4月26日，2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內蒙古呼和浩特盛大召開，中國船舶重工集團新能源有限責任公司（簡稱中船新能）梁釗晨出席會議，并作《光熱發電項目安全高效運維策略探討》的主題演講。

圖：中國船舶重工集團新能源有限責任公司區域總經理梁釗晨

在本次演講中，梁釗晨主要對由中船新能設計、建設、調試和運維的內蒙古烏拉特中旗100MW/10小時儲能槽式光熱發電項目（以下簡稱烏拉特中旗項目）進行了詳細介紹。

電站運行時長、發電指標逐年創新高

作為目前內蒙古唯一在運的槽式光熱電站，烏拉特中旗項目不僅是2016年國家能源局確定的首批20個太陽能熱發電示范項目之一，同時也是目前國內裝機最大、儲熱時間最長的槽式光熱電站，項目設計年存光熱發電量是3.3億度電，等效3300小時。

圖：烏拉特中旗光熱電站

圖：項目里程碑節點

據梁釗晨介紹，基于中船新能對烏拉特中旗光熱發電項目建設期間的高質量控制，電站實現了第一年各項參數達標，第二年超設計值，且運行時長、發電指標逐年創新高。

如上圖所見，2021年4月，中船新能開創出分布式儲熱化鹽系統，全球首次利用集熱場與儲熱系統配合進行化鹽，提前2個月投入儲熱系統運行，在儲熱系統運行半年的情況下，電站實現發電量2.293億kWh，各項參數指標均達到設計值；

2021年底—2022年初，項目公司組織對機組進行檢查性檢修項目，同時對相關系統進行了“提質增效”改造工作，在系統停運1個月的情況下，2022年發電量達到3.106億kWh，年運行時長4869.82小時，實現了項目運行的第二年各項指標超設計值；

2023年，受極端天氣影響（沙塵、大雪），機組運行時長減少，在太陽輻射強度（DNI累積值）同比上年減少3.89%的情況下，項目公司積極采取優化電站運行策略，推進電站精細化調整等措施，保障機組應發盡發，實現全年發電量3.25984億kWh，超純光熱發電量設計值556萬kWh，年平均光電效率達到14.86%，同比設計值（14.54%），提升2.2%。

在3年的運維過程中，中船新能不斷積累運維經驗，通過持續優化運行策略、升版操作規程、提升設備可靠性管理等措施，縮短了光熱電站運維水平的爬坡期，實現發電量屢創新高，持續領跑國內光熱電站。

目前，烏拉特中旗光熱電站各系統運行穩定，投運至今連續安全運行1200余天，系統投運率100%；機組最高發電功率達105.54MW/h（設計值100MW/h）；單日最高發電量達到221.6萬千瓦時（設計值210萬千瓦時）；單月純光熱發電量達到5230萬千瓦時；完整年純光熱發電量約3.3億千瓦時（2022年4月-2023年3月）；年平均集熱場LOC利用率≥99.72%；年平均集熱場LOC投入率100%；機組年等效利用小時數達到3300小時。

上圖中，梁釗晨截取了6月1日—17日烏拉特中旗光熱電站的發電情況，由圖可見，2023年6月13日全天平均發電負荷達到了92.3MW。梁釗晨認為，這不僅是基于中船新能的高質量、高標準的建設要求，與其運維團隊也密不可分。

運維經驗不斷成熟，形成相關企業標準200余項

光熱電站最核心的能量來源為“太陽輻射”，因此提高光熱資源利用率是衡量光熱電站運維水平的一項重要指標。梁釗晨指出，烏拉特中旗光熱發電項目自投運以來，面對如何提高光資源利用率，遇到了來自外部（天氣狀況影響）和內部（運行調整策略）的各類困難。如：沙塵天氣、冬季低溫天氣造成集熱場鏡面反射率低；多云天氣運行的安全性與經濟性平衡、冬季槽式集熱器結霜對發電影響等。

梁釗晨還指出，由于集熱器反射鏡都是在戶外環境使用，我國中西部地區每年受到沙塵天氣侵擾，集熱器鏡面容易沉積粉塵，一方面沙塵會降低反射鏡的反射率，導致接收的太陽輻射損失較多，另一方面沙塵中含有大量的鈣鎂氧化物，遇到雨、雪、結霜天氣后，若不及時清理會逐漸產生鈣鎂水垢，嚴重影響集熱場的光熱轉換效率和反射鏡使用壽命。因此，鏡面潔凈程度是影響光熱電站安全、高效運行的關鍵因素。

圖：（中）沙塵暴過后的鏡面附著物，（右）清洗車正在清洗鏡面

除此之外，目前行業內光熱電站大都面臨春季風沙大、冬季低溫清洗結冰等清洗效率低的共性問題，若不及時清理則影響發電效率；若采取的清洗措施不合適會加速磨損反射鏡，為此，烏拉特光熱電站從清洗設備改進、清洗策略優化兩方面提高清洗效率的同時，也保障了設備最低的磨損率。2023年，烏拉特中旗光熱電站年平均反射率89.58%，因鏡面反射率提升，使年發電量提升約1800萬kWh。

圖：晴天運行曲線

上圖反映了烏拉特中旗光熱電站一個典型晴天的運行情況，其中紫色的拋物線為當天DNI的曲線，藍色的曲線是汽輪機的發電曲線，黃色的曲線是鏡場導熱油的總容量。

梁釗晨表示：“光照充足且無云的情況，調整不當可能會造成集熱器局部超溫，也會造成棄光率較大（集熱器偏焦，熱量無法有效利用）。烏拉特中旗光熱電站針對此問題開展集熱場精細化調整專項研究分析（鏡場流量平衡、調整策略等），在保證集熱場LOC投入率最大化的同時，通過精細化調整策略既保證集熱場LOC不偏焦，又能保證較高的集熱場出油溫度且無超溫回路，同時防止了導熱油碳化，提高了機組的經濟性，整體提高了機組效率，保證機組能夠連續高焓值發電。”

圖：多云天運行曲線

如上圖所示，梁釗晨還展示了烏拉特中旗光熱電站多云天氣運行曲線。他表示，紫色曲線為DNI值，變化較大，據運維人員的判斷，多云天氣一般有兩種云層，一種是高空云，另一種則是中低空積云。

高空云通常并不會完全遮蔽陽光，太陽光透過云層仍有比較穩定的DNI，本著多吸熱少棄光的原則，需要精確計算出與當前DNI所匹配的集熱場流量，來保持較高的系統溫度（霧霾沙塵天氣調整方式類似）。

中低空積云通常會以一大塊、一大塊的形式懸于空中，途經發電站上空會遮擋部分或全部集熱場，若不及時調整入云、出云時的集熱場流量、回路溫控和機組負荷，會導致系統溫度迅速下降或升高，影響機組設備運行安全，因此隨著DNI的變化及時調整集熱場流量，提前調整集熱場回路溫控及機組負荷等措施，對全面把控機組安全尤為重要。

除此之外，還有一種晴轉陰后轉晴的天氣，遇到晴轉陰天氣，不合理的系統運行策略（集熱場與儲熱系統協調方式）會影響機組安全和連續穩定運行。因此，利用多系統協調配合的運行策略是保證機組應對天氣變化的重要保障措施。

由于烏拉特中旗光熱電站是全球緯度最高的一個槽式光熱電站，基于烏拉特大草原的自然條件，電站存在冬季結霜問題。

梁釗晨表示，通過對反射鏡正反面抑制結霜材料研究、霜層行成與生長機理分析、槽式反射鏡結霜過程熱平衡研究、化霜時間預測模型研究等，在2022年冬季，中船新能公司正式將結霜的問題攻克。他指出，通過抑制冬季槽式反射鏡結霜，保證集熱功率，一個冬季可直接挽回上千萬的發電經濟損失。

隨著烏拉特中旗光熱發電項目3年運維經驗的不斷成熟，中船新能總結出了光熱電站運行特性和維護規律，形成相關企業標準200余項，已經申請專利等知識產權近百項，能夠保障機組在不同工況下的安全、穩定高效運行。

圖：中船新能部分運維技術成果

梁釗晨在總結中表示，中船新能通過示范項目建設和運行，目前已經掌握了槽式光熱設備、設計、施工、調試、運行、維護等項目全周期的關鍵技術，項目現場具有水、電、汽、氣等公用系統，并預留500畝試驗場，烏拉特中旗槽式光熱電站，可以為大家提供裝備研制、系統優化、運維優化的試驗驗證平臺。

此外，目前烏拉特光熱電站廠區已建成新型槽式集熱器（大槽），以及耦合電站回熱抽汽系統，也可為未來光熱電站發展供暖、供熱水領域提供試驗平臺。