——專訪鉅光太陽(yáng)能科技（北京）股份有限公司董事長(zhǎng)劉曉冰

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：“中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)起步較晚，但我們不能只甘于做國(guó)外技術(shù)的跟跑者，我們要與其并肩跑，甚至不斷超越，成為全球光熱發(fā)電行業(yè)的領(lǐng)跑者?！扁牴馓?yáng)能科技（北京）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱鉅光）董事長(zhǎng)劉曉冰日前在接受CSPPLAZA記者專訪時(shí)如是表示。

　　劉曉冰帶領(lǐng)下的鉅光正從兩個(gè)方向發(fā)力，來(lái)踐行他所說(shuō)的這句話。11月10日，鉅光在青海德令哈落戶的全國(guó)首個(gè)光熱電站調(diào)試運(yùn)維服務(wù)中心“BOSS服務(wù)中心”揭牌成立。同時(shí)，鉅光積蓄多年研發(fā)的SUNSAIL單塔雙碟式聚光系統(tǒng)樣機(jī)“SUNSAIL800-600”也于青海博昱新能源公司廠區(qū)內(nèi)動(dòng)工建設(shè)。

圖：鉅光董事長(zhǎng)劉曉冰

　　集合槽、塔、碟三種技術(shù)優(yōu)勢(shì)于一身

　　CSPPLAZA：分體運(yùn)行太陽(yáng)能碟式聚光發(fā)電系統(tǒng)（SUNSAIL系統(tǒng)）是鉅光的核心技術(shù)，其創(chuàng)意始于2010年8月，請(qǐng)問(wèn)這個(gè)創(chuàng)意是怎么產(chǎn)生的？

　　劉曉冰：這主要在于我對(duì)槽式、塔式、碟式三種太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)路線的經(jīng)驗(yàn)積累。2003年12月8日，我離開(kāi)沈陽(yáng)的一家國(guó)企來(lái)到北京，加入了中科院電工所王志峰老師的團(tuán)隊(duì)，并擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的副主任，自此以后我真正進(jìn)入了太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域。

　　在此期間，我參與了塔式、槽式以及碟式太陽(yáng)能集熱器的研發(fā)，其中包括全國(guó)第一個(gè)槽式系統(tǒng)，總長(zhǎng)約12米，建于北京通州。在國(guó)家“十一五”863項(xiàng)目中，我有幸擔(dān)任了其中的國(guó)家太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電項(xiàng)目定日鏡方面的組長(zhǎng)。在此期間，我深度參與了對(duì)塔式定日鏡的設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試及測(cè)試等工作，并對(duì)其有了更為充分和全面的了解。

　　2009年完成這個(gè)國(guó)家課題以后，加入了一家美國(guó)公司，這家公司的技術(shù)源自美國(guó)NASA研發(fā)的碟式太陽(yáng)能技術(shù)。我在該公司擔(dān)任副總裁期間的主要責(zé)任就是將這個(gè)示范系統(tǒng)推向市場(chǎng)。按照計(jì)劃，公司計(jì)劃采用該技術(shù)在敦煌建設(shè)裝機(jī)18MW的光熱電站。

　　但事實(shí)上，在調(diào)試過(guò)程中，我們始終無(wú)法將系統(tǒng)調(diào)試至設(shè)計(jì)溫度，在對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)部分進(jìn)行逐一甄別后，我們發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可謂是“先天不足”，在設(shè)計(jì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)溫度850攝氏度情況下，其實(shí)際溫度只能達(dá)到約500攝氏度，那么這將近300攝氏度的熱量損失到哪里了呢？經(jīng)排查后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的管道過(guò)細(xì)，流量過(guò)小，相對(duì)損失過(guò)大，3米長(zhǎng)的管道損失熱量將近300攝氏度，這對(duì)整體系統(tǒng)而言是個(gè)“死穴”，采用一般方式幾乎無(wú)法解決。

　　在重壓之下，我結(jié)合此前針對(duì)不同技術(shù)路線的經(jīng)驗(yàn)，以及該項(xiàng)目的失敗教訓(xùn)，將項(xiàng)目原有設(shè)計(jì)的88個(gè)碟式系統(tǒng)變成兩個(gè)碟，因此，在SUNSAIL系統(tǒng)中既能看到塔式與槽式技術(shù)的影子，又有碟式的技術(shù)根基，且規(guī)避了空氣傳輸管道熱量損失的弊端。

　　2010年，我就SUNSAIL技術(shù)申請(qǐng)了專利，并接受公司指令在半年內(nèi)制造出該技術(shù)樣機(jī)，用這一技術(shù)替代原有技術(shù)建設(shè)18MW的光熱電站。經(jīng)項(xiàng)目業(yè)主單位幾輪分析論證后同意，用SUNSAIL替代原有的聚光集熱方案。設(shè)計(jì)院也對(duì)此進(jìn)行了可行性分析。2011年10月份，敦煌發(fā)改委、能源局也對(duì)SUNSAIL方案非常青睞，甚至提出將SUNSAIL電站作為一道景觀，把項(xiàng)目原選址地改至省道附近。但遺憾的是，由于公司資金鏈斷裂，最后這一設(shè)想并未實(shí)現(xiàn)。

　　2012年我對(duì)這一技術(shù)又做了進(jìn)一步升級(jí)。SUNSAIL一代技術(shù)需要與汽輪機(jī)耦合，也需要用水，目前的SUNSAIL第二代系統(tǒng)是通過(guò)與微燃機(jī)、斯特林機(jī)、超臨界CO2布雷頓機(jī)結(jié)合做到“無(wú)水”發(fā)電，即日常只需鏡面清洗用水，發(fā)電過(guò)程則無(wú)需用水。

　　CSPPLAZA：作為一種創(chuàng)新型技術(shù)，您認(rèn)為SUNSAIL與槽式或者塔式技術(shù)路線相比有何優(yōu)勢(shì)？

　　劉曉冰：在光熱發(fā)電常見(jiàn)技術(shù)路線中，碟式技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)就在于高效率，例如斯特林機(jī)的效率可以達(dá)到30%以上，甚至40%。從光熱發(fā)電的技術(shù)來(lái)講，槽式技術(shù)是目前最穩(wěn)妥的技術(shù)，從成本而言也是目前最低的，但是導(dǎo)熱油槽式技術(shù)輸出的溫度一般在393攝氏度左右，但這一溫度一般只能用于過(guò)熱蒸汽發(fā)電，而過(guò)熱蒸汽發(fā)電機(jī)組熱電轉(zhuǎn)換效率最高也僅有30%左右，再乘上此前的熱效率，最終理想的光電轉(zhuǎn)換效率可能僅有24%。而效率往往決定了機(jī)組一年的發(fā)電量，也是制約電價(jià)的重要因素之一。

　　通常情況下，塔式技術(shù)路線目前成本高于槽式，且占地面積大，但當(dāng)前之所以有聲音認(rèn)為塔式技術(shù)能走得更遠(yuǎn)，就在于塔式這種點(diǎn)聚焦式的技術(shù)可以讓系統(tǒng)達(dá)到更高的運(yùn)行溫度，甚至實(shí)現(xiàn)超臨界技術(shù)發(fā)電。傳統(tǒng)的燃煤技術(shù)正在關(guān)停小機(jī)組，讓技術(shù)向超臨界甚至超超臨界方向發(fā)展，這是火電目前正在走的路，那么在成本下降困難的情況下，光熱發(fā)電若想要替代火力發(fā)電勢(shì)必要提高機(jī)組發(fā)電效率，例如提高鏡場(chǎng)輸出參數(shù)，采用超臨界技術(shù)，效率能夠達(dá)到44%。因此有觀點(diǎn)認(rèn)為塔式技術(shù)能比槽式技術(shù)走得更遠(yuǎn)，但這一觀點(diǎn)的前提是使用熔鹽工質(zhì)運(yùn)行溫度達(dá)到560攝氏度以上，若采用過(guò)熱級(jí)發(fā)電技術(shù)槽式不會(huì)遜于塔式的。

　　但國(guó)際上也有把碟式系統(tǒng)作為未來(lái)發(fā)展方向的觀點(diǎn)，一般而言集熱溫度越高，效率越高。SUNSAIL的運(yùn)行溫度就可以在600攝氏度至1600攝氏度之間取舍，根據(jù)應(yīng)用端或者負(fù)荷端的需求輸出相應(yīng)溫度以及相應(yīng)的能量。通過(guò)超臨界二氧化碳透平發(fā)電或者前置儲(chǔ)熱、后置斯特林機(jī)發(fā)電的方式以及微燃機(jī)發(fā)電的形式提升項(xiàng)目年發(fā)電量。

　　就熱損失而言，SUNSAIL的熱損低于槽式。槽式集熱場(chǎng)面積大，輸送管網(wǎng)長(zhǎng)，造成其熱損失相對(duì)較大，它要靠設(shè)置伴熱系統(tǒng)來(lái)維持基礎(chǔ)溫度。

　　就光損失而言，SUNSAIL的光損失低于塔式。50MW的塔式光熱電站，鏡場(chǎng)最遠(yuǎn)定日鏡和集熱塔距離甚至可以達(dá)到1.5公里以上，這意味著其光在聚集過(guò)程中衰減很大，它光斑溢出也不可避免，但SUNSAIL的聚光光程很短，僅幾十米左右，且拋物面的三點(diǎn)一線逐日跟蹤方式，使得光的余弦損失非常小。

　　此外，還有更重要的一點(diǎn)就是無(wú)水發(fā)電。當(dāng)前太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)面臨一個(gè)較為“尷尬”的問(wèn)題：太陽(yáng)能熱發(fā)電站適宜建設(shè)于DNI值較高的戈壁沙灘，但是往往這些地區(qū)嚴(yán)重缺水。在“十三五”可再生能源規(guī)劃中就提到引領(lǐng)太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)展的技術(shù)應(yīng)該是深度節(jié)水技術(shù)。而SUNSAIL的特點(diǎn)恰恰符合這一發(fā)展方向，這更是其相對(duì)于槽式與塔式的優(yōu)勢(shì)所在。

　　CSPPLAZA：相對(duì)于傳統(tǒng)碟式技術(shù)，SUNSAIL具有怎樣的優(yōu)勢(shì)？

　　劉曉冰：傳統(tǒng)碟式技術(shù)路線包括碟式斯特林機(jī)發(fā)電，最穩(wěn)定的單碟只有25千瓦，功率較小且發(fā)電功率較難增加。有人曾想將單碟發(fā)電功率設(shè)計(jì)為30千瓦，增加了5千瓦，結(jié)果卻不盡人意。當(dāng)然可能還有其它因素的影響，譬如增加了機(jī)組發(fā)電功率，勢(shì)必需要加大聚光鏡的面積，遠(yuǎn)端支撐著的斯特林機(jī)距離碟的位置則要更遠(yuǎn)，這些都會(huì)影響聚光能流的穩(wěn)定性。

　　傳統(tǒng)碟式最致命的問(wèn)題就是沒(méi)有儲(chǔ)熱。國(guó)家首批光熱發(fā)電項(xiàng)目名單之所以沒(méi)有碟式項(xiàng)目，和目前碟式斯特林發(fā)電技術(shù)無(wú)儲(chǔ)熱不無(wú)關(guān)系，沒(méi)有儲(chǔ)熱就無(wú)法完全展示出光熱發(fā)電的優(yōu)勢(shì)。若無(wú)儲(chǔ)熱，碟式技術(shù)的性質(zhì)將與光伏類似，但相較于光伏，碟式技術(shù)并無(wú)成本優(yōu)勢(shì)。

　　但事實(shí)上，從70年代開(kāi)始，碟式聚光集熱技術(shù)分為兩種技術(shù)路線：聚光-集熱-碟式斯特林機(jī)直接發(fā)電和聚光-集熱-儲(chǔ)熱-發(fā)電/熱利用模式。SUNSAIL系統(tǒng)則采用的是第二種方式，通過(guò)集熱塔吸熱-儲(chǔ)熱然后發(fā)電。因此，SUNSAIL可能成為碟式在該發(fā)展方向上的新的里程碑。鉅光所作的就是搭建了太陽(yáng)能聚光集熱的一個(gè)平臺(tái)，后續(xù)需要靠多單位，多學(xué)科和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來(lái)推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)其的市場(chǎng)應(yīng)用。未來(lái)SUNSAIL將邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院電工所來(lái)進(jìn)行第三方性能檢測(cè)。

　　此前我?guī)ьI(lǐng)的美國(guó)公司團(tuán)隊(duì)為18MW電站設(shè)計(jì)的單個(gè)系統(tǒng)是1250m2聚光面積，而本次SUNSAIL樣機(jī)集熱面積設(shè)計(jì)為800m2。就目前全球范圍內(nèi)而言，澳大利亞和以色列分別都有不同形式的碟式聚光集熱系統(tǒng)，聚光面積都為500m2。SUNSAIL采用800m2的設(shè)計(jì)，既突破了世界現(xiàn)有記錄，又不會(huì)造成太大的技術(shù)困難；既可以驗(yàn)證了系統(tǒng)性能和技術(shù)的可行性，又減少了樣機(jī)的投資。SUNSAIL800-600樣機(jī)的名稱含義就是800m2的集熱面積，達(dá)到600攝氏度的輸出溫度和每小時(shí)590kW的功率輸出能力。

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