CSPPLAZA光熱發電網訊：6月20日至22日，在中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA第五屆年會上，常州龍騰光熱科技股份有限公司（簡稱“龍騰光熱”）總經理俞科就“光熱技術革新及其驅動下的成本下降”就行了主題發言。

在本次發言中，俞科指出，槽式光熱發電技術較為成熟，現階段需要關注其規模化和產業化發展的問題，且槽式技術有很大的發展空間。

據俞科介紹，目前，龍騰光熱已積極開展項目立項，建立開放式研發項目平臺，擬引入智能制造及玻璃工業的最新技術，在集熱器技術和傳儲熱技術領域取得更多技術突破，實現2025年光熱發電度電成本降低40%的目標。

在上述概念設計方面，龍騰光熱已經取得了一些成果：在其概念設計2020中，集熱器開口寬度約為8.2m，長度約為14m，采用3只管徑為90mm的集熱管，每只長度約為4.7m，峰值光學效率可達到81.44%，設計點光熱效率達到76.1%，設計點回路集熱功率可提升至約2.8MWth；在概念設計2025中，其借鑒了目前全球建筑及玻璃領域最先進的技術，將玻璃制成約10m長、4m寬的規格，僅僅用8片玻璃，就組成開口約為14m、長度約為21m的集熱器模塊，配套的集熱管管徑為105mm、長度為約5.3m，其集熱效率及壓降控制都會得到非常有效的提升。

通過利用新的集熱技術，可以有效地提高電站效率，并減少回路數量、減少占地面積、降低泵功耗、減少柔性連接及驅動跟蹤系統，實現電站成本的下降。

最后，俞科表示，我們希望在未來有更多的合作伙伴和技術專家能投入到光熱發電領域，促使產業在各個方向、各個點上更快地降低成本，并推動新產品和新技術的應用。

大家上午好！我很榮幸今天能夠給大家講槽式光熱發電技術發展的成本下降。那么，為什么要講槽式技術的發展呢？提及槽式光熱發電技術，大家會覺得槽式技術是一項很成熟的技術，現在需要關注其規模化和產業化的問題。今天我要講的主題即為槽式技術一直在發展，并且存在很大的發展空間。

首先，我先介紹國際上兩個比較典型的槽式項目。第一個項目是美國裝機280MW的Solana槽式光熱電站，這個項目已經運行若干年了，我們在網上能查到關于該項目的諸多數據：它采用傳統的聯苯-聯苯醚導熱油作為傳熱介質，配置6小時的熔鹽儲熱，集熱器開口約5.8m，年設計發電量9.44億度。大家可以看到，當地光資源較好，DNI為2519kWh/m2，年均光電效率達到17.03%，美國Solana電站選址于光照條件相當好、緯度也不高的地區，因此即使是槽式技術也可以達到相當高的轉化效率，由此也說明選址的重要性。同時，我可以再提供一個數據，2017年6月份，美國Solana電站單月凈發電量達到1.16億度，折合單月的凈滿發小時數為414小時，從這個側面反映出該電站整體的發電能力是相當驚人的。

另外一個項目是大家非常熟悉的NOOR2項目，其新穎之處在于采用Sener大開口集熱器，集熱器開口約6.8m，集熱管管徑為80mm，目前該電站已投入商業運行，采用了4罐一組的形式來實現7小時的儲熱。我們在哈密的新項目的可研中也采用了類似的儲罐設計，加之硅油的儲熱密度相對較高，這樣通過兩個儲罐的布置就可以實現100MW電站8.5小時的儲熱能力（借鑒了NOOR2項目的技術），Noor2項目是目前在運行的槽式電站中技術水準最高的一個項目。

下圖顯示的是標準集熱器、新設計的開口約8m的集熱器及另外一種超大開口的14m集熱器的概念設計圖，大家可以看到，按照人物模型比例，這三種集熱器的差異其實很大，大開口聚光集熱器作為槽式發展方向，主要有什么優勢呢？

首先，大開口集熱器可以增加光熱轉換效率，通過優化設計降低結構重量。同時，通過提升組裝效率，降低組裝成本，減少回路陣列，相應地減少土建基礎、管道、閥門、控制跟蹤及柔性連接等。由此，在降低成本的同時，也能提高系統的可靠性和可維護性。

其次，集熱器開口變大的同時要擴展集熱管的規格，制造更長的集熱管、實現更大的管徑，由此可以提升集熱管的光學效率，同時也能在生產過程中降低集熱管的制造成本。同時，在現場可以減少集熱管焊接的工作量，能降低管道流阻，減少系統泵耗。

再次，標準化的制造技術。目前，槽式集熱器由許多單體部件組成，這些單體部件需要在工廠進行生產，并且運輸至現場，再進行組裝。在未來的集熱器開發中，我們想通過設計優化盡可能減少部件數量，更多地使用類似規格的材料，從而使生產更具有通用性。例如我們現下采用的集熱器技術，涉及的材料規格就有六七十種，對于生產而言，就會帶來相應的管理成本。對于運輸而言，因采用預生產集熱器部件的方式，因此運輸效率不會太高，由此會帶來很高的運輸成本。

另外，在組裝技術方面，目前集熱器的組裝相對比較復雜（大家可以通過一些視頻、通過一些渠道能了解），需要通過一個組裝流水線、多個工序完成集熱器組裝。在未來，通過簡化集熱器的設計，我們會將集熱器的組裝工作變得更加簡易，每平米集熱器消耗的組裝人工時會大幅縮減。

此外，在傳熱介質方面，它一直是槽式光熱技術一個重要的研發方向。現在，槽式電站工作溫度被限制在400多度，如果采用現有的熔鹽技術又會帶來很多電伴熱以及冬季維溫補燃等相關需求。因此，在未來，納米傳熱介質等各方面研究是槽式技術領域更加關注的方向，這有利于整體提升電站運行溫度、提升儲熱密度、降低凝固點，減少冬季的運維成本，同時能夠降低生產成本。

對于槽式光熱技術的發展，我們公司現在已經在立項，開發新型槽式集熱器，建立開放性平臺，與合作伙伴們就不同的技術領域進行一些合作研發工作，項目總體立項是集熱器技術研發2025項目。

我簡單介紹一下項目背景：國際能源署IEA光熱發展路線圖中預測光熱發電到2050年將滿足全球電力需求的11%，到2030年裝機將增至261GW，到2050年裝機將增至982GW；度電成本的下降是實現該目標的決定性因素。

關于項目目標：建立開放式研發項目平臺，集中全球光熱領域技術與產業資源，引入智能制造及玻璃工業的最新技術，在集熱器技術和傳儲熱技術領域取得更多技術突破，引領全球光熱發電產業發展趨勢，實現2025年光熱發電度電成本降低40%的目標，推動全球光熱市場實現更好的增長。

在上述概念設計方面，我們已經取得了一些成果：這種集熱器與目前全球市場現有的大開口的集熱器的設計理念有些類似，從理論上來說，這種常規的大開口集熱器在2019-2020年期間就能夠投入商業化應用。目前，國內已有的相關產業鏈包括反射鏡、集熱管、支架生產工藝完全可以匹配這種集熱器的生產需求，這種集熱器也是NOOR2及迪拜600MW項目中通用的集熱器技術。

目前，在我們的概念設計2020中，其開口寬度約為8.18m，長度約為14m，采用3只管徑為90mm的集熱管，每只長度約為4.7m，峰值光學效率可達到81.44%，設計點光熱效率達到76.1%，這樣設計點回路集熱功率可提升至2.8MWth。目前，在開口約為5.8m的集熱器、600m長的回路中，設計點回路集熱功率基本在1.8MWth左右。整體而言，在槽式集熱器的發展方向中，單回路集熱功率要增加，從而使集熱器成本和鏡場的投資成本下降（與風電類似，最初風電機組的功率是1.5MW，現在制造的大風機有5MW的，在單體容量增加之后，由于其它部件基本沒有變化，其綜合成本必然能夠得到有效的下降）。

在遠期的概念設計2025中，我們采用的玻璃非常少，只有8片玻璃，就組成了開口約為14m、長度約為21m的集熱器，在這方面，我們借鑒了目前全球建筑及玻璃領域最先進的技術，例如蘋果總部擁有共計20萬㎡的玻璃幕墻，其中超大塊玻璃幕墻長度大約為16m，寬度大約為14m，如果采用這種技術來制造槽式反射鏡，一片玻璃就能解決整個鏡面的問題，但實際上，直接采用這種方式會帶來相當高的運輸成本。

因此，在我們的設計中采用類似技術，但是將玻璃制成10m長、約4m寬的規格，這樣便可以采用常規的運輸車進行運輸。我們可以想象到，采用這種技術之后，包括運輸和安裝的效率都會非常高，加之集熱管管徑為105mm、長度約為5.3m，其傳熱效率包括介質流量都會得到非常有效的提升，峰值光學效率能提升至85.43%，設計點回路集熱功率可達到約4.4MWth，預計2022年左右能夠實現商業化應用，這對于槽式技術整體的成本下降會有非常大的幫助。

接下來，我想通過一些數據跟大家分享一下新的集熱技術會給槽式電站帶來哪些改變？

我想介紹三種槽式電站的設計方案，當前基準槽式電站是我們在新疆哈密新項目可研中采用的方案，采用常規的開口約為5.8m的集熱器，配置8.5小時的雙罐儲熱，硅油運行溫度可以達到425℃，未來可以達到435℃。

在概念設計2020中，集熱器開口約為8.2m，概念設計2025中，集熱器開口約為14m，集熱器陣列間距也有很大變化，這是一個優化的過程。如果縮小集熱器的間距，可以實現節約土地，但是會產生陣列間的遮擋，使光熱轉化效率降低。對此，我們在哈密新的項目可研分析中，對集熱器陣列間距從12m-18m進行差值分析，年均光熱轉化效率可以從34%提升至到42%。因此，我們在設計時會優化集熱器陣列間距（當然也要考慮使用土地的成本）。隨著集熱器開口的增大，集熱陣列的間距也會相應有較大的增加，基準電站中采用356條回路，集熱面積大約116萬㎡，如果用開口為8.2m的集熱器，總的集熱面積大約為104萬㎡。

在概念設計2025中，集熱面積為94萬㎡，占地面積實現了大幅度的縮減。在當前基準槽式電站中，導熱油循環泵功率為7.38MW，主循環泵的功耗占絕大部分比重。在概念設計2020中，如果采用開口為8.2m的集熱器，用90mm管徑的集熱管，導熱油循環泵功率為6.64MW。在概念設計2025中，采用開口為14m的集熱器，主循環泵功率降到2.45MW，相當于自耗電降低50%以上。

同時，這三種電站年均光熱轉化效率變化情況為：從41%到45%再到46%的提升過程；此外，年均總光電效率有很大提升，從14%到16%再到17%。當然，哈密的緯度較高。由此，大家可以看到選址的重要性、光資源的重要性（光熱發電對資源有非常高的依賴性）。

我們也選取了一個當前基準熔鹽塔式電站的效率（選自公開資料）。目前在哈密地區，100MW熔鹽塔式電站的年均光熱轉化率約為38%，年均總光電轉化效率約為16%。槽式電站屬于線聚焦集熱方式，有真空保護的集熱管，對流損失較少，由此可以看到其熱效率相對高一些。但是，其管路損失會大一些。塔式光熱電站中，汽輪機效率為45%。整體而言，熔鹽塔式技術相較傳統的槽式技術在光電轉化效率上有明顯的優勢。在我們哈密新的項目可研中，哈密年均總光電效率能達到14.62%，如果采用開口為8.2m的新集熱器，光熱轉化效率和光電轉化效率都能進一步提升，基本能夠接近現有熔鹽塔式電站整體的轉化效率。在目前技術水平下，如果用更新一代的集熱器，光電轉化效率可能超出傳統熔鹽塔式電站。

大家可以看到，光熱轉化效率跟光電轉化效率可能有一個不同的趨勢。從傳統火電來看，后端發電效率越高，整個系統效率肯定越高，但是，在光熱領域，因為存在光到熱的轉化，槽式作為線聚焦系統與塔式作為點聚焦系統，在光熱轉化效率上有明顯不同。槽式是典型的并列式、單模塊組成的系統，規模大和小對于槽式系統的效率幾乎沒有影響，一條回路和一百條回路對光熱轉化效率不會有太大影響，50MW電站跟200MW電站的集熱場的整體效率基本不變，當然母管道的傳熱損失會有所增加。

對于塔式電站而言，比如裝機規模為50MW的電站，距離吸熱塔近的定日鏡的光學效率肯定更高。如果裝機規模為200MW，鏡場面積會更大，在3公里以外的定日鏡的光學效率會有所降低。當然，在塔式技術路線中，電站裝機規模由50MW到200MW,對定日鏡場的設計也會不斷優化，從而提升光熱轉換效率。但是，由于槽式技術屬于線聚焦，采用真空集熱管，目前來說，開口為5.8m的集熱器大約有1.7m的焦距；如果集熱器開口為14m，焦距大約為3m。從聚焦集熱的角度來講，其效率還是相對較高的。目前，槽式電站管路系統非常長，直接采用熔鹽作為傳熱介質的話，就面臨防凝問題，我們采用硅油介質，凝固點在-40℃以下，不涉及防凝問題。

總而言之，隨著新技術的應用，整個電站的效率可以提升，回路數量可以逐步下降。在占地面積方面，采用方案一占地面積下降超過10%，采用方案二將超過20%；從回路數量來講，相對于基準方案，采用方案一回路數量下降超過35%，采用方案二回路數量下降超過60%。因此，我們采用開口為14m的集熱器后，電站占地面積和管路、集熱管、跟蹤系統及儀器儀表等設備的數量都會實現大幅下降，整個鏡場的集熱器模塊會有極大的下降，可以說回路數量下降超過60%，安裝工作量可能下降超過80%，整個集熱器的現場組裝會變得相當簡易；在泵功耗方面，在采用70mm管徑集熱管的600m的回路中，使用旋轉接頭作為柔性連接，包括356條回路，會造成相當大的泵功耗。在未來，采用105mm管徑集熱管、開口為14m的集熱器的集熱技術中，泵功耗會極大下降，系統可靠性和穩定性也會得到很大的提升。

最后，我想總結一下槽式技術發展與產業化發展的方向，主要在于幾個方面：

1.提升單回路集熱器設計點功率，可極大地降低單回路或者單兆瓦的造價。

2.提高回路的光熱轉化效率（槽式電站不會因為規模擴大而降低效率，國際上都是往大了做。例如，迪拜項目裝機都是200MW，在未來可能不會看到100MW以下的槽式電站，因為它很容易實現規模化）。

3.減少回路數量，降低集熱場的綜合成本（包括基礎、管路、控制等）。

4.降低主循環泵功耗，降低廠用電（冬季不用夜間泵送，不需要天然氣補燃，這些都會降低運維成本）。

5.開發新一代反射鏡。前段時間青島展館采用的超大面積的玻璃幕墻，里面有薄膜涂層，可以用來發電，單塊面積十分大，這種大型鋼化、高精度、雙面復合的建筑玻璃技術，近來得到了極大的提升。目前，我們跟合作伙伴在開發的反射鏡采用常規的建筑厚玻璃作為底板，鋼化之后貼合，貼薄玻璃，反射率可以做得更高，現在基本可以達到96%，甚至是96.5%，反射效率會得到有效的提升。同時，單片玻璃面積也會非常大，將來我們可能會用12m長的運輸車運反射鏡。一輛車可能運幾十片，就可以安裝出幾個大型的SCE，運輸和安裝的效率和匹配度會非常高，整個集熱廠安裝時間會極大地縮短。

6.采用高溫、低凝固點的傳儲熱材料，提升汽輪機效率。在這方面，我們采用硅油技術，也希望與合作伙伴在這個領域向前邁進，我相信，隨著整個光熱市場的擴大或者全球光熱市場的發展，材料企業對光熱市場關注度提升之后，新材料、新技術的應用會有很好的發展和提升（類似于新能源汽車，原來鋰電池一直處于不溫不火的狀態，隨著市場的需求、政策的引導，現在這個產業引入了超量資金，很多企業為鋰電池產業鏈上各個點的技術在投入大量資金進行研發，這項技術發展得非常快），相信光熱行業只要有良好的市場支撐和政策引導，也會出現在各個環節你追我趕的技術發展熱潮，這也會成為將來推動技術和成本下降的根本性力量。

7.針對大槽技術開發分散式驅動跟蹤技術。現在槽式集熱器設計上，比較大的一個難點在于為了節約跟蹤成本，通常采用中央驅動，一個驅動點帶動150m的回路，將來有可能帶動200多m的回路，這要求集熱陣列必須保持水平，這是因為槽式電站對場地有相應的要求，通常來講斜度不能超過3%，采用大開口的集熱器后，兩個SCA就能實現相當大的熱功率。當然，現在驅動技術也在發展，使這個模塊變得更小，對地形的適應性更好，將來可能考慮使2-3個模組適應一片地形，不需要對場地做臺階式的布置，能夠隨地形布置，這種情況下，槽式電站對于場地的要求可能會降低，可選擇的廠址就會增加，這也是目前正在投入大量精力研發的一個方向。

以上幾點是我對槽式光熱發電技術以及產業化發展進行的簡單分析，相信隨著行業的發展，我們有更多的合作伙伴、有更多的光熱方面的技術專家、科研院所能夠投入到這個領域，讓我們在各個方向、各個點上推動這個行業更快地降低成本，更好地推動新產品、新技術的應用。

感謝大家關注光熱的發展！謝謝！

提問：俞總，您好！我來自青島華豐偉業電力科技工程公司，我們負責NOOR2項目的調試，您介紹公司在做大開口集熱器，那在抗風速方面有沒有研究呢？

俞科：中國要特殊應對風速的問題，就槽式項目來講，德令哈項目集熱器采用歐槽。內蒙相對于德令哈風速更高，風載提升了30%，所有集熱器較德令哈項目的集熱器進行優化，當然，優化之后，集熱器的重量提升了，強度也提升了。當然，不僅僅是集熱器本身，對于整個集熱場，包括防風墻的布置、單條回路上有不同加強型集熱器和標準型集熱器的配置，并在風載測算中對地基、立柱進行各種優化。事實上，集熱場是非常復雜的系統，并不是非常簡單的標準化和模塊化，我們要考慮到風速對于集熱場的影響。

提問：您介紹的十幾米長的反射鏡是比較長的，單片反射鏡可能只需要6個固定的螺絲，但是，對于十幾米長的反射鏡，有可能需要用幾十個螺絲固定，在這種情況下，你們公司有沒有針對大風情況下反射鏡鏡片的共振進行研究呢？

俞科：我剛才提到的是引入最新的建筑與玻璃行業的設計理念和技術。現在我們采用的玻璃其實要符合建筑防風標準，槽式集熱器應該還不屬于高層建筑，通常建筑領域采用的幕墻是要符合高層建筑物的設計標準。就超大鏡面的反射鏡而言，它與傳統的反射鏡不一樣，傳統鏡面是柔性結構，這種鏡面是半鋼性結構，支撐點很少。但是，每個支撐點承受的強度會很大，支撐點的形式與現在的也不一樣，現在采用的是陶瓷片來支撐一個點，整體是柔性結構，消除風載和振動。

在未來，反射鏡本身強度會非常高，支撐結構的設計會更加簡單，支撐點設計不會采用陶瓷片，而是采用類似塔式定日鏡使用的背板，用整體的背板來承受單點更大的載荷，這種設計理念同現有的槽式集熱器的設計理念不同，對于風載、對于鋼結構減重也會有不同的考量。

現有的集熱器，比如單回路150m長，集熱器開口為5.7m，中央驅動的兩個點承受集熱器最大的載荷，導致所有的集熱器模塊都必須為了滿足載荷進行優化。對于分散式驅動系統，通常一個驅動點承擔兩三個、三四個SCE，SCE承受的載荷基本不用考慮，這樣可以大幅度削減鋼結構重量，抗風能力依然能夠達到類似要求。另外，其驅動跟蹤方式也不是單點驅動然后帶動兩端，而是用分散式驅動，實現趨于一致的追蹤角度。

提問：俞總好！我是兆陽的，很高興你們在槽式上又有了新的開拓，使集熱器的性能更加優越，光學放大倍數已經到133了，你們啟動的最低DNI可以降到多少？因為有時候DNI太小啟動不了，現在大致到多少了？

俞科：這個我要詳細檢查一下，因為通常啟動的DNI是指晨間最早啟動時，能夠達到最低流量的數值。由于選址不同、緯度不同，DNI數據都有很大變化，最終把DNI根據太陽高度角折算出來一個槽面可以接受的轉化過的輻射值，這樣是相對比較準確的，如果單用DNI，冬季和夏季DNI值相同，效率會差很多。

提問：比如哈密呢？

俞科：現在可研中用的還是傳統的開口為5.7m的集熱器，沒有將概念設計應用到新項目中，預計2019年-2020年期間該技術會投入商業化應用。

提問：你們可能選擇了很薄的玻璃，如何抗冰雹呢？

俞科：薄玻璃現在也有鋼化，也有非鋼化的、貼合的。比如有冰雹的情況下，單片破碎不會導致鏡面崩裂。當然，如果考慮抗冰雹，這種設計不是用前表面接受冰雹的沖擊，而是用后表面，因為后表面是建筑玻璃，如果一定要用最薄弱的方做可能是有問題的。

提問：所以，天氣預報要很準。

俞科：當然，鋼化貼合的情況下，冰雹測試應該是沒問題的。

提問：我是來自中機電力的張慶寶，我有一個問題，上面說到單回路集熱器設計點熱功率，您提到1.8MWth、2.79MWth、4.38MWth，對應的設計點DNI是多少？一般還有緯度吧？

俞科：光線垂直照射于槽面，入射角為0度，所以就不用考慮緯度了。