劉亞從 藺峰 蘆嘯 盧瀟

光熱發(fā)電是清潔能源替代的重要組成部分，具有儲能、可調峰、連續(xù)發(fā)電等優(yōu)勢，是國家重點支持發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。蘭州大成科技股份有限公司（以下簡稱“蘭州大成”）自主創(chuàng)新熔鹽線性菲涅爾式聚光集熱領先技術，實現(xiàn)變革性清潔能源生產(chǎn)技術和理論的重大突破，提出了解決未來能源問題的方案。發(fā)揮蘭州大成敦煌示范項目的引領作用，有助于培育省級新能源先進制造業(yè)集群，為深入推進甘肅新型工業(yè)化進程，加快建設全國重要的清潔能源產(chǎn)業(yè)基地提供有力支撐。

一、光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）世界光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展概況。全球光熱發(fā)電行業(yè)經(jīng)歷了20世紀70年代研發(fā)興起、80年代建站后長期停滯的階段，2007年光熱發(fā)電市場開始逐漸復蘇。目前全球已投入運行的光熱電站主要分布在美國、西班牙、印度、南非、摩洛哥、中國等國家，截至2022年底，全球太陽能光熱發(fā)電累計裝機容量約7050MW。據(jù)國際能源署《全球能源部門2050年凈零排放路線圖》預測，2030年，聚光太陽能熱發(fā)電的電力裝機容量將達到73GW，在全球可再生能源電力裝機中占比0.7%，2050年達到426GW，占比 1.6%，太陽能熱發(fā)電在全球可再生能源電力裝機占比得到大幅提升。（如表1所示）

（二）我國光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展歷程。2003年—2010年，中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)進入萌芽階段，社會資本開始布局光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈。2011年—2015年是中國光熱發(fā)電試驗和產(chǎn)業(yè)鏈完善階段，我國相繼建成了多個小型試驗示范性項目，國內的光熱發(fā)電裝備制造業(yè)獲得了長足發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈逐步健全壯大趨于完整。2016年，國家發(fā)改委出臺了《關于太陽能熱發(fā)電標桿上網(wǎng)電價政策的通知》，隨后國家能源局啟動首批20個光熱發(fā)電示范項目，裝機規(guī)?？偭窟_1350MW，標志著中國太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷技術研發(fā)積累、小規(guī)模試驗系統(tǒng)驗證、產(chǎn)業(yè)鏈布局之后，快速進入到大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的新階段。（見圖1）

截至2022年底，我國光熱發(fā)電累計裝機容量588MW，占全球光熱發(fā)電累計裝機容量的8.3%。國家對可再生能源發(fā)電的政策支持力度持續(xù)加大，中國光熱發(fā)電行業(yè)的市場結構正在不斷優(yōu)化升級，預計2030年中國光熱發(fā)電裝機容量達到29GW，2050年達到118GW。

（三）甘肅在光熱發(fā)電領域占有重要地位。甘肅屬于國內太陽能資源豐富的一類地區(qū)，是全國清潔能源開發(fā)的主陣地、主戰(zhàn)場，已投入運營和在建光熱發(fā)電項目規(guī)模均處于國內領先位置。在國家批準的首批20個光熱發(fā)電示范項目（總裝機量1350MW）中，甘肅省布局建設9個示范項目，合計裝機量650MW，分別占項目總數(shù)的45%、總裝機量的48%。其中有4座塔式、4座槽式和1座菲涅爾式光熱發(fā)電站，涵蓋了光熱發(fā)電的主要先進技術路線。截至2022年底，首批示范項目中首航敦煌100MW熔鹽塔式光熱電站、大成敦煌50MW熔鹽菲涅爾光熱電站建成投入運營，阿克塞50MW熔鹽槽式光熱示范項目、玉門鑫能50MW二次反射塔式光熱電站、首航玉門100MW塔式光熱電站等項目正在積極推進建設。

二、蘭州大成敦煌熔鹽線性菲涅爾光熱電站典型案例分析

（一）項目背景

蘭州大成是全國第五批創(chuàng)新型試點企業(yè)，甘肅首批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)，歷經(jīng)多年長期實踐積累，自主創(chuàng)新研發(fā)熔鹽線性菲涅爾式高溫聚光集熱技術，填補了我國線性菲涅爾光熱發(fā)電領域的空白，建設運營的敦煌光熱電站是世界上第一座熔鹽線性菲涅爾式光熱發(fā)電商業(yè)電站，實現(xiàn)了熔鹽線菲發(fā)電站從0到1的突破，對國內線菲光熱電站的開發(fā)和應用具有示范引領作用。項目總投資16.88億元，于2019年12月31日實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，2020年初進行熱態(tài)進鹽調試，6月18日太陽能集熱場系統(tǒng)發(fā)電并網(wǎng)開始試運行，2021年4月下旬基本消缺結束，5月開始進入連續(xù)運行。（見圖2）

（二）項目優(yōu)勢

1.設計創(chuàng)新多項指標顯著優(yōu)于國內其他項目。項目設計團隊在無經(jīng)驗可循的情況下，通過技術創(chuàng)新和研發(fā)，逐一攻克了集熱島多個集熱回路出口鹽溫均衡性、大跨距且存在多個強震源SGS鋼結構平臺設計難點，首創(chuàng)了Z型集熱場設計技術，實現(xiàn)了集熱回路流量的自平衡，各集熱回路間溫度偏差小于5%，創(chuàng)造性地開發(fā)新型熱脹位移釋放裝置，有效降低了局部應力集中。

2.國家首批示范項目建設速度和質量的典范。商業(yè)化光熱電站的建設周期普遍在兩年以上，敦煌大成熔鹽線菲光熱發(fā)電項目自2018年7月全面開工建設到并網(wǎng)發(fā)電僅用510余天，大幅縮短了同類項目建設周期。2020年6月項目正式投入商業(yè)運營，各系統(tǒng)運營狀態(tài)良好，參數(shù)平穩(wěn)合理，為熔鹽線菲集熱場建設、運行質量積累了寶貴經(jīng)驗。

3.奠定技術體系和自主知識產(chǎn)權的領先地位。項目采用完全自主知識產(chǎn)權的熔鹽線菲聚光集熱技術，儲熱時長15小時，具備24小時持續(xù)發(fā)電能力，年利用小時數(shù)達4283小時。解決了線聚焦技術熔鹽工質低熱損運行難點，建立了熔鹽線菲聚光集熱技術體系和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)業(yè)鏈，通過國際權威第三方的測試和評估認證，該項目成果總體處于國際領先水平。

4.技術路線和關鍵設備具有明顯的成本優(yōu)勢。敦煌光熱電站熔鹽線菲聚光器自身簡約高抗擾的結構特征和直接熔鹽集熱、儲熱、換熱的運行工藝決定了技術路線具有明顯的成本優(yōu)勢，蘭州大成具備的關鍵設備高度模塊化系統(tǒng)集成制造能力與低空布置維護方便的聚光器主反射鏡系統(tǒng)，進一步降低了電站建造和運營成本。

（三）項目成效

1.經(jīng)濟效益。項目設計年發(fā)電量2.14億度，按發(fā)電量計算年可節(jié)約標煤68000噸，2021年12月通過國家能源局組織的國家光熱示范項目示范性驗收，2023年1月列入第一批可再生能源發(fā)電補貼核查確認的合規(guī)項目清單，可以享受1.15元/度示范電價。2021年5月起實現(xiàn)全月連續(xù)發(fā)電運行，在集熱場投運50%的情況下，2021年5月全月上網(wǎng)發(fā)電量為855.8萬度，單日最高發(fā)電量為61.77萬度，基本實現(xiàn)設計電量滿發(fā)，超額完成國家示范項目驗收指標。截至2022年底累計發(fā)電1.5億度，利潤總額超過1億元。

2.社會效益。項目成功并網(wǎng)發(fā)電是開創(chuàng)性研究工作的重大科技成果轉化，熔鹽線性菲涅爾式關鍵部件和成套設備是集機械設計、研發(fā)、制造、自動控制與真空應用技術于一體的現(xiàn)代工業(yè)化高新技術裝備，對其他行業(yè)有較強的帶動作用。在全生產(chǎn)周期植入數(shù)字化和智能化理念，提升光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)高精度裝備制造、集成技術水平和集熱效率，推動了甘肅省光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的轉型升級。

（四）創(chuàng)新亮點

1.熔鹽線菲聚光集熱系統(tǒng)國家級研發(fā)平臺成功搭建。國家發(fā)改委、國家科技部根據(jù)蘭州大成創(chuàng)新的“綠色鍍膜”新技術理念和聚光太陽能領域的研發(fā)能力，分別授牌設立了兩個國家級工程技術研究中心。成立了以蘭州大成為核心，研、學、產(chǎn)、用無縫銜接，引領相關行業(yè)技術進步的產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟。

2.熔鹽線菲聚光集熱系統(tǒng)關鍵技術應用實現(xiàn)突破。項目采用熔鹽作為線菲聚光集熱系統(tǒng)的集熱、傳熱工質，減少了換熱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了550℃線聚焦高溫熔鹽集熱技術突破，首創(chuàng)集熱場自預熱注鹽和受控疏排鹽的防凝運行新工藝流程。

3.熔鹽線菲聚光集熱系統(tǒng)設備國產(chǎn)化率大幅提升。項目采用了高聚光120倍聚光器（國外<85倍）、較大內徑高溫真空集熱管和抗風能力強、適應我國西部環(huán)境、高可靠性的線菲集熱系統(tǒng)，匹配使用發(fā)電效率更高的高溫高壓參數(shù)汽輪發(fā)電機組，整座電站設備國產(chǎn)化率超過了97%。

4.熔鹽線菲光熱電站完整產(chǎn)業(yè)鏈的培育有效推進。通過一系列自主創(chuàng)新，形成了具有我國特色、達到國際先進水平的產(chǎn)業(yè)工程技術與成套裝備制造能力，建立了包括研發(fā)設計、裝備制造、系統(tǒng)集成、工程建設及光電運維等方面技術支持和服務的全產(chǎn)業(yè)鏈體系。

三、蘭州大成敦煌熔鹽線性菲涅爾光熱電站推廣前景

（一）國家政策落地助力光熱發(fā)電規(guī)模化發(fā)展。2023年4月，國家能源局《關于推動光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關事項的通知》要求，相關省份要積極推進光熱發(fā)電項目規(guī)劃建設，根據(jù)研究成果及時調整規(guī)劃或基地實施方案，統(tǒng)籌協(xié)調光熱規(guī)劃布局，合理布局或預留光熱場地，在本省新能源基地建設中同步推進光熱發(fā)電項目規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展，盡快落地一批光熱發(fā)電項目，力爭“十四五”期間全國光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達到3000MW。

（二）光熱發(fā)電技術更適用于甘肅的地理省情。熔鹽線菲光熱電站具有鏡場容積率高，抗風能力強，寬天象適應性、選址靈活、反射鏡清洗便捷等突出優(yōu)勢，適合于甘肅省高海拔、地貌差、干旱少雨、多沙塵、輻照不穩(wěn)定等自然條件下進行區(qū)域大規(guī)模開發(fā)應用。

（三）有較大的技術進步空間和成本下降潛力。敦煌熔鹽線菲光熱發(fā)電站經(jīng)國際權威第三方16個月的評估測試報告和運行數(shù)據(jù)檢測，確立了該項技術作為中國光熱發(fā)電主流技術路線的可行性和示范性，其潛在的技術優(yōu)勢、商業(yè)價值、社會和環(huán)境效益正在逐步顯現(xiàn)。熔鹽線菲集熱場單位造價已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢，相對槽式、塔式集熱場有較大優(yōu)勢，熔鹽線菲領域的技術創(chuàng)新將推動投資性價比進一步提升。

（四）具備較強的光熱電站關鍵設備制造能力。蘭州大成聚光集熱器關鍵部件均為自主研發(fā)生產(chǎn)，已達到國際先進水平，是國內、國際知名聚光太陽能應用系列產(chǎn)品解決方案提供商和生產(chǎn)商。（如表2所示）

（五）具有集成建設和聯(lián)調光熱電站工程能力。蘭州大成熔鹽線菲光熱發(fā)電技術積累了在我國西部地區(qū)及青藏高原地區(qū)集成建設、聯(lián)調聯(lián)試和運營維護光熱電站的實踐經(jīng)驗。在甘肅省2021年首批備案的4個“光熱+”項目中，有2個項目采用了熔鹽線菲光熱儲能技術（敦煌700MW“光熱儲能+光伏”、玉門700MW“光熱儲能+光伏+風電”示范項目）。新疆維吾爾自治區(qū)2022年第二批新能源項目有多個光熱儲能項目意向采用蘭州大成熔鹽線菲技術方案。

四、推進甘肅省光熱發(fā)電行業(yè)高質量發(fā)展的對策建議

推廣蘭州大成敦煌熔鹽線性菲涅爾式光熱發(fā)電示范項目成功經(jīng)驗，提升核心技術和關鍵設備制造能力，促進光熱發(fā)電行業(yè)服務體系建設，是甘肅省建設全國清潔能源產(chǎn)業(yè)基地示范區(qū)的重要途徑。

（一）著力推進“光熱+”一體化項目擴大光電產(chǎn)業(yè)規(guī)模

明確光熱發(fā)電在清潔能源發(fā)展中的戰(zhàn)略定位，研究出臺財政、價格、土地等支持光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的配套政策，按照國家能源局每年公布的光熱發(fā)電裝機規(guī)模配置量，提前規(guī)劃百萬千瓦、千萬千瓦級光熱發(fā)電基地。引導省內光伏/風電產(chǎn)業(yè)園區(qū)布局，建設一批“光熱+光伏/風電”多能互補示范項目，以光熱發(fā)電作為調峰手段，通過多種能源的有機整合和集成互補，實現(xiàn)風電、光伏、光熱（及水電）等多種可再生能源互補的平價上網(wǎng)就地消納或平價遠距離外送消納，促進可再生能源高比例應用，提升光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展規(guī)模和質量。

（二）加大甘肅省光熱發(fā)電行業(yè)優(yōu)質標桿企業(yè)的培育力度

鼓勵光熱發(fā)電行業(yè)依托國家級研發(fā)中心和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，以破解現(xiàn)有聚光光熱技術產(chǎn)業(yè)化的難點、痛點問題為目標，加強先進光學技術實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新一代高效太陽能聚光集熱系統(tǒng)，搶占國際光熱行業(yè)和相關科技領域制高點。發(fā)揮光熱發(fā)電行業(yè)國家首批示范項目生力軍作用，推動企業(yè)深耕光熱發(fā)電細分領域，加強專業(yè)化、差異化發(fā)展，增強內生發(fā)展動力，以優(yōu)質企業(yè)梯度培育為路徑，加快把本土企業(yè)培育成具有國際競爭力和具有產(chǎn)業(yè)鏈控制力的生態(tài)主導型、承擔國家能源戰(zhàn)略發(fā)展使命的優(yōu)質龍頭企業(yè)。

（三）加快建設甘肅省光熱發(fā)電行業(yè)先進特色產(chǎn)業(yè)集群

鼓勵地方圍繞新能源裝備制造業(yè)布局建設熔鹽線菲光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)集群，從生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質量、安全生產(chǎn)、污染防治等方面推進集群升級改造，消化提升特種玻璃、鋼鐵、水泥、熔鹽等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，帶動新材料、精密設備、智能控制等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展；支持首批示范項目開放光熱發(fā)電示范應用場景，以高效隔熱功能玻璃、新一代陽光光導照明、新型薄膜太陽能發(fā)電玻璃等節(jié)能創(chuàng)能型綠色建材為重點，打通創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈高端關鍵環(huán)節(jié)，建設數(shù)字化協(xié)同平臺帶動上下游企業(yè)同步實施智能制造，把熔鹽線菲光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)培育成具有集聚度高、帶動力強、協(xié)同面廣的省級新能源先進制造業(yè)集群。

（四）確立光熱發(fā)電儲能電站市場定位并繼續(xù)給予政策支持

預計到今年底，除國家首批示范項目外，甘肅省多個光熱電站將實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，具備為電網(wǎng)提供穩(wěn)定調峰調頻能力，要發(fā)揮光熱發(fā)電儲能電站的市場作用，支持新建成的光電儲能電站參與電力輔助服務市場交易，享受靈活的上網(wǎng)側電價機制。光熱發(fā)電技術系統(tǒng)較為復雜且處于商業(yè)化初期階段，度電成本仍處高位，為加快光熱發(fā)電行業(yè)市場化發(fā)展，應推動已建成示范項目盡快納入國家補貼清單，并對陸續(xù)并網(wǎng)發(fā)電的國家光熱發(fā)電示范項目給予政策補貼，為起步階段的光熱發(fā)電實現(xiàn)平價上網(wǎng)建立合理的緩沖期。

◆作者單位：甘肅省工業(yè)經(jīng)濟和信息化研究院裝備制造研究所