4月25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，北京兆陽光熱技術有限公司經理王芳出席會議并作主題報告《光熱技術的低成本發展之路》。

圖：王芳

以下為演講內容。

大家好！我是來自北京兆陽光熱技術有限公司的王芳，今天跟大家討論的是《光熱技術的低成本發展之路》。我的報告一共分為五部分，一是行業現狀，二是北京兆陽的降本之路，三是項目案例，四是兆陽光熱供熱成本分析，五是公司簡介。

光熱大幅降本勢在必行

首先看一下行業的基本情況。

近些年，我國出臺了一系列對于光熱發展利好的政策。

2020年9月，我國明確提出2030年碳達峰和2060年碳中和的目標。

在過去的一年里，國家能源局也指出，我們要充分認識光熱發電規模化發展的重要意義，積極推進光熱發電規模化發展。

在近期，我國也提出了一個新名詞，叫做新質生產力，我們如何來發展新能源的新質生產力呢？這就需要我們新能源行業的同仁共同努力，相信在未來的幾年里，我國會沿著以新提質、以質促新的機制提出更多的利好政策,來推動系能源新質生產力的發展。

關于太陽能光熱發展面臨的挑戰，前面的嘉賓也講到了這個問題。

圖：電池片價格走勢

上圖是過去一年里光伏電池片的價格走勢，從圖中我們可以看到，在過去的一年里，光伏電池片的價格從0.8元/Wh降到了0.4元/Wh。

圖：2024年4月10日-2024年4月17日光伏組件和電池片的價格

近期光伏組件的價格圍繞在0.93元-1.2元的水平，電池片的價格在0.34元-0.43元的水平。在過去的一年里，光伏的降價是非常迅速的，近一年的時間已經降了將近一半的水平。

電化學儲能的價格也在持續走低。儲能電芯平均價格從2023年初的0.9元-1.0元/Wh下降至年末的0.4元-0.5元/Wh，價格直接腰斬。

圖：2023年儲能系統月度中標均價及變化情況（元/Wh）

與此同時，在2023年的儲能系統月度中標的價格走勢圖里可以看到，相比年初，儲能系統平均價格從1.4元/Wh水平降至約0.8元/Wh，下降40%，亦接近腰斬。

光伏以及電化學儲能系統的持續降價，以及光伏電站運維的便利性，給光熱行業的發展也帶來一定壓力。光熱若想要在新能源領域闖出一片自己的天地，大幅降本就勢在必行。

北京兆陽的降本之路：線性類菲涅爾聚光集熱+高溫固體儲熱

北京兆陽的技術主要分為兩個方面，第一方面是線性類菲涅爾式聚光集熱技術，第二部分是高溫固體儲熱，下面我分別說一下這兩項技術的降本路徑。

第一個是水工質類菲涅爾式聚光集熱技術，大概分為了如下7個路徑。

▍東西軸向陽傾斜，四季得熱量均衡，冬季得熱效率高

左圖為兆陽東西軸菲涅爾的鏡場，右圖為常規的南北軸菲涅爾鏡場。

從圖中我們可以看到，常規的南北軸菲涅爾跟蹤的是太陽光的方位角，跟蹤角度范圍是0-180度。兆陽菲涅爾的聚光鏡場布置于接收器的北側正后方，跟蹤的是太陽光高度角，跟蹤角度大概為10-110度。

我們每日跟蹤太陽光高度角，雖然存在一天內早晚時段的截光余弦損失，但全年時段基本沒有季節差異性，四季得熱量均衡。鏡場面積與儲熱容量設計不會出現冬季得熱量嚴重不足或夏季棄熱量大的情況。同時，土地利用率高，單位平米鏡面占地約2.1-2.3㎡左右，明顯低于塔式聚光集熱鏡場的占地比例。

圖：不同技術路線集熱場單位鏡面全年累計集熱管得熱量的分布圖

以我國緯度在40°的項目地為例，假設不考慮陰雨天，對于南北軸槽式、南北軸菲涅爾式以及兆陽菲涅爾式集熱場單位鏡面全年及冬季累計截光得熱量分別進行了計算，兆陽菲涅爾式的均衡性優勢顯著（如圖表）；全年得熱量與槽式基本相當，超出傳統南北軸菲涅爾式10%以上；整個冬季得熱量超出傳統方式40%，12月、1月超出一倍。

▍多鏡條結構，用鋼少、抗風強；全機械跟蹤，易維護

上圖的鏡場采取了多鏡條的布置方式，鏡條之間有一定的縫隙，并且我們的第二代產品整體尺寸適中，抗風性能進一步增加，單位平米鏡面的用鋼量顯著下降，有效降低鏡場成本。

這幅圖是全機械跟蹤驅動系統，具有高可靠性、直觀易維護等特點，特別適合高海拔惡劣氣候環境。

這樣一套驅動裝置可控制3000-10000㎡鏡面，綜合成本低。

▍精度及反射率高、成本低、安全可靠、使用壽命長

圖：雙玻冷彎微曲面反射鏡

這是一項具有專利技術的雙玻冷彎微曲面反射鏡，在我們的鏡場圖里，可以看到有一組一組的鏡面，我們的鏡子不是平面鏡，而是微曲面的反射鏡。雙玻冷彎微曲面反射鏡是一項我們獨有的技術，采用雙玻冷彎工藝，低能耗高效率，適合自動化大規模生產，具有顯著的經濟性優勢。我們在北京是有一條生產線的。

其次我們的面型精度高，無熱彎鋼化“風斑應力斑”現象；此外，因為我們采用的玻璃比較薄，吸收比較少，鏡面的反射率可以高達93.5%，反射層及有機材料封裝在兩層玻璃內部，具備超高耐候性和抗沖擊強度，使用壽命可達50年，另外鏡片即使遭受到外力沖擊后產生破碎也不會直接掉落，安全可靠，目前這項技術已經得到18個國家或地區的專利授權。

▍高頻次自動清掃，大幅度提升鏡面和吸熱器清潔率

還有一個對我們電站效率影響比較大的因素，就是鏡面以及吸熱器的清潔率。

聚光集熱首先是要把入射到太陽反射鏡上的光打到吸熱器上，這是我們的第一步，如果鏡面清潔率不好，我們第一步效率就會大打折扣，因此鏡面的清掃是一個非常關鍵的因素。

北京兆陽研發的自動清掃機器人與鏡場支撐結構一體化設計，緊貼鏡面沿東西方向自動行走，光伏板發電作為行走動力，雙向設置限位自動換向；行走的同時旋轉毛刷清掃鏡面；清掃頻率可達到每日一次。

為什么要強調清掃頻率？因為我們的清掃頻率如果能夠保持一定的水平，就可以達到無水清洗。就像我們在家里清潔玻璃一樣，如果你每天都擦一下，可能用一塊干布就可以抹干凈，但若你一年清潔一次，那就一定要用到水、清潔劑。

此外，設備及運行成本也是比較低的，因為我們采用光伏板發電作為動力，基本上能夠保證鏡面清潔率在99%以上，是達成聚光集熱高效率的基本保障。

我們都知道，線性聚光集熱用反射鏡把太陽光聚焦成一條光線以后，光線還要穿透一層玻璃管，如果玻璃管上有灰塵或鹽漬，光線就不能很好的穿透這層玻璃管，里面的光熱轉換部件也就沒辦法把這部分光轉換成熱量進行利用，因此吸熱器的清掃至關重要。

我們自主研發的吸熱器清掃車設置于軌道梁上（如上圖），配置適于吸熱器表面材質及形狀的清掃毛刷，鏡場回路端部設置充電樁，吸熱器可以實現隔日無水清掃，廣泛應用于積灰、積鹽較為嚴重的項目地。

據我們估算，在青海鹽湖地區，不采用鏡面清掃車和吸熱器清掃車的集熱場，一個季度得熱量會下降約一半。因此我們認為，設置便宜、自動清掃的鏡面清掃車和吸熱器清掃車是保障集熱場集熱效率的關鍵因素，也是系統中投入回報比最高的設備。

▍吸熱器位置固定，吸熱器可靈活選裝

因為我們的聚光集熱鏡場跟蹤的是太陽光的高度角，跟蹤角度范圍較小，散光比較輕微，聚光光帶相對較窄，聚光焦距變化范圍也比較小，能流分布可調可控，適應低、中、高不同的聚光倍率要求，可根據需求輸出熱水或蒸汽，另外結合二次聚光，聚光倍率可高達200倍。

此外，吸熱器位置相對槽式來說我們是固定的，不隨截面跟蹤而轉動，穩定可靠，易清掃，軸向長度伸縮補償簡單可靠，有效吸熱區域占比大；中低溫系統可不使用真空集熱管，進一步降低系統成本。

▍傳熱流體：水工質

傳熱工具我們優先選用水工質，如果客戶的需求是導熱油的話也可以選用，如果需求是熱水或蒸汽，我們就優先選用水。

我們認為水首先熱力系統的技術比較成熟，安全性高且易獲得，成本低，可利用的溫度梯度較大，整個熱力系統中無需再設置換熱系統。此外，我們認為其光熱轉化效率也會高于熔鹽和導熱油的系統。

另外，我們還有一個直接穩定輸出蒸汽發生技術，也就是利用我們的集熱鏡廠直接輸出蒸汽。

這個是基于我們的技術條件實現的，首先我們的接收器位置是固定的，軸向伸縮補償簡單可靠，另外有了二次聚光的設計，能夠改善能流分布的均勻性，最重要的是我們在預熱蒸發段后設置了汽水分離裝置，過熱段增強換熱以及均溫的設計，能夠穩定的直接產生供熱蒸汽，最后再匹配我們大規模混凝土固體儲熱系統，能夠進一步平滑穩定蒸汽的輸出參數。

以上是我們聚光集熱技術的降本之路。

耐高溫固體儲熱技術

下面看一下耐高溫儲熱技術的降本路徑，分為四個方面：

▍材料及設備常規

首先看一下混凝土本體，用的比較常規，水泥、沙子、石子、專有配方的耐高溫添加劑，儲換熱系統用的是一些鋼管以及常規火電站應用的閥門或水泵，還有儀器儀表。

圖：混凝土本體

▍多單體設置，標準健全

我們的某一儲熱單體可同時具有蓄熱功能或取熱功能，蓄熱管道和取熱管道相同，也就是混凝土儲熱體中只有一套管道，這樣就可以實現熱量同時存儲和取出的功能。

上圖是張家口一號電站建設時我們拍攝的照片，當時的儲熱體分為六個儲熱單體，在部分儲熱單體進行熱量儲存的情況下，其余的儲熱單體可以輸出蒸汽。

另外，相關標準體系健全，混凝土本體參考建筑類相關標準，機務管道系統參考常規火電站相關標準。

▍安全可靠，運維便利

混凝土儲熱體還具有安全可靠、運維便利等特點。

混凝土性能相對穩定，無燃燒、爆炸、環境污染等風險，也不存在鍋爐過燒、爆管等風險；其次基礎容量比較大，可以作為汽輪機的黑啟動電源；最后它沒有液體儲熱工質的防凍堵問題，運行費用較低，無泄露風險。

▍應用范圍廣

最后是應用范圍極為廣闊。

如圖所示，輸入的是蒸汽或者谷電/新能源電力，輸出的是高溫高壓蒸汽、飽和蒸氣或熱水，應用的方面也是比較廣的，可以用于發電、工業蒸汽，用于酒店、醫院消毒用的蒸汽或食品烘干，商業樓宇、酒店供暖、工業熱水，小區的冬季供暖等。

圖：蒸汽蓄熱運行原理

上圖為蒸汽蓄熱的運行原理，一些常規電站的棄熱產生的蒸汽儲存到固體儲熱體中，在用戶有需求時，可以輸出蒸汽或熱水。這幅圖里面我一共畫了六個儲熱單體，左側四個熱量單體是熱量存儲的狀態，右側兩個是熱量輸出的狀態。

圖：電蓄熱運行原理

上圖為電蓄熱運行原理，如圖可見，吸納的是谷電或新能源電力的棄電，我們將這部分電力轉化成熱能儲存在固體儲熱中，在用戶需要時輸出熱力，與前面的原理基本類似。

項目案例

下面我們來看一下項目案例。

第一個是青海油田太陽能供熱工程，這個工程鏡面的面積超兩萬平米，24小時連續輸出平均熱，功率大概是2.6兆瓦，供熱溫度不低于65攝氏度，供貨內容為3套線性菲涅爾聚光集熱系統，用于采油作業過程中原油原水的加熱，供貨地點是中石油青海分公司，目前項目已經完成了調試，即將正式供熱【注：2024年5月份青海油田采用兆陽光熱類線性菲涅爾聚光集熱技術的三個光熱項目已全部建成投產】。

這是青海鹽湖碳酸鋰項目太陽能供熱工程，項目占地80萬平米，年供水量約1500萬噸，年供熱量約90萬吉焦，鏡場出口的溫度是80℃-85℃，這個項目采用的是中低倍的聚光集熱鏡場以及儲罐技術，可為碳酸鋰生產提供40℃左右的熱水。

這個是張家口尚義小蒜溝小區冬季供暖項目，占地1.6萬平米，大概是5000多平米的鏡場，采用中低倍的線性菲涅爾聚光集熱技術以及儲熱池的蓄熱技術，這個項目于2021年采暖季投運，目前已經正常運行了三年，項目利用線性類菲涅爾聚光集熱鏡場直接輸出法醫高溫熱水，結合儲熱池進行蓄熱，可以24小時為附近小區冬季供暖提供熱水。

兆陽張家口15MW光熱發電項目，鏡場面積38萬㎡，設計的是蒸汽參數12.5兆帕，450℃，鏡場的長度是555米。采用高倍聚光集熱技術，直接蒸汽發生技術以及耐高溫混凝土儲熱技術，目前整個系統經過一系列的性能測試，已經試運，測試結果完全達到了系統的設計要求。

兆陽光熱供熱成本分析

最后看一下兆陽光熱的供熱成本分析。

這里我采用了一個規模相對中等的項目，青海鹽湖碳酸鋰項目。

這個項目采用四軸的線性菲涅爾的聚光集熱鏡場，聚光倍率約25倍，儲熱方式是熱水罐，總投資額3.15億，項目的使用壽命暫時按照20年估算，年供熱量是90萬吉焦，年替代天然氣量是3000萬m3，年運維成本500萬元，20年生命周期的運維成本1個億。

簡單來估算一下整體的投資額，3.15億加上1億，一共是4.15億，20年的生命周期里替代的天然氣量是60000萬m3，我們初步估算該項目全生命周期的運維成本大概為0.7元每立方天然氣。

關于兆陽光熱

北京兆陽光熱技術有限公司成立于2010年，前期研發了14年，具有一套完整自主知識產權的原創型供熱技術體系，類菲涅爾聚光集熱技術以及大規模儲熱技術。

公司可提供太陽能光熱全套技術，包括線性菲涅爾太陽能供熱發電技術解決方案、裝備集成、工程服務，開發、投資、制造、建設、運營線性類菲涅爾太陽能供熱發電工。此外，我們公司具有工程設計資質，工程勘察、工程測量、總承包等系列資質。

目前，北京兆陽擁有發明專利有43項，實用新型專利150項，其他國家專利授權18項。北京兆陽主編了一項國家標準《菲涅耳式太陽能光熱發電站技術標準》，參編了三項其他國家標準。

公司目前是國家高新企業、中關村高新、知識產權示范單位，另外榮獲了2022年中央引導地方科技發展專項課題，核心專利獲得了2022年電力科技成果金蘋果獎，還獲得了2018年度全球綠色低碳領域藍天獎，2018創新典范新銳科技企業獎。

北京兆陽的服務范圍簡單列舉如下：

2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會4月25-26日在內蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開，大會由CSPPLAZA光熱發電平臺聯合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會主題為“在多變的形勢下實現規模化發展”，共有來自海內外約800名代表出席本屆大會。