當(dāng)前，風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源大基地開發(fā)如火如荼，開發(fā)商在確定配置光熱電站為調(diào)節(jié)電源后面臨的第一個(gè)關(guān)鍵問題就是，到底該選擇哪種技術(shù)路線？

槽式技術(shù)是其中的關(guān)鍵可選項(xiàng)，在全球已投運(yùn)光熱電站的總裝機(jī)中，槽式電站占比約75%，技術(shù)發(fā)展最為成熟、項(xiàng)目實(shí)證效果最為穩(wěn)定可靠。

在中國，經(jīng)過自2009年至今十多年的發(fā)展，今天，我們一提到槽式光熱公司，大家第一時(shí)間想到的就是常州龍騰光熱科技股份有限公司。

十多年來，龍騰光熱深度植根于槽式光熱技術(shù)領(lǐng)域，建立了國內(nèi)最為完整的槽式集熱場系統(tǒng)集成和裝備制造的產(chǎn)業(yè)鏈。

槽式技術(shù)的降本空間如何？槽式電站冬季出力低的問題是否能夠解決？近期，CSPPLAZA專訪了龍騰光熱總經(jīng)理俞科，聊了聊業(yè)內(nèi)關(guān)心的幾個(gè)關(guān)于槽式技術(shù)的關(guān)鍵問題。

▲內(nèi)蒙古烏拉特中旗100MW槽式電站

CSPPLAZA：對當(dāng)前的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)，你有什么看法？

俞科：當(dāng)前，光熱儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)路徑在提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障風(fēng)電光伏的高比例消納方面的價(jià)值正在愈加凸顯，正在得到國家主管部門的持續(xù)關(guān)注并獲得政策上的不斷支持。

通過國家首批光熱示范項(xiàng)目的建設(shè)和投產(chǎn)，中國自主的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初步建立，勘察設(shè)計(jì)及工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)得到積累，一批光熱發(fā)電領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，目前投產(chǎn)的9個(gè)光熱發(fā)電項(xiàng)目也積累了數(shù)年的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)具備大規(guī)模開發(fā)建設(shè)光熱儲(chǔ)能電站的能力。

當(dāng)然，由于近兩年國內(nèi)光熱發(fā)電市場有些停滯，整個(gè)行業(yè)在裝備制造產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展、新技術(shù)迭代應(yīng)用等領(lǐng)域也面臨一些困難。

但困難只是暫時(shí)的，雙碳戰(zhàn)略的發(fā)布給了光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)一個(gè)大的契機(jī)，在大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰和規(guī)?；娲济哄仩t等應(yīng)用場景給出了廣闊的市場空間，風(fēng)光大基地配套光熱項(xiàng)目規(guī)劃的不斷推進(jìn)，也大大增強(qiáng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展信心和業(yè)內(nèi)企業(yè)加大投入的決心。

▲內(nèi)蒙古烏拉特中旗100MW槽式電站

CSPPLAZA：你們參建的內(nèi)蒙古烏拉特中旗100MW槽式項(xiàng)目的運(yùn)行情況如何？

俞科：中核龍騰內(nèi)蒙古烏拉特100MW槽式光熱示范電站于2021年6月完成化鹽工作，7月底完成多島聯(lián)合調(diào)試后實(shí)現(xiàn)了全面投運(yùn)。

2021年，在上半年鏡場單獨(dú)發(fā)電和下半年多島聯(lián)合調(diào)試的試運(yùn)行年度，全年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到了2107.9小時(shí)。

2022年1月份，烏拉特電站停機(jī)檢修并進(jìn)行了消缺改造，據(jù)悉今年第二季度利用小時(shí)數(shù)超過1200小時(shí)，其中6月5日達(dá)到了單日最高發(fā)電量2192MWh，6月5日-6月14日的連續(xù)不停機(jī)發(fā)電期間10天累計(jì)發(fā)電量達(dá)到19464MWh。

從全面投運(yùn)到目前為止的運(yùn)行情況看，龍騰光熱的國產(chǎn)化槽式集熱場的運(yùn)行效率超出當(dāng)初70%的設(shè)計(jì)點(diǎn)指標(biāo)，項(xiàng)目使用的單缸再熱汽輪機(jī)的運(yùn)行效率也超出38.23%的設(shè)計(jì)點(diǎn)效率，整個(gè)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，實(shí)際光電效率已經(jīng)大幅突破當(dāng)初設(shè)計(jì)點(diǎn)26.76%的指標(biāo)。

同時(shí)值得強(qiáng)調(diào)的是，龍騰光熱在該項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了高溫真空集熱管、集熱器、反射鏡、跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)接頭保溫外殼等關(guān)鍵部件的100%國產(chǎn)化，帶動(dòng)了一批產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作企業(yè)，圓滿完成了當(dāng)初國家主管部門“通過示范項(xiàng)目建設(shè)，形成國內(nèi)光熱設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)鏈”的示范目標(biāo)。

▲內(nèi)蒙古烏拉特中旗100MW槽式電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)

CSPPLAZA：業(yè)內(nèi)有言論稱，槽式電站的冬季出力低，對此你怎么看？

俞科：我們也注意到了業(yè)內(nèi)人士反應(yīng)槽式電站在冬季出力較低的情況。

確實(shí)，此前全球的光熱電站建設(shè)都在較低的緯度，通常集熱場都采用南北軸布置，在低緯度情況下，季節(jié)差異還不是太大。

但中核龍騰100MW槽式電站是全球最高緯度的槽式電站，采用南北軸布置雖然總發(fā)電量較高，但確實(shí)存在冬季出力較低的情況，也造成儲(chǔ)熱系統(tǒng)全年平均利用率較低，集熱場在高出力季節(jié)棄熱較多的現(xiàn)象。

首批示范項(xiàng)目當(dāng)時(shí)主要考慮驗(yàn)證技術(shù)路線，驗(yàn)證國產(chǎn)化裝備性能，確實(shí)沒考慮到平衡季節(jié)出力差異的問題。

而在我們最新設(shè)計(jì)的電站方案中，我們會(huì)根據(jù)項(xiàng)目緯度、當(dāng)?shù)谼NI和風(fēng)力玫瑰圖的情況，對集熱場的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用以東西軸為主的布置方式，以此平衡各月度熱輸出差異，同時(shí)可以優(yōu)化儲(chǔ)熱罐容量和利用率，且采用東西軸布置后回路的遮擋減少，回路間距得以縮減并減少母管長度，槽式集熱場的占地面積將減少20%以上，從而降低電站初投資。

同時(shí)，對應(yīng)電網(wǎng)不同月度的實(shí)際需求，我們還可以采用南北軸和東西軸配比布置的方案，對電網(wǎng)在枯風(fēng)期、枯水期的發(fā)電量需求進(jìn)行定向優(yōu)化。所以冬季出力低只是槽式電站采用南北軸布置在高緯度地區(qū)帶來的一個(gè)現(xiàn)象，我們的技術(shù)部門在設(shè)計(jì)過程中完全可以解決冬季設(shè)計(jì)出力低的問題。

CSPPLAZA：槽式光熱技術(shù)后續(xù)的發(fā)展方向和降本空間如何？

俞科：槽式光熱儲(chǔ)能電站包括集熱場系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)、常規(guī)島系統(tǒng)三大組成部分，各板塊成本下降的路徑都非常清晰。

▲內(nèi)蒙古烏拉特中旗100MW槽式電站的集熱器

首先，槽式集熱場系統(tǒng)的成本下降類似于風(fēng)電，示范電站采用的5.7米開口槽式集熱器陣列的設(shè)計(jì)集熱出力是2MWt，類比于當(dāng)年的1.5MWe風(fēng)機(jī)；后續(xù)的槽式集熱器陣列的開口將大于8米，設(shè)計(jì)功率將超過4.5MWt，同等規(guī)模電站的集熱器陣列數(shù)量將大幅減少，土建基礎(chǔ)、管道閥門、控制系統(tǒng)、現(xiàn)場安裝等成本均大幅下降，集熱器模塊反射面積更大、集熱管功率更高，類似于采用高塔筒、長葉片的6MWe風(fēng)電機(jī)組，千瓦造價(jià)將迅速下降。

在傳儲(chǔ)熱系統(tǒng)方向，龍騰光熱正在測試的新型硅基導(dǎo)熱介質(zhì)、低凝固點(diǎn)融鹽等新材料新介質(zhì)，將進(jìn)一步提升儲(chǔ)熱系統(tǒng)的能量密度30%-60%，大幅降低現(xiàn)有儲(chǔ)熱系統(tǒng)和融鹽的成本。

常規(guī)島系統(tǒng)，由于槽式集熱器陣列是模塊化布置，更大的鏡場部署規(guī)模不會(huì)降低光學(xué)效率，我們公司結(jié)合大功率槽式集熱器和新型傳熱介質(zhì)技術(shù)的單機(jī)600MW槽式光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站設(shè)計(jì)方案已經(jīng)完成論證，單機(jī)600MW的常規(guī)島可以大幅降千瓦造價(jià)并提高汽輪機(jī)參數(shù)，這個(gè)等同于火電行業(yè)的發(fā)展和降本路徑。

在技術(shù)降本的同時(shí)，裝備制造領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化降本也很重要。槽式光熱技術(shù)的高溫真空集熱管、拋物面反射鏡、聚光器支架、液壓驅(qū)動(dòng)器等核心部件是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，除了集熱場回路數(shù)量根據(jù)各項(xiàng)目需求不同有所變化，全球的槽式電站也基本是標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，在規(guī)模的支撐下生產(chǎn)制造成本有較大的下降空間。

未來槽式核心部件產(chǎn)品將走向大口徑長尺寸、大幅面雙玻復(fù)合，槽式聚光器在分散式驅(qū)動(dòng)、聚光模塊載荷均化、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方向的優(yōu)化降本路徑也很明確，需要的只是加大科研和產(chǎn)業(yè)化投入。

由于光熱電站的建設(shè)周期要兩三年，光熱行業(yè)的降本會(huì)呈現(xiàn)階梯式下降，并且需要有整裝開發(fā)的建設(shè)規(guī)模來支撐光熱產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；当荆覀冾A(yù)計(jì)，可見的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路徑完全可以推動(dòng)光熱發(fā)電度電成本下將到0.4元以下。

CSPPLAZA：剛你提到的單機(jī)600MW槽式光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站設(shè)計(jì)方案已經(jīng)完成論證，能否簡單介紹下這個(gè)方案？

俞科：單機(jī)600MW槽式光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站的設(shè)計(jì)方案是我們在探索光熱電站最大單機(jī)規(guī)?？尚行缘囊粋€(gè)階段性成果。該方案設(shè)計(jì)針對大規(guī)模調(diào)峰的調(diào)度方式，即白天時(shí)段光熱電站只收集太陽能儲(chǔ)存熱量，期間不出力，讓峰給光伏。下午約4點(diǎn)開始光熱機(jī)組啟動(dòng)并快速達(dá)到滿負(fù)荷出力，一直持續(xù)至晚上約11點(diǎn)，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約6-7小時(shí)。之后光熱機(jī)組負(fù)荷逐步降至零，脫網(wǎng)不出力，只保持旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)，直到第二天下午4點(diǎn)，如此循環(huán)反復(fù)。簡而言之，光熱機(jī)組負(fù)責(zé)作為晚高峰時(shí)段的支撐電源。

該設(shè)計(jì)方案采用前面提到的開口大于8米的槽式集熱器，以大幅降低土建、管道、控制系統(tǒng)和現(xiàn)場安裝的單位功率成本；采用管徑為90mm的集熱管，以減少單個(gè)回路的流動(dòng)壓降，降低主循環(huán)泵的揚(yáng)程要求；采用東西軸布置方式，以最大限度平衡全年各月度的熱輸出差異，并提高儲(chǔ)能系統(tǒng)在各月份的設(shè)備利用率；采用新一代寬溫硅油作為傳熱工質(zhì)，免除冬季和晚間的防凝需求；采用解耦工藝流程，將集熱儲(chǔ)熱和放熱發(fā)電環(huán)節(jié)進(jìn)行解耦，滿足“白天集熱、晚間發(fā)電”的調(diào)度方式；采用“平行鏡場”設(shè)計(jì)理念，將集熱場分為平行運(yùn)行的兩部分，分別換熱至熔鹽系統(tǒng)儲(chǔ)熱，在發(fā)電時(shí)再匯合進(jìn)入一套SGS系統(tǒng)，從而避免導(dǎo)熱油系統(tǒng)最大管徑的限制。

以烏拉特中旗海流圖的氣象條件和場址條件為例，該單機(jī)600兆瓦槽式電站的集熱面積約為385萬平米，占地約15000畝，儲(chǔ)熱時(shí)長8小時(shí)，儲(chǔ)熱容量12000 MWh。電站設(shè)計(jì)年發(fā)電能力為1993小時(shí)，按照上述大規(guī)模調(diào)峰的調(diào)度方式運(yùn)行時(shí)，電站年利用小時(shí)數(shù)約為1700小時(shí)，全年晚高峰覆蓋率為72%（以平均每天晚高峰時(shí)長6.5小時(shí)計(jì)），很好地滿足大規(guī)模調(diào)峰的調(diào)度方式。目前該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)完成概念設(shè)計(jì)，后續(xù)可進(jìn)一步結(jié)合邊界條件的細(xì)節(jié)進(jìn)行初步和詳細(xì)設(shè)計(jì)。

CSPPLAZA：在風(fēng)光大基地項(xiàng)目開發(fā)的當(dāng)下，你能否簡潔地用幾句話來闡述你建議開發(fā)商選擇槽式技術(shù)的理由？

俞科：風(fēng)光大基地項(xiàng)目開發(fā)的主力軍是央企，大家都知道，央企對項(xiàng)目的可行性評估，特別是經(jīng)濟(jì)性、可靠性評估是非常審慎的。槽式技術(shù)是經(jīng)過最多已投運(yùn)項(xiàng)目（全球超5GW運(yùn)行裝機(jī)）實(shí)踐檢驗(yàn)的、最可靠、最成熟、最穩(wěn)定的光熱發(fā)電技術(shù)，我們的烏拉特100MW項(xiàng)目的實(shí)際表現(xiàn)也在國際國內(nèi)市場給予了充分證明。

當(dāng)前國家推進(jìn)的戈壁沙漠風(fēng)光大基地，普遍存在風(fēng)大、沙塵的氣候特點(diǎn)，槽式技術(shù)抗風(fēng)運(yùn)行精度高，反射光程損失小，光熱轉(zhuǎn)化效率高，電站總效率提升空間大，電站調(diào)試周期短的優(yōu)勢可以充分發(fā)揮。

注：7月28日，常州龍騰光熱科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)盧智恒在2022中國風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源基地開發(fā)大會(huì)上就“槽式光熱儲(chǔ)能電站在大規(guī)模調(diào)峰場景下的設(shè)計(jì)方案與技術(shù)創(chuàng)新降本路徑”作了主題報(bào)告，欲了解更多相關(guān)信息，可聯(lián)系CSPPLAZA（微信號(hào)：cspswd）索取該演講PPT資料。