日前，蘭州大成敦煌50兆瓦熔鹽線性菲涅爾式光熱發電示范項目（以下簡稱“敦煌菲涅爾式光熱項目”）有序實現復工復產，開始進行主要尾工及消缺工作，向著今年6月三島性能測試及效率提升的目標沖刺。該項目是世界首個熔鹽線性菲涅爾式太陽能光熱發電商用項目，由中國能建西北院勘察設計。

新技術有新優勢

敦煌菲涅爾式光熱項目是我國首批光熱發電示范項目之一，2018年9月開工，采用我國具有自主知識產權的線性菲涅爾式聚光集熱技術，以熔鹽為集熱、儲熱、換熱介質，配置15小時儲熱，可實現24小時全天候發電，年利用小時數達4283小時，年發電量約2.14億千瓦時。

“根據聚光方式不同，目前商用光熱發電技術分為槽式、塔式、碟式和線性菲涅爾式。”西北院項目設計總工程師黎建鋒說，“現在世界已建成的光熱發電項目以槽式、塔式為主，兩者技術相對成熟，但建設成本居高難下。線性菲涅爾式技術較新，結構簡單，建設、運行成本低，優勢明顯。”

因為采用線性菲涅爾式技術，該項目的集熱管位置固定，避免了高溫高壓熔鹽管路的密封和連接問題，集熱場運行更加穩定。“值得一提的是，線性菲涅爾式技術的集熱器結構緊湊、簡單，所需構件形式不多，項目相關設備容易實現標準化，適合本土化批量生產，既降低了成本，又可帶動國內相關產業的發展。”黎建鋒強調。

該項目的一次反射鏡采用平面反射鏡，生產工藝成熟、成本較低，安裝距離地面僅1米高，可保持較好的結構穩定性，也會大大降低風阻，減少設備被破壞的機率，更能進行大面積、高效率的自動化清洗，耗水少，維護成本低。同時，因為支撐結構簡單，整個光場系統建設所需的鋼材和混凝土消耗量也大大下降。

此外，由于一次反射鏡距離地面較低，遮擋較少，采用緊湊型布置方式，安裝密度更大，這也使該項目擁有了極高的單位土地發電效率。

優化設計克難關

儲熱系統是太陽能熱發電的核心。目前，世界已建成的線性菲涅爾式光熱發電項目都采用水或導熱油為工質，很難實現儲熱，成為制約該技術發展的一大瓶頸。

儲熱系統的關鍵是儲熱材料。熔鹽即無機鹽的熔融體，是一種熱密度大、成本低、壽命長、易調節、傳熱儲熱性能好的儲熱介質。如今，在世界所有配備儲熱設施的電力系統中，熔鹽儲熱技術占比75%，并且主要用于光熱發電項目.在我國首批20個光熱發電示范項目中，更有18個采用熔鹽儲熱。“線性菲涅爾式技術想要簡化系統、獲得更高的熱電效率和發電效率，提升系統運行的可靠性和經濟性，增加項目的年運行小時數，降低平準化電力成本，與熔鹽‘結合’是極佳的選擇。”黎建鋒說。

敦煌菲涅爾式光熱項目以二元熔鹽為工質，熔點約220攝氏度，運行溫度在290—550攝氏度。但是，高溫熔鹽易凝固、腐蝕性強，一旦在集熱管內凝結，將很難在較短時間內熔化。因此，如何防止高溫熔鹽在集熱管內凝結，成為世界性難題。

西北院集中攻關，通過對該項目系統優化設計，最大限度降低了長距離熔鹽管道熱損失，對多云天氣、夜間和寒冷季節防凝模式的運行參數進行了多工況數值模擬、比選，以安全運行為前提，以追求發電量最大化為目標，形成了一套較為完整的防凝運行模式體系。由此，中國也成為世界少數幾個掌握高溫熔鹽儲熱技術的國家之一。

破浪前行勢如虹

早在2007年，西北院便開始了光熱發電項目的研發設計，是國內最早開展研究的設計單位之一。多年來，該院完成多項科研課題，獲得國家專利20余項，參加或承接多個國家級、地方級光熱產業規劃、前期咨詢工程，成為目前國內唯一擁有光熱發電科研示范項目、商業運行項目的設計單位，具備光熱發電項目投融資建設運營一體化全產業鏈服務的實力。

2014年，西北院承擔了蘭州大成敦煌光熱發電項目一期10兆瓦工程的勘察設計工作，這是國內首個線性菲涅爾式技術商業化光熱發電項目。2015年，在國家光熱示范項目申報、50兆瓦光熱示范項目可行性研究、初步設計階段，西北院與蘭州大成公司再續前緣，在聚光集熱系統參數定型、儲換熱時長優化及熔鹽線性菲涅爾式技術發電量計算等關鍵核心技術領域進行了攻關研究，于2019年形成了完整的熔鹽線性菲涅爾式聚光集熱系統技術體系，并成功用于項目實踐。

在該項目勘察設計期間，面對國內光熱相關設計規范及線性菲涅爾式光熱發電項目技術標準空白、項目建設進度快、設計周期緊的情況，西北院投入骨干力量，克服諸多不利因素，為國內線性菲涅爾式光熱發電項目的設計、調試、運行等積累了先導經驗。

“截至2019年底，全國共有7座光熱發電項目并網發電，西北院參與設計或總承包建設了其中5座，技術路線全覆蓋塔式、槽式及線性菲涅爾式。”黎建鋒自豪地說，雖然我國光熱發電研究起步較晚，但部分技術已走在世界前列。