简析六种光热发电技术路线及其对应的国内在建代表性项目

电力18讯：目前，光热发电行业在国内属于公认的朝阳行业，但从发展成熟度角度来说，光热发电行业仍处于发展的初级阶段，这从多种不同技术路线并行发展并不断创新的现状就可窥见一斑。



从基本发电原理来看，光热发电装置均是将太阳能聚集起来，加热工质，热先通过汽轮机或其它设备转换成机械能，然后转换成电能。当前谈到光热发电，人们熟知的技术路线一般指塔式、槽式、碟式、菲涅尔式四种，但随着行业的不断发展进步，又因传储热介质、储热方式、聚光方式的差异而呈多元化态势。



仅中国目前有实质性推进的几个示范项目，就采用了槽式导热油传热熔盐储热、槽式熔盐传储热、熔盐塔式、二次反射塔式、熔盐菲涅尔、类菲涅尔混凝土储热六种技术路线。



中国光热发电行业未来是否能够像光伏一样实现大规模爆发尚不确定，但其很大程度上要由正在推进的十几个示范项目的建设和运行效果决定。事实上，示范项目的推进过程其实就是各种技术路线的验证过程，从行业发展角度来说则是技术路线的筛选和优化过程。



通过示范，哪种技术路线能够脱颖而出并“一统江湖”尚不得而知，本文简要对比一下几种光热发电技术路线特点并盘点各技术路线对应的国内在建代表性项目。



1
槽式导热油传热熔盐储热


1、特点：



国际范围内目前公认发展最为成熟的一种技术路线，可以说是现有光热发电技术路线当中技术成熟度和商业化验证程度最高的，该技术使用抛物面槽型聚光器和集热管；采用合成导热油、熔盐等作为工作介质的双回路系统技术已经非常成熟。



2、中国在推进示范项目：









▲ 中广核德令哈50MW导热油槽式光热发电项目（已正式并网投运）



乌拉特中旗100MW导热油槽式光热发电项目、中海阳玉门东镇50MW导热油槽式光热发电项目、玉门龙腾50MW有机硅油槽式光热发电项目（与前三个采用了传统联苯联苯醚导热油项目不同的是，该项目采用硅油作为介质，运行温度更高，但效果有待商业化项目进行验证）



2
槽式熔盐传储热

1、特点：



该技术更具创新性，传储热介质均为熔盐，实现传热与蓄热工质合二为一。一方面可以避免导热油与熔盐换热产生的热损失，同时系统工作温度也更高，可以提升进汽轮机蒸汽温度，进而提高发电效率。但该技术对集热管等部分关键装备以及系统运行整体安全性提出了较高要求，目前仍处于示范验证阶段。



2、中国在推进示范项目：





▲ 金钒阿克塞50MW熔盐槽式光热发电项目（在建的全球最大的商业化熔盐槽式光热电站）



3
熔盐塔式

1、特点：



一种当前全球范围内公认极具潜力的技术路线，由于采用熔盐作为介质，相比常规槽式导热油光热发电技术，系统工作温度更高，发电效率也更高，同时节省了导热油工艺，工艺流程更加简化，阀门管路更加简单，更易运维，整个系统也更加紧凑。但已建成投运的商业化项目较少，目前该技术仍有待通过更多商业化案例发展成熟并进一步优化。



2、中国在推进示范项目：





▲ 中控德令哈50MW熔盐塔式光热发电项目（在建中，预计今年底前可正式投运）





▲ 首航节能敦煌100MW熔盐塔式光热发电项目（在建中，预计今年底前可正式投运）





▲ 中电工程哈密50MW熔盐塔式光热发电项目（在建中，吸热塔外筒壁已顺利结顶）





▲ 中电建青海共和熔盐50MW塔式光热发电项目（在建中，吸热塔已顺利封顶）





▲ 鲁能海西州格尔木50MW塔式熔盐光热发电项目(在建中，定日镜立柱桩基施工和汽轮发电机基础混凝土浇筑已顺利完成)



4
二次反射塔式

1、特点：



在常规塔式一次反射聚光基础上进行了创新，在一次反射塔式聚光系统的焦点处安装所需的光学元件，用以改变一次系统汇聚后光线的传播方向，将光线反射到地面吸热器。与常规塔式电站最主要的不同在于吸热器位于地面，塔架上布置二次反射装置，即通过在高空塔架上布置二次反射装置，将太阳光经定日镜反射到二次反射装置，再经二次反射装置聚焦位于地面的吸热器上。



这一创新使光线传播距离较一次反射系统增加，但输热管道的距离却缩短，相比一次塔式反射系统，二次反射塔式技术镜场年均光学效率相对略微降低，吸热器效率及管道效率显著增加，其它因素变化不大。



2、中国在推进示范项目：









▲ 玉门鑫能50MW熔盐塔式光热发电项目（在建的全球首个基于二次反射的商业化塔式电站，目前1号镜场正在调试，2号-5号模块正在建设）



5
熔盐菲涅尔

1、特点：



常规的菲涅尔光热发电技术结构简单、传动机构简单且易于操作、集热器可以采用廉价钢管，不需要造价高昂的支架，也不需要槽式反射镜那样的面型精度，建设成本相对较低；其主要劣势是因为聚光比较低而无法达到更高的运行温度，以实现更高的系统发电效率，并为配置储热系统提供可行性。



熔盐菲涅尔技术则在常规菲涅尔技术基础上进一步创新，与槽式熔盐传储热技术路线类似，通过采用沸点更高的熔盐作为介质，可提升系统工作温度和发电效率，目前也正处于示范验证阶段。



2、中国在推进示范项目：





▲ 兰州大成敦煌50MW熔盐菲涅尔式光热发电项目（在建中，已进入大规模施工阶段）



6
类菲涅尔混凝土储热

1、特点：



该技术路线极具颠覆性，采用了中国企业北京兆阳光热技术有限公司创新型的东西轴斜面阵列高倍聚光系统、水工质过热蒸汽传热系统和固态混凝土储热系统，目前已建成的华强兆阳张家口一号15MW光热电站已实现24小时连续发电。



2、中国在推进示范项目：









▲ 华强兆阳张家口50MW水工质菲涅尔光热发电项目（上图为已建成的华强兆阳张家口一号15MW光热电站，50MW项目尚未开建）