鐳射：光熱發電——中國下一張“國家名片”？
【文/ 觀察者網專欄作者 鐳射】
近期，中國能建葛洲壩國際公司與Nur-MOH Heliothermal S.A.公司簽署希臘MINOS 50MW塔式光熱發電項目EPC合同。
項目位於希臘最大的島嶼——克里特島，在地中海中，愛琴海之南。項目利用光熱技術的儲能功能，降低島內對柴油發電依賴的同時，保護當地生態環境。
該項目是葛洲壩國際公司與浙江中控太陽能技術有限公司（簡稱中控太陽能）組成的聯營體與英國投資商在希臘國別的成功合作，是中國光熱發電產業首次以完整的“技術+設備+工程”模式走出國門。
看到這個消息，筆者深感欣慰。中國在光熱發電領的多年深耕，終於有了回報。
提起太陽能發電，人們就會想起光伏。其實，除了光伏，還有一種太陽能的利用方式，這就是光熱。顧名思義，光熱是利用太陽光照的熱效應，將陽光的熱能轉化為電能，這是它與光伏的最大區別。用比較通俗的話説，就是利用太陽光的熱量來發電。
與光伏相比，光熱發電的最大優點在於，作為一種熱電站，它可以直接產生與火電站完全相同的滿足電網品質要求的交流電，保證電網的電壓和頻率穩定，對現有火電站及電網系統有更好的兼容性。
一般來説，太陽能光熱發電有槽式、塔式、碟式（盤式）、菲涅爾式四種形式。
在這四種光熱發電方式中，槽式太陽能熱發電系統是利用槽型拋物面聚光反射鏡加熱其上方集熱管中的導熱油，再利用導熱油加熱鍋爐產生蒸汽，驅動汽輪機帶動發電機組發電；
菲涅爾式與之類似，只不過用來反射太陽光的不是拋物面聚光反射鏡，而是鏡面陣列，同時其集熱管是固定式的；
盤式（又稱碟式）太陽能熱發電系統是用圓形的拋物面聚光反射鏡聚焦陽光作為斯特林發動機的外部熱源，用斯特林發動機帶動發電機發電；
塔式太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面反射太陽光到集熱塔頂端的集熱器，集熱器中的熱量通過換熱裝置加熱鍋爐產生蒸汽，驅動汽輪機帶動發電機組發電。
蘭州大成200kW光熱發電示範項目。圖中左側為槽式光熱發電系統，右側為菲涅爾式光熱發電系統。圖片由作者收集，下同
中船重工711所研製的1kw碟式太陽能光熱斯特林發電系統。可以看出，它實際上就是在太陽灶上安裝了一個用斯特林發動機驅動的發電機。
塔式太陽能光熱發電原理示意圖。太陽光經定日鏡反射後聚焦在集熱塔頂端的集熱器，產生大量熱量。這種集熱方式的集熱效率比槽式系統高15%。
北京延慶八達嶺1MW塔式試驗電站。該電站是中國第一座MW級塔式太陽能光熱電站。
與其它三種光熱發電方式相比，塔式光熱發電的最大優點在於，它的聚光比高達1000倍，遠高於槽式（100倍）和菲涅爾式（50倍），接近碟式的圓形拋物面的水平，這使得其熱電效率高於槽式光熱發電系統；同時，因為可以通過擴大鏡場和增加反射鏡數量來擴大規模，這使得單個的塔式光熱發電系統不像碟式那樣有規模限制，便於大規模開發，從而降低建設成本。因此，自從1981年第一座太陽能光熱發電站在美國建成以來，塔式電站一直是太陽能光熱發電站的主要發展方向。
中國的太陽能光熱發電產業及相關技術的發展起步於21世紀初。2006年12月，國家“863”計劃“太陽能熱發電技術及系統示範”重點項目正式立項，其目標是研究塔式太陽能熱發電關鍵技術，建立太陽能熱發電實驗系統和實驗平台，探索高效能、大規模、低成本的商業化電站的技術路徑，為我國太陽能熱發電技術的研發奠定基礎。
在此計劃支持下，位於北京延慶八達嶺的中科院電工所1MW塔式試驗電站（又名大漢電站）正式啓動，該項目由中科院、皇明太陽能股份有限公司和華電集團聯合開發建設，總投資1.2億元。經過六年的建設和努力，2012年7月1日，電站汽輪發電機平穩通過臨界轉速；2012年7月17日，電站汽輪發電機達到額定轉速；2012年7月22日，電站汽輪發電機首次發電試驗成功；2012年8月4日下午，首次帶負載運行發電實驗成功；2012年8月9日下午13:18分，電站首次全面運行發電實驗成功。
該項目是我國自行研發、設計和建設的首座MW級塔式太陽能電站，也是亞洲首座MW級電站，項目的成功發電意味着我國建立起了一個完整的塔式太陽能光熱發電產業實驗平台，對我國光熱發電產業化意義重大。
同樣是在2012年8月，中控太陽能德令哈50MW塔式太陽能熱發電站一期工程（10MW）成功產出蒸汽，蒸汽參數達到設計指標，並實現連續穩定運行。2016年8月20日14時18分，該電站一次性打通全流程併成功併網發電，至21日15時45分，該電站實現滿負荷發電。這是中國第一座正式投入商業運營的塔式太陽能光熱電站（上網電價1.2元/千瓦）。
值得一提的是，該電站完全採用中控太陽能公司自主研發的技術和裝備，鍋爐系統由杭州鍋爐集團研製，汽輪機則由杭州汽輪機股份有限公司研製。它的成功投運表明我國的塔式光熱發電技術和裝備完全實現了國產化，充分展示了我國具有自主知識產權的塔式光熱系統核心裝備研製能力和集成技術水平，意義極為巨大。
中控德令哈10MW塔式光熱電站。該電站是中國第一座投入商業運營的塔式太陽能光熱電站。
這兩次成功經驗，為中國企業增加了“走出去”的信心。2018年4月13日，上海電氣與ACWAPower公司在上海簽訂迪拜水電局光熱四期700兆瓦電站項目總承包合同。該項目由三個裝機為200兆瓦的槽式電站和一個裝機為100兆瓦的塔式電站組成，總計700兆瓦，是目前世界上投資規模最大、裝機容量最大、熔岩罐儲熱量最大的光熱項目；同時，該項目100兆瓦熔鹽塔式電站塔高設計為260米，為目前世界最高。能夠拿下這一項目，充分説明了中國企業在這一領域的技術實力。
2018年7月，習近平主席在對阿聯酋訪問前夕，在阿聯酋《聯邦報》、《國民報》發表題為《攜手前行，共創未來》的署名文章，文中特別提到迪拜700兆瓦光熱發電項目，盛讚它“是世界上規模最大、技術最先進的光熱發電站”。習近平主席的這一評價，是對中國在光熱發電領域實力的最好肯定。
不過，略有遺憾的是，這次上海電氣還只是一個EPC（工程總承包），鏡場技術和汽輪發電機系統都由西方國家的公司提供。
迪拜700mw光熱發電項目效果圖。該集熱塔高達260米，為世界第一。
這個遺憾在這次希臘的MINOS 50MW塔式光熱發電項目中終於得以彌補。如前所述，中控太陽能擁有完全獨立自主的塔式太陽能光熱發電技術和裝備，這次葛洲壩國際公司與中控太陽能組成的聯營體承建希臘MINOS 50MW塔式光熱發電項目，第一次實現了中國光熱發電產業以完整的“技術+設備+工程”模式走出國門。筆者相信，假以時日，光熱發電相關產業必能成為繼高鐵、核電之後，中國的又一張“國家名片”。
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