哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站——新疆首個光熱發(fā)電項目

6月17日，“新疆高質量發(fā)展調研行”大型全媒體主題采訪團走進哈密，在伊吾工業(yè)園，14500個“向日葵”隨太陽轉動，將吸收的陽光反射到中心位置的吸熱塔上，實現(xiàn)發(fā)電，這就是哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站。

追逐太陽 借光生"金"——將昔日煩惱轉化為經濟效益

哈密市風光資源豐富，經測算，哈密全年日照時數(shù)高達3380小時，是全國日照時數(shù)最充裕的地區(qū)之一，其太陽能資源理論蘊藏量達22.6萬億千瓦時，資源可開發(fā)量達49.38億千瓦，技術可開發(fā)量達32.09億千瓦。哈密區(qū)域內，平原和戈壁面積廣大，集中連片，酷烈的陽光，在這里造就了一片光之海洋——這里是光能產業(yè)開發(fā)的理想之地。

黨的十八大以來，哈密市建成了千萬千瓦級風電基地和百萬千瓦級光伏發(fā)電基地。截至目前，哈密并網電力裝機達2460.65萬千瓦，新能源裝機占比達 64.1%，相當于每發(fā)一度電就有0.641度屬于綠電，風光帶來巨大環(huán)保效益。》》》哈密市如何借“光”生金

哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站位于哈密市伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)境內，地處天山東麓，于2019年12月29日并網發(fā)電，可實現(xiàn)晝夜連續(xù)發(fā)電，具備穩(wěn)定的電力輸出和良好的調節(jié)性能。目前，該電站已實現(xiàn)年供電量1.983億度，可供24萬人一整年的生活用電，相當于每年節(jié)約標煤6.19萬噸，每年減排燃煤所產生的二氧化硫約61.89噸、煙塵約19.84噸。》》》我區(qū)首個光熱發(fā)電站實現(xiàn)穩(wěn)定運行

國內首創(chuàng) 技術領先——全國同類項目中達到先進水平

哈密50兆塔式光熱發(fā)電站采用塔式聚光集熱技術，以熔鹽作為吸熱、儲熱介質，使用國內首創(chuàng)的五邊形巨蜥式定日鏡。

14500多塊五邊形定日鏡，每塊48平方米，以同心圓的形式圍繞著中心吸熱塔，排列整齊，如同一個巨大的“銀色向日葵”。這一片“向日葵”隨太陽轉動，將吸收的陽光反射到中心位置的吸熱塔上，實現(xiàn)發(fā)電。

該項目是全國首批20個光熱示范項目之一，也是新疆唯一一個光熱發(fā)電項目。

發(fā)電站的核心由四大部分構成：聚光集熱系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)。

①聚光集熱系統(tǒng)，由定日鏡和吸熱塔組成。吸熱塔高約220米，塔頂裝有約40米的集熱器。定日鏡和吸熱塔配合，收集光熱能。

②發(fā)電站的地面放置有三個罐子，罐中裝有熔鹽，這三個罐子就是儲熱系統(tǒng)的主要部分。

③換熱系統(tǒng)安裝在儲熱系統(tǒng)的罐子之間。換熱系統(tǒng)將儲熱系統(tǒng)中的熔鹽與水進行充分的換熱，產生高溫高壓的水蒸氣。

④發(fā)電系統(tǒng)將換熱系統(tǒng)產生的高溫高壓的水蒸氣引進主廠房，推動發(fā)電機進行發(fā)電。

哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目（無人機拍攝）馬新亮 攝

工作人員在中國能建哈密熔鹽塔式5萬千瓦光熱發(fā)電站巡檢設備（無人機拍攝）。

項目最核心的定日鏡控制系統(tǒng)屬于“高精尖”技術，這套控制系統(tǒng)可以指揮每一面定日鏡，讓每一面定日鏡都能追隨太陽軌跡精準運行，并自動調整反射陽光的角度，進而實現(xiàn)反射集熱，對熔鹽均勻加熱。

2020年，該項目在定日鏡的安裝調試過程中，外方技術專家不能來現(xiàn)場指導調試，定日鏡控制系統(tǒng)運轉極不正常，安裝、調試工作受阻，項目建設遇到極大困難，一度面臨失敗風險。

為實現(xiàn)項目建設目標，并為同類項目開創(chuàng)一條新的技術路線，中電哈密太陽能熱發(fā)電有限公司采取果斷措施，組織疆內外專業(yè)技術團隊開展定日鏡控制系統(tǒng)技術攻關，經過反復多次的試驗和論證，完成了自主調試方案的探索。新的定日鏡控制系統(tǒng)完全符合項目需求，定日鏡運行各項技術參數(shù)均符合要求。

受技術和成本影響，光熱項目的商業(yè)化應用在全球都處于逐步探索階段。我國首批20個光熱示范項目中，有不少仍然處于建設期。資料檢索表明，這套定日鏡控制系統(tǒng)在技術上有創(chuàng)新和突破，在全國同類項目中達到先進水平。》》》哈密熔鹽塔式光熱發(fā)電站體檢

在這套新系統(tǒng)的支撐下，該項目2021年6月18日實現(xiàn)穩(wěn)定并網發(fā)電，2021年9月27日實現(xiàn)全容量發(fā)電。

此項目還有一項神奇的“能力”，就是在太陽下山后依舊能夠發(fā)電。

白天通過太陽光將熔鹽加熱產生能量，再將能量儲存起來，等到太陽落山后，光線不足的時候，熔鹽儲存罐里的能量，會支持電站繼續(xù)發(fā)電，從而達到24小時不間斷供電，屬于典型的儲能發(fā)電項目，這也是光熱發(fā)電項目最大的優(yōu)勢，應用前景廣闊。

積累經驗 加速發(fā)展——為實現(xiàn)碳達峰碳中和作出積極探索

儲能將成為常態(tài)化的設計，如何利用儲能結構將太陽能、風能、水能等大自然清潔能源收集起來并加以充分利用，減少我國對火電的過度依賴。這個項目為我國光熱發(fā)電項目積累了很多經驗，證明了在我國光熱發(fā)電技術是可行的。

圖為電站全景（無人機拍攝）。 通訊員李華 攝

新疆哈密50兆塔式光熱發(fā)電站的應用，對促進太陽能熱發(fā)電國產化進程，改善地區(qū)能源結構，帶動當?shù)叵嚓P產業(yè)經濟發(fā)展，具有十分重要的意義，也為我國實現(xiàn)碳達峰碳中和目標作出了積極探索。

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追著太陽的搖頭鏡有啥玄機？

定日鏡與普通家用鏡看著像，實際卻大不同。

首先，定日鏡的反射率高。大部分家用鏡的反射率為75%左右，而定日鏡的反射率可達95%，高反射率有利于提高鏡子的工作效率。

其次，定日鏡的耐磨性較好。光熱發(fā)電站建于戈壁灘上，頻繁的風沙易磨損鏡面，減少鏡子的使用壽命。具有高耐磨性的定日鏡在無外力影響的情況下，其使用壽命可達25年。

而定日鏡最大的特點是可以追蹤太陽的方向。發(fā)電站的定日鏡由自動控制系統(tǒng)操控。自動控制系統(tǒng)將會根據(jù)定日鏡和太陽的方位來調整定日鏡的轉動，使定日鏡隨著太陽轉動，以保證定日鏡可以將太陽光反射到固定的位置上。可以說，比向日葵更像向日葵。

此外，定日鏡具有一定曲率，因為，平面鏡無法匯聚能量。發(fā)電廠中的定日鏡被分為66種曲率，曲率需隨著定日鏡距離中心吸熱塔的距離而進行適當?shù)恼{整。

光伏發(fā)電和光熱發(fā)電有啥不同？

太陽能發(fā)電分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種，光熱電站和光伏電站有所不同。

光伏發(fā)電利用半導體界面的光生伏特效應，將光能直接轉變?yōu)殡娔?，常說的太陽能電池板就是利用光伏發(fā)電的原理。光伏發(fā)電受日光照射強度影響較大，在夜間不能發(fā)電，同時發(fā)電量受天氣變化影響。

光熱發(fā)電利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，從而達到發(fā)電的目的。即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。光熱發(fā)電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。

光熱與光伏可互補，光熱發(fā)電與儲能系統(tǒng)可以彌補光伏發(fā)電夜間無法發(fā)電的不足。

新疆是超級“充電寶”的試驗場

新疆擁有豐富風光資源，一直以來，新疆著力推動風電和光伏發(fā)電基地規(guī)?；_發(fā)建設，初步實現(xiàn)了新能源規(guī)模化、集約化開發(fā)利用，新能源產業(yè)規(guī)模不斷壯大。新能源的優(yōu)勢是清潔低碳，但有著間歇性、不穩(wěn)定的劣勢，并入電網時會給電網安全性帶來挑戰(zhàn)。近些年，新疆不斷通過調節(jié)技術，通過電池儲能、光熱儲能、氫儲能等儲能技術，讓不穩(wěn)定的新能源變得穩(wěn)定。

相比前幾年，近兩年投資的新能源項目大部分自帶超級“充電寶”，用不同儲能技術儲能。

在阜康市，正在建設的中國綠發(fā)阜康魯能100萬千瓦綠色能源大基地，配套建有10萬千瓦光熱儲能。白天光可轉化為熱能儲存起來，到晚上用電高峰時，將熱能轉化為電能輸入電網，使光伏與光熱發(fā)電捆綁在一起，根據(jù)電網用電需求來發(fā)電，形成持續(xù)穩(wěn)定供應。

在庫爾勒上庫高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)石油石化產業(yè)園，由新疆瑞寶乾源電力有限公司投資的源網荷儲一體化項目一期100萬千瓦已開工，項目建成后將有效降低園區(qū)用電價格，為園區(qū)企業(yè)提供綠色電力，降低能耗指標。

如今，在疆投資的新能源項目儲能主要分化學儲能和物理儲能。除運用光熱、二氧化碳儲能外，還有氫儲能、鋰電池儲能、磷酸鐵鋰儲能等，儲能時長2到8小時不等。

目前，我國儲能技術多達20余種，未來幾年，新疆將呈現(xiàn)出多種儲能運用場景，是各種超級“充電寶”的試驗場。