日前，在由中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司、國家太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟、CSPPLAZA光熱發電平臺共同主辦、首航高科能源技術股份有限公司聯合主辦的2022中國風光熱互補新能源基地開發大會上，山東電力建設第三工程有限公司（簡稱山東電建三公司）光熱研究中心副主任宋秀鵬分享了該公司總承包的南非Redstone塔式光熱電站的建設進展，并就該公司在光熱發電領域的技術積累作了詳細介紹。

圖：宋秀鵬作主題發言

宋秀鵬表示，經過多年積累，山東電建三公司已打造了完整的光熱技術EPCO產業鏈，可承接聚光場成套技術和產品、設計、采購、施工、調試到運維各環節的項目任務。

截至目前，山東電建三公司已在全球范圍內總承包四座光熱發電項目，分別是：1、目前在建的南非115MWe的Redstone項目；2、目前在運營的全球單機最大塔式光熱機組——摩洛哥150MW Noor3塔式項目（獲2020年國家優質工程金獎）；2、目前全球在運營單機最大的槽式機組——裝機200MW的摩洛哥Noor2槽式項目（獲2019年國家優質工程金獎）；4、青海海西州格爾木50MWe塔式電站（已投運）。

目前，南非Redstone項目正在積極克服疫情影響加緊建設，整體推進正在按計劃進行。截至7月底報告時，項目總體設計已經完成了85%左右，設備采購已完成大約90%的工作。7月1日現場圖片顯示，該項目光塔已經澆鑄到70多米，SGS和鹽泵區域的基礎開始施工，冷罐和熱罐的基礎已經完成；鏡場方面，組裝車間已經完工，已進行了定日鏡的組裝和調試。

更多精彩內容，請閱讀下面刊出的宋秀鵬的演講全文：

宋秀鵬：各位領導，各位專家，大家上午好！

今天我來分享一下南非Redstone項目的進展情況，同時借此大會的平臺，給大家匯報一下山東電建三公司這么多年光熱技術的積累情況。

報告主要匯報三個方面：

第一、簡單介紹一下山東電建三公司的情況。

山東電力建設第三工程有限公司成立于1985年，是中國電力建設集團全資A級子公司，是以EPCO、EPC等方式承包各類型電站、海水淡化、基礎設施等工程建設為主，廣泛涉足電力與金融投資、設計咨詢、設備制造與租賃、國際物流與貿易、調試運行、休閑旅游等多個領域的綜合性建設集團。

公司設有青島總部和迪拜公司，能夠為客戶提供從項目可研到融資、勘探、策劃、設計、采購、施工、調試、運行維護、檢修改造等一攬子解決方案。

目前公司在電站建設領域榮獲了10座魯班獎和7座國有金獎，這也是代表國內工程建設領域的最高榮譽。

目前，山東電建三公司在海外包括中東，南亞，東南亞，歐洲和非洲等將近30個國家從事了多年的電站建設，海外領域大約達到了80%的市場份額。同時，公司目前也是中東非洲電站EPC市場份額最高的公司之一。

在光熱領域，我們目前承擔總承包的項目有4座，除了目前在建的南非115Mwe的Redstone項目以外，還有目前在運營的最大的塔式光熱機組——摩洛哥裝機150MW的Noor3塔式項目（獲2020年國家優質工程金獎）；也包括目前在運營單機最大的槽式的機組——裝機200MW的摩洛哥Noor2槽式項目（獲2019年國家優質工程金獎）；還有國內青海海西州的格爾木50MWe塔式電站目前也是并網發電的狀態。同時我們也參與了國家第一批示范項目烏拉特100MW槽式項目的施工。

截止目前，在國內外光熱市場我們累計完成咨詢、技術方案和投標項目共31項，積累了豐富的項目經驗。

通過多年努力，在光熱領域我們成功建設了從研發，設計，采購到施工、調試、運維的非常完整的EPCO產業鏈條。研發方面，我們成立了光熱研究中心，目前包括中心和專家工作站有30余人，其中博士14人，還包括多位外籍專家。同時我們有電力行業甲級設計資質，有將近400人的設計團隊，近年來也從事了多個光熱項目從可研到各個階段的設計工作。

在調試運維方面，我們也有非常龐大的調試運維團隊，目前具備電源調試特級資質，調試運維目前1500多人的專業隊伍，在國內外從事了多個光熱項目的調試和運維工作。

同時，我們也設置了幾個重點實驗室，包括鏡場控制電子實驗室，主要對于鏡場產品及技術的技術迭代研發和相關測試等工作。同時在浙大能源清潔利用國家重點實驗室，建設了吸/儲/換熔鹽系統實驗平臺，主要針對光熱電站的光熱耦合、吸熱器系統、儲熱系統、SGS系統、熔鹽系統緊急工況處理等關鍵技術問題，進行研究與試驗驗證，目前已形成一套“塔式光熱電站關鍵問題解決方案”。

光熱的體系方面，其實剛才介紹了，在EPCO有比較完整的產業鏈條。通過這么多年的努力，公司通過工程實踐、經驗總結、技術研究和引進等方式，對光熱系統以及分子系統進行專項研究，已形成了從產品、設計、施工、調試運維的全鏈條光熱技術體系。編制形成了成套的光熱電站設計、施工和調試手冊合計千余項，積累了豐富的技術、工程和調試運維經驗。

專利方面，目前有光熱核心（發明）專共計84項，PCT等國際專利26項。

設計方面，擁有成套光熱電站設計導則（企標）2項。塔式光熱電站設計導則1項，槽式光熱電站設計導則1項。分項成果677項。

調試運維方面，擁有成套光熱電站調試、運維手冊（企標）4項。塔式光熱電站調試、運維2項，槽式光熱電站調試、運維2項。

簡單總結一下，公司打造了完整的光熱技術EPCO產業鏈，通過不懈的努力，積累豐富理論與實踐經驗，可承接設計、采購、施工、調試到運維各環節的項目任務。

完整技術鏈條優勢：項目執行過程中，E、P、C、O各環節能夠緊密銜接，在項目前期提前介入，統籌安排，并進行各環節的經驗反饋，形成EPCO的完整閉環，對于工期控制、性能風險把控、機組可靠穩定運行、故障高效處理以及項目的成功投產提供了強有力保障。

二、南非Redstone項目的建設進展

其實南非Redstone項目也是幾經周折。該項目早在2014年左右就開始了招投標工作，歷經了幾年時間，最終在2018年我們成功參與項目投標，并于2019年簽訂了EPC合同。

目前南非Redstone項目也是南非最大的可再生能源項目，位于北開普省，項目鏡場總采光面積105.5萬平方米，吸熱器熱功率600MWth，塔高250米，配置了115MW的汽輪機，儲熱時長12小時，采用了直接空冷的方式。

電力市場方面，南非電網還是比較脆弱的，不像咱們國內電網這么強大。所以南非在前期也花了大量的時間針對光熱電站的電力市場交易情況進行了研究，最終南非Redstone項目分為三個PPA的電價，分為高峰，平峰和低谷時段。高峰時段每天5個小時，電價是基本電價的2.7倍；平峰時段是基本電價，每天大約12個小時；低谷時段沒有電價，每天約7小時，這個也是南非電網的現狀。

還有一個比較特殊的，國外絕大部分光熱項目基本上對凈出力都是限死的，Redstone最大凈出力便不能超過100MWe。

從這個圖上，可以看出來，南非Redstone也是一個比較小的太陽能產業園，有點類似于國內目前風光熱基地的情況，但是比例還是比較小的，旁邊也先后建設了75MW和96MW兩個光伏電站。

剛才提到了PPA的價格，目前南非Redstone所執行的比較特殊電價政策對于光熱的運行策略提出了比較高的要求。這個項目所在區域太陽能資源比較優異，DNI可以達到2700kWh/m2/年以上，僅次于南美區域，所以太陽能資源的豐富度還是非常好的，穩定度雖然相對比較好，但還是有比較大的波動性。結合剛才提到的不同的PPA的價格，所以對于光熱電站整個運行來講，包括從設計階段，需要一個優異的性能模型來為光熱項目的運行策略提供技術支撐。

昨天各位專家也提到了，包括啟停策略，熔鹽罐的容量，降出力的策略等等。右下角的圖是我們結合項目特點開發的性能模型，這個性能模型分為兩大部分，包括聚光集熱系統的性能模型，包括儲換熱發電系統性能模型，這兩個模型集成在一起，可以為光熱項目提供一個運行的技術支撐，相信不久的將來國內也會有類似需求。

項目主要有以下里程碑節點：2019年進行EPC合同的簽訂，因為這個項目投資額比較高，花了將近兩年的時間完成了項目的融資；2021年5月份，完成了NTP的簽發；按照目前計劃，預計今年9月底光塔施工到頂，明年3月份完成汽機安裝，明年7月份完成機組的總啟動，明年第4季度完成項目的運行。

目前的進度分兩方面，第一方面設備采購方面，目前完成了大約90%的工作，推進比較順利；在設計方面，總圖基本已經完成，工藝大約97%，管道52%，土建95%左右，電氣81%，熱控73%，總體設計已經完成了85%，也是比較順利的。

因為國外在設計方面批準審查比較嚴格，所以就這個項目來看，設計方面的進度比較順利。

以下是現場的一些照片，7月1號光塔已經澆鑄到70多米，SGS和鹽泵區域的基礎開始施工，冷罐和熱罐的基礎已經完成；鏡場方面，組裝車間已經完工了，目前進行了定日鏡的組裝和調試。

總的來講，南非100MW Redstone項目目前的進度還是比較順利的，雖然受到了疫情的影響，但是整體進度仍在計劃之內。

三、SEPCOIII鏡場技術

公司的鏡場技術經過多年的技術迭代，目前已經發展到SCS5第五代商業版，具備高可靠性、低成本、高精度等特點。適用于不同型式的吸熱器，包括腔式蒸汽吸熱器、外置式蒸汽吸熱器、外置式熔鹽吸熱器和大容量單塔熔鹽吸熱器等。已在印度、澳大利亞、美國等多個項目上成功應用，運行效果良好。

這個是定日鏡的簡單情況。可能有的朋友第一次見還覺得比較新穎，其實這個定日鏡也經歷了比較長期的研究。定日鏡總的采光面積是2.17平方米，從圖上可以看出來，定日鏡的支架采用了三角支架，也是充分利用了三角支架的穩定性。定日鏡的本體結構非常簡單，有點類似于目前的光伏，安裝非常簡易，同時它的荷載，重量也是比較輕的，在耗鋼量上能夠節省一半。最重要的優勢就是采用了三角支架的結構，不需要混凝土基礎。下面有一個簡單的安裝視頻，可以簡單看一下。

這個是在澳大利亞的安裝視頻，三角支架安裝非常便捷，安裝完之后，下方是自主研發的高精度執行機構——驅動器，無需傳感器和傾角儀等設備，可靠性高、免維護。

剛才提到了一個無基礎的結構，我們在現場是通過每個支架根部通過兩個鉚釘來進行加固，完全可以滿足現場定日鏡的抗傾覆性，同時便捷的安裝也可以使定日鏡比較容易遷移和增補。

從視頻上可以看出，安裝非常便捷，兩個人完成定日鏡的支架安裝，對于人工的要求也非常低，不需要高級工種，普通工人就完成了安裝，這一點跟光伏組件安裝一樣，同時根據項目的進度，也可以通過增配人工數量來提高整個鏡場的安裝速率。

另外鏡場在完成安裝之后有一個最大的優點，我們有自己的校準系統，校準系統不需要等待光塔的封頂，在安裝的過程中可以邊安裝邊調試，可以實現與吸熱器比較快速的聯合調試，對于工期的縮短也是有一個比較大的幫助。

這個驅動器，我們的驅動器是一個完整的、比較輕盈的成品，一個人可以實現快速的安裝，具有幾個特點：驅動器不需要搭載高精度的位置傳感器，不需要編碼器等其他位置傳感器，驅動器實現了比較高的可靠性，在全生命周期30年內可以實現免維護。另外結合安裝的特點，在現場運行和檢修維護過程當中，如果說有故障，也可以實現比較快速的更換，從而提高鏡場運行時整體的可利用率。

我們搭配了比較高效的自動化的定日鏡組裝車間，這個組裝有幾個特點，在之前澳大利亞項目也實現了比較快速的組裝，需要的人工非常少，只需要5個人，兩個人上料，兩個人下料，中間一個人進行整個自動化控制，這個是簡單的介紹視頻。工序上來講是流水作業，包括對于定日鏡的支架質量檢測，包括定日鏡的黏合，包括定日鏡的曲率控制等。

目前組裝線能夠實現24小時自動化作業，一個排班組裝速率也是比較高的。

這個是定日鏡的曲率控制和鏡片的黏合。

另外我們在黏合劑上也是做了比較多的研究，能夠實現比較快速的黏合，保證定日鏡黏合的效果和全生命周期質量。

同時，每臺定日鏡出廠都經過了百分之百的光學性能的檢測，包括每個定日鏡的面形誤差，曲率誤差，殘次品的質量控制等。

另外組裝是模塊化設計，可以在每個項目就地組裝，也可以通過快捷的拆卸和組裝來實現運輸。

這個是定日鏡自動組裝線的情況。

另外結合定日鏡的特點，我們也進行了高密度的布置，昨天孫大師介紹了，目前光熱對于土地的要求還是比較高的，我們的定日鏡通過高密度布置，能夠實現比較少的占地面積和比較高土地利用率，這個也是對于不同的項目情況，我們有不同的布置策略和方法規則。

對于光學性能和整個鏡場的聚光性能來講，目前我們的跟蹤精度能達到1.2mrad，對于整個鏡場溢出效率做了比較好的把控。同時，我們結合了比較先進的鏡場控制系統和校準系統，能夠實現整個鏡場的能流的精準控制，同時對于熔鹽吸熱器能夠進行很好的保護；尤其對于吸熱器保護方面來講，可以對能流密度控制，能量輸入控制做到很好的把控。

從抗風性來講，定日鏡生存風速能達到49.2m/s，最大運行風速18.8m/s。這主要得益于幾方面：首先定日鏡面積比較小，高度比較低；同時我們在鏡場周圍設置了防風墻，在國外運行的項目主要是防風的作用，在國內因為防風墻的孔隙率比較低，對于大的風沙也是有一定的防護作用。

這幾張圖是我們在定日鏡的設計過程中，做的大量CFD分析，吹的風洞實驗等，同時在三個項目上得到了現場大風環境下的實際運行的驗證，最長已經安全運行了13年左右。

鏡場的控制系統是我們的一個非常核心的技術之一，由于定日鏡面積較小，每個項目有可能達到幾十萬面的控制節點，我們在研發過程中也是開發了自己的控制硬件和控制軟件；控制硬件方面包括通訊卡，配電卡，包括就地的控制板卡等等來滿足大規模控制節點的鏡場的實時控制。

控制系統另外一個優點就是搭載了實時的能流分析和控制功能，這個功能可以實現對于每臺定日鏡進行精準地控制，同時對于在塔式熔鹽鏡場對于瞬態工況，包括預熱，多云，啟停等瞬態工況實現比較精準的控制，來提高整個鏡場光熱的轉化效率。

鏡場的控制接口方面，我們也開發了一個通用的數據接口，能夠滿足不同熔鹽吸熱器的數據接口，以滿足不同廠家的吸熱器的通訊和控制要求。

另外，我們也開發了比較先進的性能模型，最初我們開發主要是為了項目的方案的設計和優化，能夠實現全廠從鏡場到吸熱器，塔高，儲熱容量，汽輪機組的功率，電負荷等優化的設計；通過慢慢地迭代，我們在執行項目過程中得到了很好的應用，通過模型來對執行項目上，包括設備的選型，電負荷以及控制運行邏輯等方面提供了一些技術上的支持和依據，來滿足項目的發電性能。右下角是我們在其他已運行項目上做的相關的驗證，隨機抽取的實時性能模擬和實際運行數據的對比，精度能達到小于1%。

其他的軟件方面，為了服務于整個鏡場以及工程上各個階段的應用，我們也開發了大量的軟件和工具，目前擁有大約57項軟件工具，涵蓋了包括剛才介紹的從設計到系統的仿真，包括鏡場的模擬，控制等等各個階段。同時我們也開發了自己的仿真軟件，這個仿真軟件跟常規意義的仿真軟件有點區別，但我們仿真軟件可以實現項目百分之百的真實模擬；在每個項目之前，通過仿真軟件，對于鏡場相關的運行參數，包括控制策略等核心的問題，或者可能預期或未預期的問題進行仿真模擬，開發的主要目的還是想通過仿真軟件降低項目的運行風險，同時可以縮短整個光熱項目的性能爬坡期。

另外我們也進行了大量的軟硬件方面的質量控制，目前按照包括汽車行業標準在內等比較嚴苛的標準進行了大約一千多項的質量控制，來提高鏡場的可靠性，目前也實現了設備百分之百的國產化。

簡單做一個小結，目前國內光熱項目一般通過總承包、總體設計院以及聚光集熱系統、儲換熱系統和常規發電系統的小EPC來完成項目建設，而山東電建三公司擁有從聚光場成套技術和設備的供應，設計，到儲換熱和發電系統的集成能力，可以承擔整個光熱項目的全廠總承包商。

以上是我今天的匯報，謝謝大家！