在風(fēng)光熱一體化項目開發(fā)浪潮的推動下，2024年，中國成為全球光熱發(fā)電新增裝機的絕對主力，在全球光熱發(fā)電行業(yè)的活躍度和影響力繼續(xù)提升。

在市場的催化下，我國光熱發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，據(jù)CSPPLAZA統(tǒng)計，自2024年至今，從集熱器到儲熱材料，從技術(shù)研發(fā)到系統(tǒng)集成，一系列創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)重大突破，本文優(yōu)選了幾項重大技術(shù)創(chuàng)新成果，列舉如下：

▌大開口熔鹽介質(zhì)槽式集熱器系統(tǒng)

2024年4月18日，中國廣核新能源控股有限公司公開宣布，成功開發(fā)出具備自主知識產(chǎn)權(quán)的大開口熔鹽介質(zhì)槽式集熱器系統(tǒng)，其原型機已于2024年1月完成試制，并在建成的槽式集熱器太陽法向輻射跟蹤平臺完成組裝，進(jìn)入聯(lián)合調(diào)試。

▲中廣核槽式集熱器太陽法向輻射跟蹤平臺

該集熱器的開口達(dá)8.6米，集熱溫度可達(dá)550攝氏度。同時，此次配套使用的槽式集熱器太陽法向輻射跟蹤平臺是目前全球僅有的可按ISO9806-2017標(biāo)準(zhǔn)來測試采光口寬度超5.7米的槽式集熱器穩(wěn)態(tài)熱性能測試臺，可測集熱器的長度也是目前國際現(xiàn)有測試臺的2倍，在驗證大開口硅油介質(zhì)的槽式集熱器系統(tǒng)性能，拓展光熱在高寒、高海拔及供熱、供汽等多場景應(yīng)用提供可能。

▌首座超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機組

2024年8月22日，經(jīng)過5年的技術(shù)攻關(guān)、工程建設(shè)，首座超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機組研制成功。第三方測試結(jié)果表明，該發(fā)電機組發(fā)電功率、熱工轉(zhuǎn)換效率等各項指標(biāo)，全面達(dá)到項目任務(wù)書要求。

▲北京延慶超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電實驗基地

超臨界二氧化碳工質(zhì)發(fā)電技術(shù)是第四代太陽能熱發(fā)電技術(shù)的代表。針對高溫吸熱器設(shè)計理論及方法、儲熱放熱模式對系統(tǒng)性能的影響機理、二氧化碳與透平熱功轉(zhuǎn)換過程的相互作用機制等三個關(guān)鍵科學(xué)問題，有以下重要產(chǎn)出：

針對科學(xué)問題一：建立了聚光太陽輻射在柔性不連續(xù)顆粒流內(nèi)的時空協(xié)同吸收、轉(zhuǎn)換和傳熱機理；研制了3種聚光器和包括700℃/1MWth顆粒吸熱器在內(nèi)的4種吸熱器；提出了2種高密度能量測量方法。

針對科學(xué)問題二：探索了熔融鹽對金屬腐蝕抑制機理；突破高溫固體吸熱顆與超臨界CO?在變熱流、變溫度和強變物性條件下的換熱特性匹配；研制了包括550℃/1MWth在內(nèi)的3種儲熱換熱裝置。

針對科學(xué)問題三：構(gòu)建高太陽能流、高溫、高膨脹比、高比功的高效太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要參數(shù)本構(gòu)匹配關(guān)系；建立以超臨界CO?流動為核心的光-熱-電能量轉(zhuǎn)化全系統(tǒng)模型；研制了550℃/200kW超臨界CO?透平發(fā)電機組；建立了“光-熱-電”實證系統(tǒng)，并實現(xiàn)運行。

▌新一代國產(chǎn)化集熱器——龍騰RT86大槽集熱器

2024年，常州龍騰光熱科技股份有限公司歷時4年研發(fā)的新一代高效低成本槽式集熱器——RT86大槽集熱器，實現(xiàn)了國產(chǎn)化槽式集熱裝備的繼續(xù)迭代，RT86大槽集熱器采用國際最先進(jìn)的空間框架結(jié)構(gòu)，擁有完全自主的專利技術(shù)：

可適配導(dǎo)熱油、硅油、熔鹽、水等工質(zhì)，回路設(shè)計出口溫度最高可達(dá)565℃；

可適配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%；

基于采用龍騰光熱自有專利——可擴(kuò)展管結(jié)構(gòu)連接技術(shù)（ETFH，Extensible Tube Frame Hub）技術(shù)，長尺寸部件分解為短尺寸，防腐處理簡便，運輸成本降低約35%；

在與烏拉特100MW項目相同設(shè)計荷載條件下，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)。

▲巴彥淖爾RT86大槽集熱器示范項目

目前，在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市龍騰光熱儲能科技創(chuàng)新園區(qū)內(nèi)，采用RT86大槽集熱器的新一代高效低成本槽式集熱系統(tǒng)示范項目，已經(jīng)完成了全工況連續(xù)機械試運行驗收，開始介質(zhì)熱運行示范。

▌大功率中高壓熔鹽電加熱器產(chǎn)品

2024年6月24日，綠儲科技自主研發(fā)制造的國際首臺單機20MW中高壓熔鹽電加熱器發(fā)貨至金塔中光太陽能“光熱+光伏”試點項目。目前，綠儲科技研制的面向大容量熔鹽儲能的智能化高壓無級調(diào)功熔鹽電加熱器產(chǎn)品已在多個光熱電站、火電靈活性改造項目上得的商業(yè)化應(yīng)用。

綠儲科技研制的中高壓熔鹽電加熱器電壓等級可達(dá)6～10kV，突破了國內(nèi)外熔鹽電加熱行業(yè)低壓電阻式加熱方案中輸電線路損耗高的技術(shù)瓶頸，熔鹽加熱效率達(dá)98.5%，加熱熔鹽溫度可達(dá)565℃。產(chǎn)品具有高電壓電網(wǎng)直連、線路損耗小、單體功率大、設(shè)備壽命長、均勻換熱、絕緣性能高、換熱效率高的優(yōu)點。

▌100MW級超高溫二氧化碳熱泵儲能系統(tǒng)

2025年1月13日，首航高科能源技術(shù)股份有限公司、北京前沿動力科技有限公司依托山東肥城100MW/400MWh首臺套新型二氧化碳熔鹽冷熱電聯(lián)供項目研制的“100MW級超高溫二氧化碳熱泵儲能系統(tǒng)”入選國家能源局第四批能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備名單。

山東肥城100MW/400MWh項目采用“高溫熔鹽+壓縮二氧化碳”儲能技術(shù)，利用壓縮二氧化碳高溫?zé)岜脤⒌凸入娹D(zhuǎn)化為熱能存儲于高溫熔鹽中，再通過超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)將熱能轉(zhuǎn)化為電能。同時，實現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供，能源綜合利用率達(dá)85%。

該技術(shù)從前端電到熱的轉(zhuǎn)換過程以及后端熱到電的轉(zhuǎn)換均大幅提升，解決了熔鹽儲能電-電轉(zhuǎn)換效率較低的問題。

前端：其前端電到熱的轉(zhuǎn)換過程采用壓縮二氧化碳高溫?zé)岜眉訜崛埯}，具體為通過逆向循環(huán)使用棄風(fēng)棄光電能將低溫?zé)嵩吹臒崮堋氨弥痢备邷貭顟B(tài)，并存儲轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，使用壓縮二氧化碳高溫?zé)岜眉夹g(shù)突破了阻抗型加熱器能效（cop）＜100%的限制，提高了電到熱的轉(zhuǎn)換效率，是電力系統(tǒng)削峰填谷、提高區(qū)域能源系統(tǒng)效率和安全性的關(guān)鍵性前沿技術(shù)之一。

后端：后端熱到電的轉(zhuǎn)換可以采用先進(jìn)的超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，高效地將熱能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)熔鹽溫度不同以及裝機容量大小，全系統(tǒng)電-電轉(zhuǎn)換效率近期達(dá)到57.5%~65.8%；中遠(yuǎn)期（5至10年）達(dá)到65%~76.6%，有望超過抽水蓄能轉(zhuǎn)換效率。

優(yōu)勢：單位瓦時存儲建造成本1.7元；使用壽命長達(dá)30年；完全不受地域限制；具備短期大規(guī)模部署的能力；熔鹽與光熱具有天然耦合優(yōu)勢，若與光熱補熱熔鹽結(jié)合，熔鹽-壓縮二氧化碳儲能電-電轉(zhuǎn)換效率更高。

▌多塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)

2025年1月13日，由恒基能脈新能源科技有限公司自主研發(fā)、中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司與恒基能脈共同申報的“多塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)”成功入選國家能源局第四批能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備名單。

“多塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)”以瓜州10萬千瓦“雙塔一機”光熱發(fā)電項目為依托，采用“雙塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)”，該聚光集熱系統(tǒng)包含有兩個聚光集熱單元，每個單元具備獨立的定日鏡場、吸熱塔以及吸熱器系統(tǒng)，兩個定日鏡場共用區(qū)域的定日鏡能夠復(fù)用于相鄰的兩套吸熱器系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)“一塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)”相比，“雙（多）塔一機塔式光熱電站聚光集熱系統(tǒng)”能夠提高聚光集熱效率，適用于較大規(guī)模的塔式光熱電站，在提升聚光集熱安全性、核心設(shè)備可靠性的同時具有較高的經(jīng)濟(jì)性，有助于提升光熱發(fā)電技術(shù)的市場競爭力和實現(xiàn)光熱發(fā)電技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。

三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦光熱儲能+項目已于2024年12月30日投運。

▌350MW“三塔一機”大規(guī)模獨立光熱電站方案

2024年11月5日，青海省2024年光熱發(fā)電示范（試點）項目優(yōu)選結(jié)果公布，浙江可勝技術(shù)股份有限公司申報的格爾木350MW光熱項目成功入圍，入選項目將納入青海省2024年度全省電力行業(yè)重點項目開發(fā)建設(shè)方案。

今年4月24日，可勝技術(shù)開發(fā)建設(shè)的青海億儲格爾木350MW塔式光熱發(fā)電項目可行性研究報告評審會在北京順利召開。

格爾木350MW塔式光熱項目是全球單體規(guī)模最大、儲能時間最長的光熱發(fā)電項目，采用“三塔一機”設(shè)計方案，配置14小時熔鹽儲能系統(tǒng)。該項目將采用可勝技術(shù)自主研發(fā)的塔式熔鹽儲能光熱發(fā)電核心技術(shù)及裝備，預(yù)計年發(fā)電量達(dá)9.6億kWh，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約26.34萬噸，年減排二氧化碳約72萬噸。

作為青海省2024年光熱發(fā)電示范（試點）項目之一，該項目投運后上網(wǎng)電價按每千瓦時0.55元（含稅）執(zhí)行。

▌高低位熔鹽儲罐+短軸泵技術(shù)方案

浙江可勝技術(shù)股份有限公司創(chuàng)新高低位罐短軸泵技術(shù)方案，可顯著降低熔鹽儲能系統(tǒng)的成本。

采用該技術(shù)方案后，儲罐的高度不再受熔鹽泵軸長的限制。根據(jù)該技術(shù)方案優(yōu)化后的儲罐具有更小的比表面積、更高的熱效率、更低的鋼材消耗量，并且熔鹽使用量也有所減少。

以一個裝機100MW儲熱8小時的熔鹽系統(tǒng)為例，采用傳統(tǒng)方案和創(chuàng)新優(yōu)化方案后的對比如下所示：

與傳統(tǒng)方案相比，通過應(yīng)用低位罐熔鹽輸送技術(shù)方案，儲熱系統(tǒng)的綜合成本降低約2000萬至3000萬元，對應(yīng)的儲熱系統(tǒng)綜合成本降低約6%至12%。