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2025年5月28日，第十二屆中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)際光(guang)熱(re)(re)(re)(re)大(da)會(hui)暨CSPPLAZA年會(hui)在浙江杭州(zhou)盛大(da)召開(kai)，首航高科能(neng)源技術(shu)股份有(you)限公司研發(fa)部(bu)總經理齊志鵬出席會(hui)議(yi)并(bing)作(zuo)主題(ti)報告《光(guang)熱(re)(re)(re)(re)電(dian)站與熱(re)(re)(re)(re)力電(dian)池的(de)結合(he)》，分享了首航高科在光(guang)熱(re)(re)(re)(re)發(fa)電(dian)與熱(re)(re)(re)(re)力電(dian)池領域的(de)相關(guan)研究成果以及肥城新(xin)型二氧化碳儲能(neng)項(xiang)目、敦(dun)煌10MW電(dian)站超臨界(jie)CO2發(fa)電(dian)項(xiang)目的(de)最新(xin)進展(zhan)。

圖：齊志鵬

光熱電站、熱力電池各自原理與組成

光熱電站的核心構成

光(guang)(guang)熱(re)電(dian)站(zhan)主要由聚光(guang)(guang)集熱(re)、儲熱(re)和發電(dian)三大模(mo)塊(kuai)組(zu)成。其中(zhong)，聚光(guang)(guang)集熱(re)系(xi)統(tong)負責將太陽能(neng)聚集轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)能(neng)；儲熱(re)系(xi)統(tong)通(tong)過熔鹽等介質儲存(cun)熱(re)量；發電(dian)模(mo)塊(kuai)則包含SGS（蒸汽發生系(xi)統(tong)）、汽輪機(ji)等設備(bei)，負責將熱(re)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)。

齊志鵬表示，很(hen)多行業人士把儲換熱放(fang)在(zai)一(yi)起來看待(dai)，實際(ji)上是(shi)不合(he)理的，SGS應劃歸發電(dian)模塊，其容量配(pei)置與汽(qi)輪發電(dian)機(ji)功率緊密匹配(pei)，這(zhe)一(yi)劃分有(you)助于更清晰地理解光熱電(dian)站的造(zao)價構成。

熱力電池的系統架構

熱(re)力電(dian)(dian)池由二(er)氧(yang)化(hua)碳熱(re)泵、儲熱(re)和發電(dian)(dian)模(mo)塊構成。其(qi)與(yu)光熱(re)電(dian)(dian)站的共(gong)性在于(yu)儲熱(re)和發電(dian)(dian)模(mo)塊【詳(xiang)見下圖(tu)】，差異在于(yu)前端熱(re)源(yuan)獲取(qu)方式——熱(re)力電(dian)(dian)池通過二(er)氧(yang)化(hua)碳熱(re)泵從(cong)電(dian)(dian)網下電(dian)(dian)獲取(qu)熱(re)量(liang)，可與(yu)光熱(re)電(dian)(dian)站的聚光集熱(re)系統形成并聯互補關系。

系統配置的經濟性考量與應用結論

利用光熱(re)發電與熱(re)力(li)電池技術(shu)來新(xin)建(jian)一個熱(re)力(li)電站，應該如何配置(zhi)？齊志鵬表示(shi)，從開(kai)發商角度來考慮，肯定(ding)要以經濟性最優(you)為目標(biao)。尤其是136號文出(chu)臺之后(hou)，光熱(re)發電項目必然(ran)要考慮參與現貨交易(yi)。

經濟性最優的影響因素

設備成本：齊志鵬表示，基于中國強(qiang)大的制造(zao)能力，目前聚(ju)光集熱系(xi)統價格已(yi)降(jiang)至每平方米500元左右(you)，具備較強(qiang)的成(cheng)本優勢；而二氧(yang)化(hua)碳熱泵價格目前相(xiang)對較高，是初(chu)始投資的主(zhu)要(yao)影響(xiang)因(yin)素之(zhi)一(yi)。

電網條件：對熱力(li)電(dian)(dian)池(chi)系統來說，從網(wang)上下(xia)電(dian)(dian)的(de)價格(ge)及(ji)時(shi)段(duan)(duan)至(zhi)關重要，即便光伏(fu)(fu)棄電(dian)(dian)免費，仍需考慮七八分錢的(de)過(guo)網(wang)費，下(xia)電(dian)(dian)時(shi)段(duan)(duan)若集中在白天光伏(fu)(fu)高峰或(huo)后(hou)半夜(ye)低價時(shi)段(duan)(duan)，將影響整體性(xing)價比。

電價機制：分時(shi)上網電(dian)價中，晚上高峰(feng)時(shi)段電(dian)價較高但持續時(shi)間短，早上時(shi)段電(dian)價較低，需據此優(you)化(hua)充放(fang)電(dian)策略(lve)。

供熱收益：在有熱(re)(re)(re)負荷的(de)(de)區域，熱(re)(re)(re)力(li)機組可向周圍城市供熱(re)(re)(re)，則(ze)熱(re)(re)(re)價(jia)收(shou)益可顯著提升項目經濟性；這種情況下，可以(yi)選擇熱(re)(re)(re)力(li)電(dian)池+光(guang)熱(re)(re)(re)系統(tong)，具(ju)體來(lai)看當地(di)光(guang)資源來(lai)進行配置(zhi)并(bing)選出最佳方案，設(she)計合理的(de)(de)話系統(tong)COP值可達1.61，這個(ge)1.61產(chan)生的(de)(de)總(zong)熱(re)(re)(re)量(liang)其中(zhong)就是存(cun)在熔鹽里面的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)是低品質熱(re)(re)(re)量(liang)的(de)(de)1.1倍。

齊志鵬(peng)表(biao)示，光熱發(fa)電(dian)(dian)和熱力電(dian)(dian)池很(hen)好的(de)結合就是在滿足西(xi)部地區小(xiao)(xiao)鎮小(xiao)(xiao)城的(de)供熱方面(mian)，因為(wei)這些場(chang)景供熱面(mian)積不大，一個10萬機組基本(ben)上就能(neng)滿足一個小(xiao)(xiao)城鎮冬季的(de)用(yong)熱需(xu)求。

地理與氣候條件的制約

地(di)理(li)條件(jian)方(fang)面，草原、耕(geng)地(di)的(de)(de)轉讓費較(jiao)高，洼(wa)地(di)、夏(xia)季有大量積水的(de)(de)地(di)塊則會增加聚(ju)光(guang)集熱系(xi)統的(de)(de)建(jian)設(she)和(he)維護難(nan)度；氣候條件(jian)方(fang)面，強(qiang)對流天氣頻(pin)發、冰雹(bao)概率大的(de)(de)區域，對聚(ju)光(guang)集熱系(xi)統的(de)(de)安全性構成挑戰(zhan)。

差異化應用結論

齊志鵬總結(jie)道，經過研究發現，在直射輻射良(liang)好的區(qu)域僅(jin)配置(zhi)聚(ju)光集(ji)熱(re)(re)(re)系(xi)統（鏡場規(gui)模適(shi)中）最為經濟(ji)；而在光資源較差、土地(di)成本高或(huo)地(di)理(li)條件惡(e)劣的區(qu)域，熱(re)(re)(re)力電(dian)池則是唯一選(xuan)擇；對于有集(ji)中供熱(re)(re)(re)需求的場景(jing)，配置(zhi)熱(re)(re)(re)力電(dian)池結(jie)合光熱(re)(re)(re)系(xi)統是最佳方案。但以上(shang)結(jie)論(lun)適(shi)合于新項目，對于改造項目很(hen)多結(jie)論(lun)就(jiu)不(bu)合適(shi)。

肥城新型二氧化碳儲能項目技術創新點與最新進展

據齊志鵬介紹，肥城(cheng)項目目前(qian)已獲(huo)得50年超長期(qi)國(guo)債支持，商業貸款預計6月中旬到(dao)位，計劃2025年6月開工建設，2026年6月建成調試，目前(qian)主(zhu)設備已完成訂貨(huo)。

據悉，在肥城項目中(zhong)首航高科就整(zheng)個100兆瓦(wa)的(de)SGS系統做了(le)(le)比較大的(de)創(chuang)新，即——整(zheng)個預熱器(qi)、蒸發器(qi)還有過熱再(zai)熱器(qi)都采用了(le)(le)纏(chan)繞(rao)管換熱器(qi)和立式布置(zhi)。

齊志鵬指出(chu)，該創(chuang)新(xin)可帶(dai)來(lai)以(yi)下4大(da)好處：

1、預熱(re)(re)蒸發和(he)過熱(re)(re)再熱(re)(re)均采用(yong)立(li)式纏繞管(guan)換熱(re)(re)器(qi)，結構緊湊(cou)，單位體積換熱(re)(re)面積是管(guan)殼式的2-5倍(bei)；

2、因(yin)為采用螺(luo)旋管，管內產生二(er)次流，傳熱得到了有效強化；

3、全逆(ni)流(liu)(liu)，整個(ge)冷(leng)流(liu)(liu)體(ti)和熱(re)(re)流(liu)(liu)體(ti)全逆(ni)流(liu)(liu)，而(er)且(qie)進出口(kou)溫差可(ke)以達到200℃以上(shang)，這也是這種換(huan)熱(re)(re)器(qi)非常大的(de)(de)魅力。齊(qi)志鵬表示，槽(cao)式電站(zhan)的(de)(de)油鹽(yan)換(huan)熱(re)(re)器(qi)如果采用這種方案(an)設計將會大大簡化(hua)，同時(shi)可(ke)大幅降低成本。

4、管(guan)束的螺旋(xuan)結構可吸(xi)收熱脹冷縮形變，自動補償，這(zhe)點也極具吸(xi)引力。

詳細來說，通過該技術主要可解決以下問題：

1、小管板和柔性管束解決了升溫速率的問題，比傳統(tong)管殼速度快了至(zhi)少1倍，特別(bie)適(shi)合光(guang)熱機(ji)組，滿足光(guang)熱機(ji)組快速啟停需求；

2、單位體積換熱面積提高了(le)一(yi)倍還多，100MWe SGS單元(yuan)的占地急劇縮小；

3、過熱器和再熱器采用了三股流的方(fang)案，合并成一個換熱器，解決(jue)了傳統(tong)設計(ji)中再熱器開(kai)機的問(wen)題；

4、單列設計，減少了儀表閥門的數(shu)量；

5、立(li)式設計(ji)，采用了混(hun)凝土立(li)柱(zhu)支(zhi)撐，混(hun)凝土和鋼(gang)結構用量急劇減小，全島造價降低了30%~50%，且可實現超大型化應用。

敦煌10MW電站超臨界CO2發電項目最新進展

敦煌10MW電站是我國(guo)最早的一臺商業化運(yun)行的塔(ta)式(shi)熔鹽水蒸(zheng)氣機組，2016年(nian)12月投產至今已9年(nian)。

齊志鵬介紹，2020年(nian)首(shou)航(hang)高科內部提(ti)出改造為超臨界二氧化碳發電系統，經(jing)過近幾年(nian)的充分技(ji)術論證，該項目將于(yu)今年(nian)正式實施，預計2026年(nian)3月投(tou)產，目前主(zhu)設(she)備采購合同(tong)已簽訂(ding)。

技術優勢與應用價值

低負荷運行優勢：常(chang)規(gui)汽輪機(ji)低(di)負荷效(xiao)率下(xia)降明(ming)顯，而(er)閉式循環的(de)超臨界(jie)二氧化碳透平在(zai)低(di)負荷下(xia)仍能保持較高效(xiao)率，適應電網對機(ji)組(zu)連續運行的(de)要求。

齊(qi)志鵬表(biao)示，閉式循環最大的(de)魅力就是(shi)在于它低負荷(he)的(de)時候，它的(de)效率仍然很高，結合光熱發電(dian)未(wei)來在新型電(dian)力系統中的(de)定位，電(dian)網應該不會輕易讓光熱系統停機的(de)，而是(shi)讓你保持(chi)低負荷(he)運營。比如，傳統汽輪(lun)機組從早上(shang)10點到下午6點一直低負荷(he)運行效率肯(ken)定會非常低，而超臨界CO2機組則可在低負荷(he)下基本上(shang)接近(jin)額定效率進行發電(dian)。

快速啟停特性：超臨(lin)界(jie)二(er)氧化(hua)碳(tan)發電系統金屬耗量小，適合頻繁快速啟停，可(ke)以很好滿足新型電力系統對靈(ling)活性電源的需求。