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4月25日，2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內(nèi)蒙古呼和浩特盛大召開，常州龍騰光熱科技股份有限公司總經(jīng)理俞科出席會議并作主題報告《儲熱型光熱電站產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展與調(diào)峰儲能應(yīng)用前景展望》。

圖：會議現(xiàn)場

槽式光熱的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和技術(shù)發(fā)展

從國家首批示范項(xiàng)目到國際典型規(guī)?；鉄犭娬?，從國際光熱新技術(shù)發(fā)展再到槽式技術(shù)的發(fā)展史，俞科對槽式光熱的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

▍龍騰業(yè)績/國家首批光熱示范項(xiàng)目

烏拉特中旗10萬千瓦10小時儲熱槽式電站項(xiàng)目已于2021年全面投產(chǎn)。該項(xiàng)目集熱面積約115萬㎡，采用熔鹽儲熱，儲熱時長10小時，裝機(jī)容量100MW。

圖：烏拉特中旗10萬千瓦10小時儲熱槽式電站

2021年——首個調(diào)試年度，該項(xiàng)目發(fā)電小時數(shù)達(dá)到了2100小時，2022年達(dá)到了3100小時，2023年接近3300小時，該電站目前最大單月發(fā)電量超5000萬度。

據(jù)俞科介紹，該項(xiàng)目運(yùn)行期間光熱峰值效率達(dá)77.8%，汽輪機(jī)效率達(dá)41.5%，電站單月最大發(fā)電量5230萬千瓦時，2023年全年發(fā)電量3.26億千瓦時。該項(xiàng)目還是全球緯度（北緯41.5°）最高的槽式光熱電站，項(xiàng)目已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行滿發(fā)超過9000小時，頻繁啟停工況下至今無重大故障停機(jī)。

▍國際典型規(guī)?；鉄犭娬?/strong>

俞科介紹，全球光熱市場上已建成投產(chǎn)的槽式光熱電站總裝機(jī)達(dá)5800MW，占總光熱裝機(jī)的77%，其中單個項(xiàng)目裝機(jī)容量最大的是美國Solana 280MW槽式光熱電站。Solana電站于2018年左右在美國投運(yùn)，集熱面積約220萬㎡，儲熱時長6h，年發(fā)電小時數(shù)3370h。

圖：美國Solana 280MW槽式光熱電站

該項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)：大規(guī)模槽式線聚焦集熱場布置；3X4罐成組式儲罐與換熱器高位布置；2x140MW汽輪機(jī)集中布置。該項(xiàng)目冷罐與熱罐共用一個高位布置的換熱器平臺，集中布置換熱器供給兩套儲罐，在設(shè)計(jì)上可以為國內(nèi)后續(xù)大型槽式光熱電站借鑒。

▍國際光熱新技術(shù)發(fā)展

俞科指出，全球范圍內(nèi)對于槽式光熱發(fā)電技術(shù)的探索未曾止步。

2022年初，在德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)與氣候行動部(BMWK)基金支持下，由德國宇航中心和武埃拉大學(xué)主持的HPS2先進(jìn)槽式熔鹽試驗(yàn)回路，采用6.77米新型大槽集熱器和兩元/三元熔鹽技術(shù)的HPS2先進(jìn)槽式熔鹽示范項(xiàng)目投入運(yùn)行。

圖：HPS2先進(jìn)槽式熔鹽示范項(xiàng)目

2017~2021年，美國能源部支持“SMART”項(xiàng)目研究，主要針對熔鹽槽及其柔性連接進(jìn)行新技術(shù)驗(yàn)證。該項(xiàng)目參與機(jī)構(gòu)包括美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL、麥迪遜大學(xué)等。

圖：“SMART”槽式熔鹽示范項(xiàng)目

據(jù)悉，上述項(xiàng)目中的熔鹽循環(huán)槽式集熱器均采用大槽設(shè)計(jì)，俞科認(rèn)為，未來槽式光熱發(fā)電的降本路徑很可能與風(fēng)電相似，單個集熱器輸出功率的增加能大幅降低集熱場的投資造價，結(jié)合大容量機(jī)組設(shè)計(jì)帶動度電成本快速下降。

▍槽式與塔式的技術(shù)區(qū)別

俞科以50MW光熱項(xiàng)目為例，在緯度37.36°、年DNI為2043kwh/㎡的地區(qū)，以發(fā)電量相同情況下分析了兩種不同技術(shù)路線的區(qū)別：

占地上，由于槽式技術(shù)的光電總效率較高，采用8.6米開口大槽結(jié)合東西軸布置，達(dá)到同等發(fā)電量需要的集熱面積相對較小，只要44萬㎡左右，占地面積僅需2300畝左右，可見槽式技術(shù)能大幅節(jié)約土地。

此外，槽式技術(shù)抗風(fēng)能力更強(qiáng)。以烏拉特中旗槽式電站為例，烏拉特位于高風(fēng)速地區(qū)，常年受沙塵暴侵襲，在沙塵暴頻繁光顧項(xiàng)目的情況下，該電站發(fā)電量逐年攀升，設(shè)計(jì)效率及光電轉(zhuǎn)化效率亦未曾衰減。

俞科表示，得益于外層玻璃罩管的真空保護(hù)及吸收涂層低發(fā)射率技術(shù)，在整個集熱器運(yùn)行過程中，風(fēng)速不會影響集熱管的散熱量，對鏡場的集熱性能也并不造成影響。

▍槽式技術(shù)發(fā)展歷史

俞科介紹，槽式光熱技術(shù)最早誕生在美國（型號為LS1、LS2），經(jīng)多年發(fā)展，再到如今的標(biāo)準(zhǔn)槽。

國際上槽式集熱器的技術(shù)趨勢，無論是從提高整體效率還是降低單位成本的角度來看，都在朝著更大開口尺寸的方向發(fā)展。

▍龍騰光熱技術(shù)發(fā)展路徑

龍騰光熱專注于集熱器的研發(fā)與制造

如上圖所示，第一代聚光器開口為5.8米，隨著第二代集熱器開口寬度增加至大于8米，其光學(xué)效率、集熱面積隨之增加，集熱管數(shù)量減少，輻射面積減少，熱損降低。

俞科透露，龍騰光熱已為后續(xù)新型集熱器的研發(fā)做了概念設(shè)計(jì)?！?4.5米的大幅鏡面集熱器，基于全新概念的大幅面反射鏡技術(shù)，聚光支架只要固定幾片反射鏡，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對簡單。這個技術(shù)來源于建筑行業(yè)，比如蘋果總部采用的20米高的落地玻璃，反射鏡的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)，這個技術(shù)對行業(yè)能起到革命性效果，只是這個技術(shù)現(xiàn)在還非常貴，將來在光熱行業(yè)的應(yīng)用需要足夠大的鏡場面積和裝機(jī)規(guī)模來攤銷高昂的技術(shù)投資。而目前的反射鏡產(chǎn)業(yè)的裝備技術(shù)可以支撐8米多開口寬度的槽式集熱器設(shè)計(jì)，已經(jīng)可以支撐熔鹽大槽技術(shù)的商業(yè)化?！?/p>

龍騰ROYALTROUGH?RT86系列大槽集熱器

俞科表示，龍騰ROYALTROUGH?RT86系列大槽集熱器采用80~90cm左右口徑的集熱管，采用龍騰自有專利——可擴(kuò)展管結(jié)構(gòu)連接技術(shù)（ETFH，Extensible Tube Frame Hub）構(gòu)建集熱器支架系統(tǒng)，該技術(shù)可支撐集熱器開口從8米到12米左右。

圖：龍騰RT86系列大槽集熱器示范回路

龍騰ROYALTROUGH?RT86系列大槽集熱器具體參數(shù)如下：

龍騰RT86槽采用國際最先進(jìn)的集熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念——空間框架結(jié)構(gòu)，以圓管作為基本受力部件，材料利用率更高，更適合大開口、輕量化。開發(fā)過程中，采用完全自主的專利技術(shù)，確保與現(xiàn)有專利不產(chǎn)生沖突；同時遵循科學(xué)、完備的研發(fā)流程，覆蓋所有關(guān)鍵工作環(huán)節(jié)，形成設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過全尺寸SCE加載實(shí)測變形量數(shù)據(jù)完善仿真模型，形成不同廠址的精確設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力。

“這意味著將來在不同風(fēng)速的地區(qū)進(jìn)一步對RT86槽進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)化或減重，有非常方便的工具和數(shù)據(jù)模型，因?yàn)槲覀儼亚懊娴膶?shí)證數(shù)據(jù)和模型擬合的過程做完了。這型大槽集熱器可以適配導(dǎo)熱油、硅油、熔鹽等工質(zhì)，回路設(shè)計(jì)出口溫度最高可達(dá)565℃；可以適配80、90口徑的新型集熱管，在配置90集熱管時，集熱器光學(xué)攔截率≥98%；加工方式為主要機(jī)械成型+部分焊接結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場裝配方式為鉚接，生產(chǎn)工時減少約60%；基于ETFH技術(shù)，長尺寸部件分解為短尺寸，防腐處理簡便，運(yùn)輸成本降低約35%；在與烏拉特100MW項(xiàng)目相同設(shè)計(jì)荷載條件下，RT86集熱器的單位面積用鋼量下降約20%，18米長度上的抗扭剛度與5.75m開口12米的常規(guī)槽相當(dāng)?！?/p>

俞科還表示，目前RT86集熱器已完成定型并進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段，從場地布置、土建基礎(chǔ)、制造運(yùn)輸、組裝安裝的工程化體系已經(jīng)成熟，預(yù)計(jì)很快就能投入電站的商業(yè)化部署。采用新型傳儲熱介質(zhì)的槽式新技術(shù)示范基地也在巴彥淖爾啟動建設(shè)，歡迎各配套設(shè)備廠家參與相關(guān)國產(chǎn)化設(shè)備的示范和驗(yàn)證。

槽式光熱電站降本路徑分析

俞科指出，光熱電站想在電力系統(tǒng)中參與交易，首先要降低度電成本。

此外，實(shí)現(xiàn)大容量光熱電站的建設(shè)運(yùn)行，涉及項(xiàng)目管理費(fèi)用、勘察設(shè)計(jì)、運(yùn)維檢修等成本攤銷大幅降低，同時，足夠大的規(guī)模支撐產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)備實(shí)現(xiàn)批量化、規(guī)?；a(chǎn)，降本的空間也較大。

▍槽式光熱降本路徑：第一階段

俞科表示：“大型槽式電站通過產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)?；蜋C(jī)組規(guī)模化，使度電成本下降30%~40%左右，對產(chǎn)業(yè)來說沒有壓力。目前國內(nèi)還沒有嘗試300兆瓦槽式電站的設(shè)計(jì)，有必要可以借鑒國外電站，在國內(nèi)各設(shè)計(jì)院嘗試進(jìn)行大規(guī)模電站的設(shè)計(jì)。”

俞科認(rèn)為，300MW/400MW級別光熱電站預(yù)期光熱電價可低于0.6元/kWh。

主要降本措施如下：

1、集熱器開口增加到8.6m：熱回路數(shù)量減少40%，集熱器驅(qū)動系統(tǒng)、柔性連接、地基基礎(chǔ)減少40%，導(dǎo)熱油管道、管道保溫?cái)?shù)量也相應(yīng)減少，支持300萬平米級別的單體鏡場；

2、采用標(biāo)準(zhǔn)化制造和安裝技術(shù)設(shè)計(jì)：提升了部件生產(chǎn)效率和組裝效率，降低了制造和安裝成本；

3、配備大尺寸集熱管：管內(nèi)流阻降低，減少系統(tǒng)泵耗，降低廠用電量，減少了現(xiàn)場集熱管焊接量，降低了安裝成本；

4、采用硅基導(dǎo)熱油：出口溫度(≥430℃)提升，汽輪機(jī)效率提高，無需電伴熱防凝，降低熔鹽用量，運(yùn)行更穩(wěn)定；

5、采用熔鹽介質(zhì)：無需配置導(dǎo)熱油系統(tǒng)，傳儲熱一體化降低了電站初投資，簡化電站的運(yùn)行模式。

俞科表示，該技術(shù)可很快實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

▍槽式光熱降本路徑：第二階段

俞科指出，600MW級光熱電站基于超大開口集熱器，該技術(shù)須在大型電站規(guī)模上才有可能產(chǎn)業(yè)化，預(yù)期光熱電價低于0.5元/kWh。

主要降本措施如下：

1、超大開口集熱器設(shè)計(jì)：集熱回路數(shù)量進(jìn)一步減少，相應(yīng)集熱器地基、驅(qū)動系統(tǒng)、柔性連接數(shù)量進(jìn)一步減少，導(dǎo)熱油管道、管道保溫?cái)?shù)量等也相應(yīng)減少，支持單體400萬㎡的鏡場；

2、新型大口徑低熱損集熱管：采用超低發(fā)射率工藝，大幅減少集熱管由于溫度提升和輻射面積增加帶來的熱損失；

3、使用大型整體反射鏡：建筑級玻璃增加大風(fēng)工況下反射面穩(wěn)定性，大幅降低組裝復(fù)雜程度和減少組裝成本；

4、采用高溫熔鹽作為傳熱流體：采用新型高溫熔鹽，進(jìn)一步提升汽輪機(jī)效率與降低投資。

儲熱型光熱電站參與電力市場化運(yùn)行的思考與設(shè)想

光熱發(fā)電兼具調(diào)峰電源和儲能的雙重功能。截至目前，全球仍無光熱發(fā)電參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行模式的案例，因此俞科建議，現(xiàn)階段光熱暫時參照火電交易規(guī)則，并進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化后參與電力現(xiàn)貨市場化運(yùn)行。

俞科認(rèn)為，現(xiàn)階段光熱的運(yùn)行特點(diǎn)更接近于火電。光熱機(jī)組配置長時儲能，可將低谷時段的電力轉(zhuǎn)移到高峰時段，具備與煤電機(jī)組相似的日內(nèi)調(diào)峰和頂峰作用。

按照發(fā)改價格[2023]1501號文件，自2024年1月1日起，煤電機(jī)組享受容量電價330元/千瓦/年，假設(shè)參照火電享受相同的容量電價，光熱機(jī)組參與電力現(xiàn)貨市場交易如下：

以烏拉特中旗地區(qū)為例，光熱機(jī)組在享受容量電價（330元/千瓦/年）、不承擔(dān)市場調(diào)節(jié)費(fèi)用的前提下，針對不同的中長期簽約比例的綜合電價測算結(jié)果如下：

俞科指出，各地區(qū)的電力運(yùn)行系統(tǒng)不同，節(jié)點(diǎn)電價不同，電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷結(jié)構(gòu)也有所差別，因此上述設(shè)想僅供參考，不同的區(qū)域結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況研判。光熱的造價亦然，不同地區(qū)的光熱造價相差甚遠(yuǎn)，尤其西藏等高海拔地區(qū)，運(yùn)輸和建設(shè)成本會相應(yīng)提高。

最后，俞科提出如下設(shè)想：采用運(yùn)行穩(wěn)定可靠的光熱技術(shù)，大容量光熱電站（400MW）的裝機(jī)方案，6~8小時儲熱時長，8~10億發(fā)電量，參與電力市場交易，結(jié)合容量電價在某些有條件的地區(qū)進(jìn)行區(qū)域試點(diǎn)示范，是否可以推進(jìn)？或者，結(jié)合當(dāng)?shù)刎?fù)荷特性配置風(fēng)電光伏一體化聯(lián)營，以接近火電的出力性能整體參與市場交易，是否可行？

關(guān)于龍騰光熱

常州龍騰光熱科技股份有限公司成立于2009年，十五年來專業(yè)致力于光熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

通過中核龍騰烏拉特100MW光熱國家示范項(xiàng)目的建設(shè)運(yùn)行，龍騰光熱成功掌握了百萬平米級線聚焦集熱場集成運(yùn)行技術(shù)與百兆瓦級儲熱型光熱電站整體解決方案，同時擁有高溫真空集熱管、槽式聚光器等核心裝備的自研制造能力，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代并走向國際市場。

公司目前擁有數(shù)十項(xiàng)專利，參與起草和參編國家標(biāo)準(zhǔn)若干。俞科表示，在新時代雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下，龍騰光熱將加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代與規(guī)?；当荆苿痈咝Ч鉄峒夹g(shù)的多場景應(yīng)用與大規(guī)模部署，助力區(qū)域經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。

2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會4月25-26日在內(nèi)蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開，大會由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會主題為“在多變的形勢下實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展”，共有來自海內(nèi)外約800名代表出席本屆大會。