4月25日，2024第十一屆中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)在內(nèi)蒙古呼和浩特盛大召開，北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司經(jīng)理王芳出席會(huì)議并作主題報(bào)告《光熱技術(shù)的低成本發(fā)展之路》。

圖：王芳

以下為演講內(nèi)容。

大家好！我是來自北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司的王芳，今天跟大家討論的是《光熱技術(shù)的低成本發(fā)展之路》。我的報(bào)告一共分為五部分，一是行業(yè)現(xiàn)狀，二是北京兆陽(yáng)的降本之路，三是項(xiàng)目案例，四是兆陽(yáng)光熱供熱成本分析，五是公司簡(jiǎn)介。

光熱大幅降本勢(shì)在必行

首先看一下行業(yè)的基本情況。

近些年，我國(guó)出臺(tái)了一系列對(duì)于光熱發(fā)展利好的政策。

2020年9月，我國(guó)明確提出2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和的目標(biāo)。

在過去的一年里，國(guó)家能源局也指出，我們要充分認(rèn)識(shí)光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的重要意義，積極推進(jìn)光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展。

在近期，我國(guó)也提出了一個(gè)新名詞，叫做新質(zhì)生產(chǎn)力，我們?nèi)绾蝸戆l(fā)展新能源的新質(zhì)生產(chǎn)力呢？這就需要我們新能源行業(yè)的同仁共同努力，相信在未來的幾年里，我國(guó)會(huì)沿著以新提質(zhì)、以質(zhì)促新的機(jī)制提出更多的利好政策,來推動(dòng)系能源新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。

關(guān)于太陽(yáng)能光熱發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，前面的嘉賓也講到了這個(gè)問題。

圖：電池片價(jià)格走勢(shì)

上圖是過去一年里光伏電池片的價(jià)格走勢(shì)，從圖中我們可以看到，在過去的一年里，光伏電池片的價(jià)格從0.8元/Wh降到了0.4元/Wh。

圖：2024年4月10日-2024年4月17日光伏組件和電池片的價(jià)格

近期光伏組件的價(jià)格圍繞在0.93元-1.2元的水平，電池片的價(jià)格在0.34元-0.43元的水平。在過去的一年里，光伏的降價(jià)是非常迅速的，近一年的時(shí)間已經(jīng)降了將近一半的水平。

電化學(xué)儲(chǔ)能的價(jià)格也在持續(xù)走低。儲(chǔ)能電芯平均價(jià)格從2023年初的0.9元-1.0元/Wh下降至年末的0.4元-0.5元/Wh，價(jià)格直接腰斬。

圖：2023年儲(chǔ)能系統(tǒng)月度中標(biāo)均價(jià)及變化情況（元/Wh）

與此同時(shí)，在2023年的儲(chǔ)能系統(tǒng)月度中標(biāo)的價(jià)格走勢(shì)圖里可以看到，相比年初，儲(chǔ)能系統(tǒng)平均價(jià)格從1.4元/Wh水平降至約0.8元/Wh，下降40%，亦接近腰斬。

光伏以及電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)降價(jià)，以及光伏電站運(yùn)維的便利性，給光熱行業(yè)的發(fā)展也帶來一定壓力。光熱若想要在新能源領(lǐng)域闖出一片自己的天地，大幅降本就勢(shì)在必行。

北京兆陽(yáng)的降本之路：線性類菲涅爾聚光集熱+高溫固體儲(chǔ)熱

北京兆陽(yáng)的技術(shù)主要分為兩個(gè)方面，第一方面是線性類菲涅爾式聚光集熱技術(shù)，第二部分是高溫固體儲(chǔ)熱，下面我分別說一下這兩項(xiàng)技術(shù)的降本路徑。

第一個(gè)是水工質(zhì)類菲涅爾式聚光集熱技術(shù)，大概分為了如下7個(gè)路徑。

▍東西軸向陽(yáng)傾斜，四季得熱量均衡，冬季得熱效率高

左圖為兆陽(yáng)東西軸菲涅爾的鏡場(chǎng)，右圖為常規(guī)的南北軸菲涅爾鏡場(chǎng)。

從圖中我們可以看到，常規(guī)的南北軸菲涅爾跟蹤的是太陽(yáng)光的方位角，跟蹤角度范圍是0-180度。兆陽(yáng)菲涅爾的聚光鏡場(chǎng)布置于接收器的北側(cè)正后方，跟蹤的是太陽(yáng)光高度角，跟蹤角度大概為10-110度。

我們每日跟蹤太陽(yáng)光高度角，雖然存在一天內(nèi)早晚時(shí)段的截光余弦損失，但全年時(shí)段基本沒有季節(jié)差異性，四季得熱量均衡。鏡場(chǎng)面積與儲(chǔ)熱容量設(shè)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)冬季得熱量嚴(yán)重不足或夏季棄熱量大的情況。同時(shí)，土地利用率高，單位平米鏡面占地約2.1-2.3㎡左右，明顯低于塔式聚光集熱鏡場(chǎng)的占地比例。

圖：不同技術(shù)路線集熱場(chǎng)單位鏡面全年累計(jì)集熱管得熱量的分布圖

以我國(guó)緯度在40°的項(xiàng)目地為例，假設(shè)不考慮陰雨天，對(duì)于南北軸槽式、南北軸菲涅爾式以及兆陽(yáng)菲涅爾式集熱場(chǎng)單位鏡面全年及冬季累計(jì)截光得熱量分別進(jìn)行了計(jì)算，兆陽(yáng)菲涅爾式的均衡性優(yōu)勢(shì)顯著（如圖表）；全年得熱量與槽式基本相當(dāng)，超出傳統(tǒng)南北軸菲涅爾式10%以上；整個(gè)冬季得熱量超出傳統(tǒng)方式40%，12月、1月超出一倍。

▍多鏡條結(jié)構(gòu)，用鋼少、抗風(fēng)強(qiáng)；全機(jī)械跟蹤，易維護(hù)

上圖的鏡場(chǎng)采取了多鏡條的布置方式，鏡條之間有一定的縫隙，并且我們的第二代產(chǎn)品整體尺寸適中，抗風(fēng)性能進(jìn)一步增加，單位平米鏡面的用鋼量顯著下降，有效降低鏡場(chǎng)成本。

這幅圖是全機(jī)械跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有高可靠性、直觀易維護(hù)等特點(diǎn)，特別適合高海拔惡劣氣候環(huán)境。

這樣一套驅(qū)動(dòng)裝置可控制3000-10000㎡鏡面，綜合成本低。

▍精度及反射率高、成本低、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)

圖：雙玻冷彎微曲面反射鏡

這是一項(xiàng)具有專利技術(shù)的雙玻冷彎微曲面反射鏡，在我們的鏡場(chǎng)圖里，可以看到有一組一組的鏡面，我們的鏡子不是平面鏡，而是微曲面的反射鏡。雙玻冷彎微曲面反射鏡是一項(xiàng)我們獨(dú)有的技術(shù)，采用雙玻冷彎工藝，低能耗高效率，適合自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。我們?cè)诒本┦怯幸粭l生產(chǎn)線的。

其次我們的面型精度高，無熱彎鋼化“風(fēng)斑應(yīng)力斑”現(xiàn)象；此外，因?yàn)槲覀儾捎玫牟ＡП容^薄，吸收比較少，鏡面的反射率可以高達(dá)93.5%，反射層及有機(jī)材料封裝在兩層玻璃內(nèi)部，具備超高耐候性和抗沖擊強(qiáng)度，使用壽命可達(dá)50年，另外鏡片即使遭受到外力沖擊后產(chǎn)生破碎也不會(huì)直接掉落，安全可靠，目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到18個(gè)國(guó)家或地區(qū)的專利授權(quán)。

▍高頻次自動(dòng)清掃，大幅度提升鏡面和吸熱器清潔率

還有一個(gè)對(duì)我們電站效率影響比較大的因素，就是鏡面以及吸熱器的清潔率。

聚光集熱首先是要把入射到太陽(yáng)反射鏡上的光打到吸熱器上，這是我們的第一步，如果鏡面清潔率不好，我們第一步效率就會(huì)大打折扣，因此鏡面的清掃是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。

北京兆陽(yáng)研發(fā)的自動(dòng)清掃機(jī)器人與鏡場(chǎng)支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，緊貼鏡面沿東西方向自動(dòng)行走，光伏板發(fā)電作為行走動(dòng)力，雙向設(shè)置限位自動(dòng)換向；行走的同時(shí)旋轉(zhuǎn)毛刷清掃鏡面；清掃頻率可達(dá)到每日一次。

為什么要強(qiáng)調(diào)清掃頻率？因?yàn)槲覀兊那鍜哳l率如果能夠保持一定的水平，就可以達(dá)到無水清洗。就像我們?cè)诩依锴鍧嵅Ａб粯?，如果你每天都擦一下，可能用一塊干布就可以抹干凈，但若你一年清潔一次，那就一定要用到水、清潔劑。

此外，設(shè)備及運(yùn)行成本也是比較低的，因?yàn)槲覀儾捎霉夥灏l(fā)電作為動(dòng)力，基本上能夠保證鏡面清潔率在99%以上，是達(dá)成聚光集熱高效率的基本保障。

我們都知道，線性聚光集熱用反射鏡把太陽(yáng)光聚焦成一條光線以后，光線還要穿透一層玻璃管，如果玻璃管上有灰塵或鹽漬，光線就不能很好的穿透這層玻璃管，里面的光熱轉(zhuǎn)換部件也就沒辦法把這部分光轉(zhuǎn)換成熱量進(jìn)行利用，因此吸熱器的清掃至關(guān)重要。

我們自主研發(fā)的吸熱器清掃車設(shè)置于軌道梁上（如上圖），配置適于吸熱器表面材質(zhì)及形狀的清掃毛刷，鏡場(chǎng)回路端部設(shè)置充電樁，吸熱器可以實(shí)現(xiàn)隔日無水清掃，廣泛應(yīng)用于積灰、積鹽較為嚴(yán)重的項(xiàng)目地。

據(jù)我們估算，在青海鹽湖地區(qū)，不采用鏡面清掃車和吸熱器清掃車的集熱場(chǎng)，一個(gè)季度得熱量會(huì)下降約一半。因此我們認(rèn)為，設(shè)置便宜、自動(dòng)清掃的鏡面清掃車和吸熱器清掃車是保障集熱場(chǎng)集熱效率的關(guān)鍵因素，也是系統(tǒng)中投入回報(bào)比最高的設(shè)備。

▍吸熱器位置固定，吸熱器可靈活選裝

因?yàn)槲覀兊木酃饧療徵R場(chǎng)跟蹤的是太陽(yáng)光的高度角，跟蹤角度范圍較小，散光比較輕微，聚光光帶相對(duì)較窄，聚光焦距變化范圍也比較小，能流分布可調(diào)可控，適應(yīng)低、中、高不同的聚光倍率要求，可根據(jù)需求輸出熱水或蒸汽，另外結(jié)合二次聚光，聚光倍率可高達(dá)200倍。

此外，吸熱器位置相對(duì)槽式來說我們是固定的，不隨截面跟蹤而轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定可靠，易清掃，軸向長(zhǎng)度伸縮補(bǔ)償簡(jiǎn)單可靠，有效吸熱區(qū)域占比大；中低溫系統(tǒng)可不使用真空集熱管，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。

▍傳熱流體：水工質(zhì)

傳熱工具我們優(yōu)先選用水工質(zhì)，如果客戶的需求是導(dǎo)熱油的話也可以選用，如果需求是熱水或蒸汽，我們就優(yōu)先選用水。

我們認(rèn)為水首先熱力系統(tǒng)的技術(shù)比較成熟，安全性高且易獲得，成本低，可利用的溫度梯度較大，整個(gè)熱力系統(tǒng)中無需再設(shè)置換熱系統(tǒng)。此外，我們認(rèn)為其光熱轉(zhuǎn)化效率也會(huì)高于熔鹽和導(dǎo)熱油的系統(tǒng)。

另外，我們還有一個(gè)直接穩(wěn)定輸出蒸汽發(fā)生技術(shù)，也就是利用我們的集熱鏡廠直接輸出蒸汽。

這個(gè)是基于我們的技術(shù)條件實(shí)現(xiàn)的，首先我們的接收器位置是固定的，軸向伸縮補(bǔ)償簡(jiǎn)單可靠，另外有了二次聚光的設(shè)計(jì)，能夠改善能流分布的均勻性，最重要的是我們?cè)陬A(yù)熱蒸發(fā)段后設(shè)置了汽水分離裝置，過熱段增強(qiáng)換熱以及均溫的設(shè)計(jì)，能夠穩(wěn)定的直接產(chǎn)生供熱蒸汽，最后再匹配我們大規(guī)?；炷凉腆w儲(chǔ)熱系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步平滑穩(wěn)定蒸汽的輸出參數(shù)。

以上是我們聚光集熱技術(shù)的降本之路。

耐高溫固體儲(chǔ)熱技術(shù)

下面看一下耐高溫儲(chǔ)熱技術(shù)的降本路徑，分為四個(gè)方面：

▍材料及設(shè)備常規(guī)

首先看一下混凝土本體，用的比較常規(guī)，水泥、沙子、石子、專有配方的耐高溫添加劑，儲(chǔ)換熱系統(tǒng)用的是一些鋼管以及常規(guī)火電站應(yīng)用的閥門或水泵，還有儀器儀表。

圖：混凝土本體

▍多單體設(shè)置，標(biāo)準(zhǔn)健全

我們的某一儲(chǔ)熱單體可同時(shí)具有蓄熱功能或取熱功能，蓄熱管道和取熱管道相同，也就是混凝土儲(chǔ)熱體中只有一套管道，這樣就可以實(shí)現(xiàn)熱量同時(shí)存儲(chǔ)和取出的功能。

上圖是張家口一號(hào)電站建設(shè)時(shí)我們拍攝的照片，當(dāng)時(shí)的儲(chǔ)熱體分為六個(gè)儲(chǔ)熱單體，在部分儲(chǔ)熱單體進(jìn)行熱量?jī)?chǔ)存的情況下，其余的儲(chǔ)熱單體可以輸出蒸汽。

另外，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系健全，混凝土本體參考建筑類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)務(wù)管道系統(tǒng)參考常規(guī)火電站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

▍安全可靠，運(yùn)維便利

混凝土儲(chǔ)熱體還具有安全可靠、運(yùn)維便利等特點(diǎn)。

混凝土性能相對(duì)穩(wěn)定，無燃燒、爆炸、環(huán)境污染等風(fēng)險(xiǎn)，也不存在鍋爐過燒、爆管等風(fēng)險(xiǎn)；其次基礎(chǔ)容量比較大，可以作為汽輪機(jī)的黑啟動(dòng)電源；最后它沒有液體儲(chǔ)熱工質(zhì)的防凍堵問題，運(yùn)行費(fèi)用較低，無泄露風(fēng)險(xiǎn)。

▍應(yīng)用范圍廣

最后是應(yīng)用范圍極為廣闊。

如圖所示，輸入的是蒸汽或者谷電/新能源電力，輸出的是高溫高壓蒸汽、飽和蒸氣或熱水，應(yīng)用的方面也是比較廣的，可以用于發(fā)電、工業(yè)蒸汽，用于酒店、醫(yī)院消毒用的蒸汽或食品烘干，商業(yè)樓宇、酒店供暖、工業(yè)熱水，小區(qū)的冬季供暖等。

圖：蒸汽蓄熱運(yùn)行原理

上圖為蒸汽蓄熱的運(yùn)行原理，一些常規(guī)電站的棄熱產(chǎn)生的蒸汽儲(chǔ)存到固體儲(chǔ)熱體中，在用戶有需求時(shí)，可以輸出蒸汽或熱水。這幅圖里面我一共畫了六個(gè)儲(chǔ)熱單體，左側(cè)四個(gè)熱量單體是熱量存儲(chǔ)的狀態(tài)，右側(cè)兩個(gè)是熱量輸出的狀態(tài)。

圖：電蓄熱運(yùn)行原理

上圖為電蓄熱運(yùn)行原理，如圖可見，吸納的是谷電或新能源電力的棄電，我們將這部分電力轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存在固體儲(chǔ)熱中，在用戶需要時(shí)輸出熱力，與前面的原理基本類似。

項(xiàng)目案例

下面我們來看一下項(xiàng)目案例。

第一個(gè)是青海油田太陽(yáng)能供熱工程，這個(gè)工程鏡面的面積超兩萬平米，24小時(shí)連續(xù)輸出平均熱，功率大概是2.6兆瓦，供熱溫度不低于65攝氏度，供貨內(nèi)容為3套線性菲涅爾聚光集熱系統(tǒng)，用于采油作業(yè)過程中原油原水的加熱，供貨地點(diǎn)是中石油青海分公司，目前項(xiàng)目已經(jīng)完成了調(diào)試，即將正式供熱【注：2024年5月份青海油田采用兆陽(yáng)光熱類線性菲涅爾聚光集熱技術(shù)的三個(gè)光熱項(xiàng)目已全部建成投產(chǎn)】。

這是青海鹽湖碳酸鋰項(xiàng)目太陽(yáng)能供熱工程，項(xiàng)目占地80萬平米，年供水量約1500萬噸，年供熱量約90萬吉焦，鏡場(chǎng)出口的溫度是80℃-85℃，這個(gè)項(xiàng)目采用的是中低倍的聚光集熱鏡場(chǎng)以及儲(chǔ)罐技術(shù)，可為碳酸鋰生產(chǎn)提供40℃左右的熱水。

這個(gè)是張家口尚義小蒜溝小區(qū)冬季供暖項(xiàng)目，占地1.6萬平米，大概是5000多平米的鏡場(chǎng)，采用中低倍的線性菲涅爾聚光集熱技術(shù)以及儲(chǔ)熱池的蓄熱技術(shù)，這個(gè)項(xiàng)目于2021年采暖季投運(yùn)，目前已經(jīng)正常運(yùn)行了三年，項(xiàng)目利用線性類菲涅爾聚光集熱鏡場(chǎng)直接輸出法醫(yī)高溫?zé)崴Y(jié)合儲(chǔ)熱池進(jìn)行蓄熱，可以24小時(shí)為附近小區(qū)冬季供暖提供熱水。

兆陽(yáng)張家口15MW光熱發(fā)電項(xiàng)目，鏡場(chǎng)面積38萬㎡，設(shè)計(jì)的是蒸汽參數(shù)12.5兆帕，450℃，鏡場(chǎng)的長(zhǎng)度是555米。采用高倍聚光集熱技術(shù)，直接蒸汽發(fā)生技術(shù)以及耐高溫混凝土儲(chǔ)熱技術(shù)，目前整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過一系列的性能測(cè)試，已經(jīng)試運(yùn)，測(cè)試結(jié)果完全達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

兆陽(yáng)光熱供熱成本分析

最后看一下兆陽(yáng)光熱的供熱成本分析。

這里我采用了一個(gè)規(guī)模相對(duì)中等的項(xiàng)目，青海鹽湖碳酸鋰項(xiàng)目。

這個(gè)項(xiàng)目采用四軸的線性菲涅爾的聚光集熱鏡場(chǎng)，聚光倍率約25倍，儲(chǔ)熱方式是熱水罐，總投資額3.15億，項(xiàng)目的使用壽命暫時(shí)按照20年估算，年供熱量是90萬吉焦，年替代天然氣量是3000萬m3，年運(yùn)維成本500萬元，20年生命周期的運(yùn)維成本1個(gè)億。

簡(jiǎn)單來估算一下整體的投資額，3.15億加上1億，一共是4.15億，20年的生命周期里替代的天然氣量是60000萬m3，我們初步估算該項(xiàng)目全生命周期的運(yùn)維成本大概為0.7元每立方天然氣。

關(guān)于兆陽(yáng)光熱

北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司成立于2010年，前期研發(fā)了14年，具有一套完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)型供熱技術(shù)體系，類菲涅爾聚光集熱技術(shù)以及大規(guī)模儲(chǔ)熱技術(shù)。

公司可提供太陽(yáng)能光熱全套技術(shù)，包括線性菲涅爾太陽(yáng)能供熱發(fā)電技術(shù)解決方案、裝備集成、工程服務(wù)，開發(fā)、投資、制造、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)線性類菲涅爾太陽(yáng)能供熱發(fā)電工。此外，我們公司具有工程設(shè)計(jì)資質(zhì)，工程勘察、工程測(cè)量、總承包等系列資質(zhì)。

目前，北京兆陽(yáng)擁有發(fā)明專利有43項(xiàng)，實(shí)用新型專利150項(xiàng)，其他國(guó)家專利授權(quán)18項(xiàng)。北京兆陽(yáng)主編了一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《菲涅耳式太陽(yáng)能光熱發(fā)電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，參編了三項(xiàng)其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

公司目前是國(guó)家高新企業(yè)、中關(guān)村高新、知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范單位，另外榮獲了2022年中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)課題，核心專利獲得了2022年電力科技成果金蘋果獎(jiǎng)，還獲得了2018年度全球綠色低碳領(lǐng)域藍(lán)天獎(jiǎng)，2018創(chuàng)新典范新銳科技企業(yè)獎(jiǎng)。

北京兆陽(yáng)的服務(wù)范圍簡(jiǎn)單列舉如下：

2024第十一屆中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)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(huì)由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會(huì)主題為“在多變的形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展”，共有來自海內(nèi)外約800名代表出席本屆大會(huì)。