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2025年5月(yue)28日，第十二屆中國(guo)國(guo)際光熱(re)大會(hui)暨(ji)CSPPLAZA年會(hui)在浙江杭州盛大召開，首(shou)航(hang)高(gao)科能源技(ji)術股份有限公司研(yan)發部總經理齊(qi)志鵬出席(xi)會(hui)議(yi)并作主題報告《光熱(re)電站與熱(re)力(li)電池的(de)結合》，分享了首(shou)航(hang)高(gao)科在光熱(re)發電與熱(re)力(li)電池領域(yu)的(de)相關研(yan)究成果以(yi)及肥城新型二氧化碳儲能項(xiang)目、敦(dun)煌10MW電站超臨界CO2發電項(xiang)目的(de)最(zui)新進展。

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)熱(re)(re)電(dian)(dian)站(zhan)主要由(you)聚光(guang)集熱(re)(re)、儲熱(re)(re)和發(fa)(fa)電(dian)(dian)三(san)大模(mo)塊(kuai)組成。其中，聚光(guang)集熱(re)(re)系(xi)統(tong)負(fu)責(ze)將太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)聚集轉(zhuan)化為熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)；儲熱(re)(re)系(xi)統(tong)通(tong)過熔(rong)鹽等(deng)介質儲存熱(re)(re)量(liang)；發(fa)(fa)電(dian)(dian)模(mo)塊(kuai)則(ze)包含SGS（蒸汽(qi)發(fa)(fa)生系(xi)統(tong)）、汽(qi)輪機(ji)等(deng)設備(bei)，負(fu)責(ze)將熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)化為電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)。

齊志鵬(peng)表示(shi)，很(hen)多行(xing)業(ye)人(ren)士(shi)把儲換熱(re)放在一起(qi)來看待(dai)，實際上是不合(he)理(li)的(de)，SGS應劃(hua)歸發電模(mo)塊，其容(rong)量配置(zhi)與汽輪發電機功率緊(jin)密匹配，這一劃(hua)分有助于更清晰(xi)地理(li)解光熱(re)電站(zhan)的(de)造(zao)價構成(cheng)。

熱力電池的系統架構

熱(re)力(li)電(dian)池由二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)熱(re)泵(beng)、儲(chu)熱(re)和發(fa)電(dian)模塊(kuai)構成。其與(yu)光(guang)熱(re)電(dian)站的(de)(de)共(gong)性在于儲(chu)熱(re)和發(fa)電(dian)模塊(kuai)【詳(xiang)見下圖】，差異在于前端熱(re)源(yuan)獲(huo)取方式——熱(re)力(li)電(dian)池通過(guo)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)熱(re)泵(beng)從電(dian)網(wang)下電(dian)獲(huo)取熱(re)量，可與(yu)光(guang)熱(re)電(dian)站的(de)(de)聚(ju)光(guang)集熱(re)系統形(xing)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(fa)(fa)電與熱(re)力(li)電池技術來新建一個熱(re)力(li)電站，應該(gai)如(ru)何配置？齊志鵬表(biao)示，從開發(fa)(fa)商角度來考(kao)(kao)慮，肯定要以經濟性最優為(wei)目(mu)標。尤其是136號文(wen)出(chu)臺之后，光熱(re)發(fa)(fa)電項目(mu)必然要考(kao)(kao)慮參與現貨交易。

經濟性最優的影響因素

設備成本：齊志鵬表(biao)示(shi)，基于中國(guo)強(qiang)大的(de)(de)制造(zao)能力，目前聚光(guang)集(ji)熱系(xi)統價格(ge)已降至每(mei)平方(fang)米500元(yuan)左右，具備較強(qiang)的(de)(de)成本優勢；而二氧化碳熱泵價格(ge)目前相對(dui)較高，是(shi)初始(shi)投資的(de)(de)主要影響因素(su)之一。

電網條件：對(dui)熱力(li)電(dian)池(chi)系統來說(shuo)，從網上(shang)下電(dian)的價格及時(shi)(shi)段(duan)至關重要(yao)，即(ji)便光(guang)伏(fu)棄電(dian)免費(fei)，仍需(xu)考慮七八分(fen)錢的過網費(fei)，下電(dian)時(shi)(shi)段(duan)若集中在白天光(guang)伏(fu)高峰或后半夜低價時(shi)(shi)段(duan)，將影響整體(ti)性(xing)價比。

電價機制：分時(shi)(shi)上(shang)網電價(jia)中，晚上(shang)高峰時(shi)(shi)段電價(jia)較(jiao)高但持續時(shi)(shi)間短，早上(shang)時(shi)(shi)段電價(jia)較(jiao)低，需(xu)據此(ci)優(you)化充放電策略。

供熱收益：在有熱(re)負荷的(de)區域(yu)，熱(re)力(li)機組可向周(zhou)圍城市供(gong)熱(re)，則(ze)熱(re)價收益可顯(xian)著提升(sheng)項(xiang)目(mu)經濟性；這種情況下，可以選擇(ze)熱(re)力(li)電池+光熱(re)系統，具體(ti)來(lai)看當地(di)光資(zi)源來(lai)進行配置并選出最(zui)佳方案，設計合理的(de)話(hua)系統COP值可達1.61，這個1.61產生的(de)總熱(re)量其中就是存(cun)在熔(rong)鹽(yan)里面的(de)熱(re)量是低品質熱(re)量的(de)1.1倍。

齊(qi)志(zhi)鵬表示，光(guang)熱(re)(re)發電(dian)和熱(re)(re)力電(dian)池很(hen)好的結合就(jiu)是在滿足(zu)西部地(di)區(qu)小(xiao)鎮小(xiao)城的供熱(re)(re)方面(mian)，因為這些(xie)場景供熱(re)(re)面(mian)積不大，一個10萬機(ji)組基本上(shang)就(jiu)能滿足(zu)一個小(xiao)城鎮冬(dong)季的用熱(re)(re)需求(qiu)。

地理與氣候條件的制約

地(di)理條(tiao)件方面，草原、耕地(di)的(de)(de)(de)轉讓費(fei)較高，洼地(di)、夏(xia)季有大(da)量積水(shui)的(de)(de)(de)地(di)塊則會增加聚光集熱系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)建設和維護難度；氣候條(tiao)件方面，強對流天氣頻發、冰雹概率大(da)的(de)(de)(de)區域，對聚光集熱系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)安(an)全性(xing)構成挑戰(zhan)。

差異化應用結論

齊志鵬總結(jie)道，經(jing)過研究發現，在(zai)直射(she)輻(fu)射(she)良好(hao)的區域僅配(pei)置聚光(guang)集熱(re)系統（鏡場規模適(shi)中(zhong)）最為經(jing)濟；而(er)在(zai)光(guang)資源較差、土地(di)(di)成(cheng)本高或地(di)(di)理條件惡劣的區域，熱(re)力電池(chi)(chi)則是唯一選擇；對于(yu)有集中(zhong)供熱(re)需求的場景，配(pei)置熱(re)力電池(chi)(chi)結(jie)合(he)光(guang)熱(re)系統是最佳方案。但以上結(jie)論適(shi)合(he)于(yu)新項目，對于(yu)改造項目很多結(jie)論就不合(he)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(peng)介紹，肥城項目目前已獲得50年超長(chang)期國債支持，商業貸款預計(ji)6月中旬(xun)到(dao)位，計(ji)劃(hua)2025年6月開工建設，2026年6月建成調試，目前主設備已完成訂貨。

據悉，在肥城項目中首(shou)航(hang)高科就整(zheng)個100兆瓦的(de)(de)SGS系統做了(le)比(bi)較大的(de)(de)創新，即——整(zheng)個預熱(re)器、蒸發器還有過熱(re)再熱(re)器都采(cai)用了(le)纏繞管換熱(re)器和立式布置(zhi)。

齊志鵬指(zhi)出，該創新(xin)可(ke)帶來(lai)以下4大(da)好處：

1、預熱蒸發和過(guo)熱再熱均采用立式(shi)纏繞管換熱器，結構緊湊，單位體積換熱面積是管殼式(shi)的2-5倍；

2、因為采用(yong)螺旋管，管內產生二次流，傳(chuan)熱得(de)到了有效強(qiang)化；

3、全(quan)逆流(liu)，整個冷流(liu)體(ti)和熱流(liu)體(ti)全(quan)逆流(liu)，而(er)且進出口(kou)溫差可(ke)以達到(dao)200℃以上，這也是這種(zhong)(zhong)換熱器(qi)非常大的魅力。齊(qi)志鵬表示，槽式電站的油鹽換熱器(qi)如果采用這種(zhong)(zhong)方案設計將會大大簡化(hua)，同時可(ke)大幅(fu)降低成本。

4、管束(shu)的螺旋(xuan)結構可(ke)吸收熱脹冷(leng)縮形變，自動補償，這點也極(ji)具(ju)吸引(yin)力。

詳細來說，通過該技術主要可解決以下問題：

1、小(xiao)管(guan)(guan)板和(he)柔性(xing)管(guan)(guan)束解決了升溫速率的問(wen)題，比傳統管(guan)(guan)殼速度(du)快(kuai)了至少1倍，特別(bie)適合(he)光熱機組，滿足光熱機組快(kuai)速啟(qi)停需求；

2、單位體積換(huan)熱面(mian)積提高了一倍還多，100MWe SGS單元的占地急劇縮小(xiao)；

3、過(guo)熱器(qi)和(he)再熱器(qi)采用(yong)了(le)三股流的方案(an)，合并(bing)成一個換熱器(qi)，解決了(le)傳統設計中(zhong)再熱器(qi)開(kai)機的問題；

4、單(dan)列設計，減少了儀表(biao)閥門的數量；

5、立式設計，采用了混凝土立柱支(zhi)撐，混凝土和鋼結(jie)構(gou)用量急劇減小，全島造價降低了30%~50%，且(qie)可實現(xian)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電站是我國最早的一臺商業化運(yun)行的塔式(shi)熔鹽水蒸氣機組，2016年12月投產至(zhi)今(jin)已9年。

齊志鵬介紹，2020年(nian)(nian)(nian)首航高科內部提出改造為超(chao)臨(lin)界二氧化(hua)碳發電系統(tong)，經過近(jin)幾(ji)年(nian)(nian)(nian)的充分技術論證，該項目(mu)將于今年(nian)(nian)(nian)正式(shi)實施，預(yu)計2026年(nian)(nian)(nian)3月投(tou)產(chan)，目(mu)前主(zhu)設備采購合同已簽訂。

技術優勢與應用價值

低負荷運行優勢：常規汽(qi)輪機(ji)低(di)負荷(he)效率(lv)(lv)下降明顯，而閉式循環(huan)的超臨(lin)界(jie)二(er)氧化(hua)碳透平在低(di)負荷(he)下仍能(neng)保持較高效率(lv)(lv)，適應(ying)電網對機(ji)組連續(xu)運行(xing)的要求。

齊志(zhi)鵬表示，閉式循環最(zui)大的(de)魅力(li)就(jiu)是(shi)在(zai)于(yu)它(ta)低負荷(he)的(de)時候，它(ta)的(de)效(xiao)率仍然很高，結合光(guang)熱發電未來在(zai)新型(xing)電力(li)系統中的(de)定位，電網應該不會輕易讓光(guang)熱系統停機(ji)的(de)，而是(shi)讓你保持低負荷(he)運營(ying)。比如，傳統汽輪機(ji)組從早上10點到(dao)下午(wu)6點一直低負荷(he)運行效(xiao)率肯定會非常低，而超臨(lin)界CO2機(ji)組則可在(zai)低負荷(he)下基本上接近額定效(xiao)率進行發電。

快速啟停特性：超臨界二氧(yang)化碳發(fa)電系統金(jin)屬耗(hao)量小(xiao)，適合頻繁快速啟停，可以很好(hao)滿(man)足(zu)新(xin)型電力系統對靈(ling)活性電源的需求。