chang)地布置、土(tu)建基礎、制(zhi)造(zao)運(yun)輸、組裝(zhuang)安裝(zhuang)的(de)工程化體系已(yi)經成熟(shu)，預計很快就(jiu)能投入電站(zhan)的(de)商業(ye)化部署。采用新型(xing)傳儲熱介質(zhi)的(de)槽式新技術示范基地也在巴彥淖爾(er)啟動建設(she)，歡迎各配套(tao)設(she)備(bei)廠家參與相關國(guo)產(chan)化設(she)備(bei)的(de)示范和驗證(zheng)。

槽式光熱(re)電站降本路徑分(fen)析

俞科指出，光(guang)熱電站想在電力(li)系統中參(can)與交易，首(shou)先要降低度電成本。

此外，實現大容量光熱電站的建設運行，涉及項(xiang)目管理(li)費用、勘察設計、運維檢修等成本攤銷(xiao)大幅降(jiang)低，同時(shi)，足夠大的規模(mo)支撐產(chan)業鏈設備實現批量化、規模(mo)化生產(chan)，降(jiang)本的空間也較大。

▍槽式(shi)光熱降(jiang)本路徑：第一階段

俞(yu)科表示(shi)：“大型槽式電(dian)站通過(guo)產業鏈規模化和機(ji)組規模化，使(shi)度(du)電(dian)成本下降(jiang)30%~40%左右，對產業來說(shuo)沒有壓力。目前(qian)國(guo)內(nei)還(huan)沒有嘗(chang)試(shi)300兆(zhao)瓦槽式電(dian)站的設(she)計(ji)，有必要可以(yi)借(jie)鑒國(guo)外電(dian)站，在國(guo)內(nei)各(ge)設(she)計(ji)院嘗(chang)試(shi)進行大規模電(dian)站的設(she)計(ji)。”

俞科認為，300MW/400MW級別(bie)光熱(re)電(dian)站預期光熱(re)電(dian)價(jia)可低于(yu)0.6元/kWh。

主要降本措施如下：

1、集熱(re)器開(kai)口增加(jia)到(dao)8.6m：熱(re)回路數(shu)量減少40%，集熱(re)器驅動系統、柔性連接(jie)、地基基礎減少40%，導熱(re)油管道、管道保溫數(shu)量也相應減少，支持300萬平米級別(bie)的單(dan)體(ti)鏡場；

2、采(cai)用標準(zhun)化制造和(he)安裝(zhuang)(zhuang)技術設計：提升了部件生產效(xiao)率和(he)組裝(zhuang)(zhuang)效(xiao)率，降低了制造和(he)安裝(zhuang)(zhuang)成本；

3、配備大(da)尺寸集熱管：管內(nei)流阻降(jiang)低(di)，減(jian)少系統泵耗，降(jiang)低(di)廠用電量(liang)，減(jian)少了現場集熱管焊接量(liang)，降(jiang)低(di)了安裝成本；

4、采(cai)用硅基(ji)導熱(re)油：出口(kou)溫(wen)度(≥430℃)提升，汽輪(lun)機效率提高，無需電伴熱(re)防凝，降低熔鹽用量，運行更穩定；

5、采用熔鹽(yan)介質：無需配置(zhi)導(dao)熱油(you)系統(tong)，傳(chuan)儲熱一體化(hua)降低了電站初投(tou)資，簡化(hua)電站的運行(xing)模式。

俞(yu)科(ke)表示，該技術可很快(kuai)實現商業化。

▍槽式(shi)光熱(re)降本(ben)路(lu)徑：第二階段

俞科指(zhi)出，600MW級光熱(re)電(dian)(dian)站基(ji)于(yu)超大(da)開口集熱(re)器，該技術須在大(da)型電(dian)(dian)站規(gui)模上才(cai)有(you)可能產業化，預期光熱(re)電(dian)(dian)價低于(yu)0.5元(yuan)/kWh。

主要降本措施如下：

1、超大開口集熱(re)(re)器設計(ji)：集熱(re)(re)回路數量(liang)進一步(bu)減少(shao)，相應(ying)集熱(re)(re)器地基、驅動系統、柔(rou)性(xing)連接數量(liang)進一步(bu)減少(shao)，導(dao)熱(re)(re)油管(guan)道、管(guan)道保溫數量(liang)等也(ye)相應(ying)減少(shao)，支持單體400萬㎡的鏡場；

2、新型大(da)口(kou)徑低(di)熱損集(ji)熱管：采用(yong)超低(di)發射率工藝，大(da)幅減少集(ji)熱管由(you)于(yu)溫度提升和輻射面積增加帶(dai)來的熱損失(shi)；

3、使用(yong)大型整體反射(she)鏡(jing)：建筑(zhu)級玻(bo)璃增加(jia)大風工況下(xia)反射(she)面穩定性，大幅降低組裝復雜程度和(he)減少組裝成本(ben)；

4、采(cai)用高溫(wen)熔鹽(yan)作(zuo)為傳熱(re)流體：采(cai)用新(xin)型高溫(wen)熔鹽(yan)，進一步(bu)提升(sheng)汽(qi)輪機效率(lv)與(yu)降(jiang)低投(tou)資。

儲熱型光熱電站參與電力市場(chang)化運(yun)行的思考與設想

光熱發電(dian)兼具調峰(feng)電(dian)源和儲能的(de)雙重功能。截至目前，全球仍(reng)無光熱發電(dian)參與電(dian)網調峰(feng)運行(xing)(xing)模式(shi)的(de)案例，因此俞科建議，現階段光熱暫時參照火電(dian)交(jiao)易規則，并進行(xing)(xing)適當優化后參與電(dian)力(li)現貨市場(chang)化運行(xing)(xing)。

俞科(ke)認為(wei)，現階段(duan)光熱的(de)運行特點更接近于(yu)火電(dian)(dian)(dian)。光熱機(ji)組(zu)配置長時儲能，可將低(di)谷(gu)時段(duan)的(de)電(dian)(dian)(dian)力轉(zhuan)移到高(gao)峰時段(duan)，具備與(yu)煤電(dian)(dian)(dian)機(ji)組(zu)相似的(de)日內調峰和(he)頂(ding)峰作用。

按照(zhao)發(fa)改(gai)價(jia)(jia)格[2023]1501號文件，自2024年1月1日起，煤電機(ji)組(zu)享(xiang)受容(rong)量電價(jia)(jia)330元/千瓦/年，假設參(can)照(zhao)火(huo)電享(xiang)受相(xiang)同的容(rong)量電價(jia)(jia)，光熱(re)機(ji)組(zu)參(can)與電力現貨市場交易(yi)如下：

以烏(wu)拉特中(zhong)(zhong)旗地區為(wei)例(li)，光熱(re)機組(zu)在享(xiang)受容量電(dian)價（330元(yuan)/千瓦/年）、不(bu)承擔市(shi)場調節費用的(de)(de)前提(ti)下，針對不(bu)同(tong)的(de)(de)中(zhong)(zhong)長期(qi)簽約比例(li)的(de)(de)綜合電(dian)價測算結果(guo)如(ru)下：

俞科指(zhi)出，各地(di)(di)區(qu)的電(dian)力運行系統(tong)不(bu)同(tong)，節點(dian)電(dian)價不(bu)同(tong)，電(dian)源結(jie)構(gou)和負荷(he)結(jie)構(gou)也有所差別，因此上述設想僅供參考，不(bu)同(tong)的區(qu)域(yu)結(jie)合當地(di)(di)具體(ti)情況(kuang)研判。光(guang)熱的造價亦(yi)然，不(bu)同(tong)地(di)(di)區(qu)的光(guang)熱造價相(xiang)(xiang)差甚遠，尤其西(xi)藏等(deng)高海(hai)拔地(di)(di)區(qu)，運輸和建設成本會(hui)相(xiang)(xiang)應提高。

最后(hou)，俞科提(ti)出如下設想：采用運行(xing)(xing)穩(wen)定可(ke)靠的(de)(de)光(guang)熱技術，大(da)容(rong)量(liang)光(guang)熱電(dian)(dian)(dian)站（400MW）的(de)(de)裝機方案，6~8小時(shi)儲熱時(shi)長，8~10億發電(dian)(dian)(dian)量(liang)，參與電(dian)(dian)(dian)力市場(chang)交易，結合(he)(he)容(rong)量(liang)電(dian)(dian)(dian)價在(zai)某些有條件的(de)(de)地區進行(xing)(xing)區域試點示范，是否可(ke)以推(tui)進？或者(zhe)，結合(he)(he)當地負荷特性配置風(feng)電(dian)(dian)(dian)光(guang)伏一體(ti)化聯營，以接(jie)近火電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)出力性能整體(ti)參與市場(chang)交易，是否可(ke)行(xing)(xing)？