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日(ri)前，蘭州(zhou)大成敦(dun)(dun)煌(huang)50兆瓦熔(rong)鹽(yan)線性(xing)(xing)菲涅(nie)爾(er)(er)式(shi)光熱發(fa)(fa)電(dian)示(shi)范項目（以下(xia)簡稱“敦(dun)(dun)煌(huang)菲涅(nie)爾(er)(er)式(shi)光熱項目”）有序實(shi)現復工(gong)復產(chan)，開始進行主要尾工(gong)及(ji)消缺工(gong)作，向(xiang)著(zhu)今年6月三島性(xing)(xing)能測試及(ji)效率提(ti)升的目標沖刺(ci)。該項目是世界(jie)首個熔(rong)鹽(yan)線性(xing)(xing)菲涅(nie)爾(er)(er)式(shi)太陽能光熱發(fa)(fa)電(dian)商用(yong)項目，由(you)中(zhong)國能建西北院勘察設計(ji)。

新技術有新優勢

敦(dun)煌菲(fei)涅爾(er)式光熱(re)項(xiang)目是我(wo)國(guo)首批光熱(re)發(fa)電示范項(xiang)目之一(yi)，2018年9月開工(gong)，采用(yong)我(wo)國(guo)具有(you)自主知識產權的線性(xing)菲(fei)涅爾(er)式聚(ju)光集熱(re)技術，以熔鹽為(wei)集熱(re)、儲熱(re)、換熱(re)介質，配(pei)置15小(xiao)時(shi)儲熱(re)，可實現24小(xiao)時(shi)全天候發(fa)電，年利用(yong)小(xiao)時(shi)數達4283小(xiao)時(shi)，年發(fa)電量約2.14億(yi)千瓦時(shi)。

“根(gen)據聚光(guang)(guang)方式(shi)不同，目前商用光(guang)(guang)熱發(fa)電技術(shu)分為(wei)槽式(shi)、塔式(shi)、碟式(shi)和線性(xing)菲(fei)涅爾式(shi)。”西北院(yuan)項目設計(ji)總工程師黎建(jian)鋒(feng)說，“現(xian)在(zai)世界已建(jian)成(cheng)(cheng)的光(guang)(guang)熱發(fa)電項目以槽式(shi)、塔式(shi)為(wei)主(zhu)，兩者技術(shu)相(xiang)對成(cheng)(cheng)熟，但(dan)建(jian)設成(cheng)(cheng)本(ben)居高難(nan)下。線性(xing)菲(fei)涅爾式(shi)技術(shu)較新，結構(gou)簡單，建(jian)設、運行成(cheng)(cheng)本(ben)低，優勢(shi)明顯。”

因為采用(yong)線(xian)性菲(fei)(fei)涅爾式(shi)技(ji)術，該項目(mu)的(de)集熱管(guan)位置(zhi)固定，避免了高(gao)溫(wen)高(gao)壓熔鹽管(guan)路的(de)密(mi)封(feng)和連接問(wen)題，集熱場運(yun)行更加穩定。“值(zhi)得一(yi)提的(de)是，線(xian)性菲(fei)(fei)涅爾式(shi)技(ji)術的(de)集熱器結構(gou)緊湊、簡(jian)單(dan)，所需構(gou)件形式(shi)不多(duo)，項目(mu)相關(guan)設備容(rong)易實現標(biao)準化(hua)，適合本土(tu)化(hua)批量生(sheng)產，既降低了成本，又可帶動國內(nei)相關(guan)產業的(de)發展(zhan)。”黎建鋒強調(diao)。

該(gai)項目的(de)一次反射(she)鏡(jing)采(cai)用平面反射(she)鏡(jing)，生產工藝成(cheng)熟(shu)、成(cheng)本較低，安裝距離地面僅1米高(gao)，可保持(chi)較好的(de)結構(gou)(gou)穩定性，也(ye)會大(da)(da)大(da)(da)降低風阻，減少設備(bei)被破壞的(de)機率(lv)，更能(neng)進行(xing)大(da)(da)面積(ji)、高(gao)效率(lv)的(de)自動化清洗，耗(hao)水少，維護成(cheng)本低。同時，因為支撐結構(gou)(gou)簡單，整個光場(chang)系統建設所需的(de)鋼材和混凝土消耗(hao)量也(ye)大(da)(da)大(da)(da)下(xia)降。

此外，由于(yu)一次反射鏡(jing)距離(li)地(di)面較(jiao)低，遮擋較(jiao)少(shao)，采用(yong)緊湊(cou)型布置方(fang)式，安裝密度更大，這也使該項目擁(yong)有了極高的單位土(tu)地(di)發電效率。

優化設計克難關

儲熱(re)系統是太陽(yang)能熱(re)發(fa)電的(de)核心(xin)。目前，世界已建成的(de)線(xian)性菲涅爾式(shi)光熱(re)發(fa)電項目都采用水(shui)或導熱(re)油(you)為(wei)工(gong)質，很難實現儲熱(re)，成為(wei)制(zhi)約該技術發(fa)展的(de)一大瓶頸。

儲熱(re)(re)(re)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)關鍵(jian)是(shi)儲熱(re)(re)(re)材料(liao)。熔(rong)鹽(yan)即(ji)無機鹽(yan)的(de)(de)(de)熔(rong)融體，是(shi)一種熱(re)(re)(re)密度大、成本(ben)低、壽命(ming)長、易調節、傳熱(re)(re)(re)儲熱(re)(re)(re)性(xing)能好的(de)(de)(de)儲熱(re)(re)(re)介質。如(ru)今(jin)，在世界所有(you)配備儲熱(re)(re)(re)設施的(de)(de)(de)電(dian)力系(xi)統(tong)中，熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)技術占(zhan)比75%，并且主要用于光熱(re)(re)(re)發電(dian)項(xiang)(xiang)目.在我國首(shou)批(pi)20個光熱(re)(re)(re)發電(dian)示范項(xiang)(xiang)目中，更(geng)有(you)18個采用熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)(re)。“線(xian)性(xing)菲涅爾式技術想要簡化(hua)系(xi)統(tong)、獲得更(geng)高的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)電(dian)效率(lv)和(he)發電(dian)效率(lv)，提升系(xi)統(tong)運行(xing)的(de)(de)(de)可靠性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)，增加項(xiang)(xiang)目的(de)(de)(de)年運行(xing)小時(shi)數，降(jiang)低平準化(hua)電(dian)力成本(ben)，與熔(rong)鹽(yan)‘結合’是(shi)極佳的(de)(de)(de)選(xuan)擇。”黎建(jian)鋒說(shuo)。

敦煌(huang)菲涅爾式(shi)光熱項目(mu)以二元熔(rong)(rong)(rong)鹽為工質，熔(rong)(rong)(rong)點約220攝(she)氏度，運行溫(wen)度在290—550攝(she)氏度。但(dan)是，高(gao)(gao)溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)鹽易凝(ning)固(gu)、腐蝕性強，一旦在集熱管(guan)內凝(ning)結，將很難在較短時間內熔(rong)(rong)(rong)化(hua)。因此，如(ru)何(he)防止高(gao)(gao)溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)鹽在集熱管(guan)內凝(ning)結，成為世界性難題。

西北院集中(zhong)攻關，通過對該項目系統優化(hua)設計，最大限度降低了長距離熔鹽管(guan)道熱損失，對多(duo)(duo)云天氣、夜(ye)間和寒冷季節(jie)防(fang)凝(ning)模式的運(yun)(yun)行參數(shu)進行了多(duo)(duo)工況數(shu)值模擬(ni)、比選(xuan)，以(yi)安全運(yun)(yun)行為(wei)前提，以(yi)追求發電量最大化(hua)為(wei)目標，形(xing)成了一套較為(wei)完整的防(fang)凝(ning)運(yun)(yun)行模式體(ti)系。由此，中(zhong)國(guo)也成為(wei)世界少數(shu)幾(ji)個掌(zhang)握(wo)高溫(wen)熔鹽儲熱技術(shu)的國(guo)家之一。

破浪前行勢如虹

早(zao)在2007年(nian)，西北院便(bian)開始了光熱(re)發(fa)電項(xiang)目(mu)(mu)的研發(fa)設(she)計(ji)，是(shi)國內最早(zao)開展研究(jiu)的設(she)計(ji)單(dan)位之一。多(duo)年(nian)來(lai)，該院完成(cheng)多(duo)項(xiang)科研課(ke)題，獲得國家專利20余項(xiang)，參加或承接多(duo)個國家級、地方級光熱(re)產業(ye)規(gui)劃、前期咨(zi)詢工程(cheng)，成(cheng)為目(mu)(mu)前國內唯(wei)一擁(yong)有(you)光熱(re)發(fa)電科研示范(fan)項(xiang)目(mu)(mu)、商業(ye)運行項(xiang)目(mu)(mu)的設(she)計(ji)單(dan)位，具備光熱(re)發(fa)電項(xiang)目(mu)(mu)投融(rong)資建設(she)運營一體化全(quan)產業(ye)鏈服務的實力。

2014年(nian)(nian)，西北(bei)院承擔了蘭州(zhou)大(da)成敦煌(huang)光熱(re)發電(dian)項(xiang)(xiang)(xiang)目一期10兆(zhao)瓦(wa)工程(cheng)的(de)勘察(cha)設計(ji)工作(zuo)，這是國內(nei)首個線(xian)性(xing)菲(fei)涅(nie)(nie)爾式(shi)技術商業(ye)化光熱(re)發電(dian)項(xiang)(xiang)(xiang)目。2015年(nian)(nian)，在國家光熱(re)示(shi)范(fan)項(xiang)(xiang)(xiang)目申(shen)報、50兆(zhao)瓦(wa)光熱(re)示(shi)范(fan)項(xiang)(xiang)(xiang)目可行(xing)性(xing)研究、初步設計(ji)階段，西北(bei)院與(yu)蘭州(zhou)大(da)成公司再續前緣(yuan)，在聚光集(ji)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)參數定型、儲(chu)換熱(re)時長優化及(ji)熔鹽線(xian)性(xing)菲(fei)涅(nie)(nie)爾式(shi)技術發電(dian)量(liang)計(ji)算等關鍵(jian)核心技術領域(yu)進行(xing)了攻關研究，于2019年(nian)(nian)形成了完整的(de)熔鹽線(xian)性(xing)菲(fei)涅(nie)(nie)爾式(shi)聚光集(ji)熱(re)系(xi)(xi)統(tong)技術體系(xi)(xi)，并成功用于項(xiang)(xiang)(xiang)目實踐。

在該項(xiang)目(mu)勘察(cha)設計期(qi)間，面對(dui)國內(nei)光熱(re)相關(guan)設計規(gui)范及線性(xing)菲(fei)涅爾(er)式光熱(re)發電(dian)(dian)項(xiang)目(mu)技術標準空白、項(xiang)目(mu)建設進(jin)度快(kuai)、設計周期(qi)緊(jin)的情(qing)況，西(xi)北院投入骨干(gan)力量，克服諸多(duo)不利因素，為國內(nei)線性(xing)菲(fei)涅爾(er)式光熱(re)發電(dian)(dian)項(xiang)目(mu)的設計、調試、運行(xing)等積累了先導(dao)經(jing)驗。

“截(jie)至(zhi)2019年(nian)底，全國共有7座光熱發(fa)(fa)電項目(mu)并網發(fa)(fa)電，西北院參與設計或總(zong)承包建(jian)設了其中(zhong)5座，技術路線全覆蓋塔式、槽式及線性菲涅(nie)爾式。”黎建(jian)鋒自豪地(di)說，雖然我(wo)國光熱發(fa)(fa)電研究起步較(jiao)晚，但(dan)部分技術已走在(zai)世界前列。