中國(guó)首座太陽(yáng)能光熱示范電站：追光逐日德令哈
追光逐日德令哈（本報(bào)探訪）
——探訪中國(guó)首座太陽(yáng)能光熱示范電站
清晨醒來(lái)拉開(kāi)窗簾，燦爛的朝霞映入眼簾。遠(yuǎn)處，被積雪覆蓋的群峰在霞光的輝映下顯得更加雄壯、挺拔。近處，寬闊的巴音河沐浴在晨光中靜靜地流淌著。
這里是青海海西蒙古族藏族自治州州府所在地德令哈市。晚秋時(shí)節(jié)，本報(bào)記者趕到這座位于柴達(dá)木盆地東北邊緣、祁連山腳下的“光熱之都”，探訪中國(guó)首個(gè)大型太陽(yáng)能光熱示范電站。
勾勒金色之城天際線新高度
上午10時(shí)，我們乘車出發(fā)，趕往位于距離德令哈城區(qū)約7公里的太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)園區(qū)。車沿著巴音河濱河路向南前行約1公里，右轉(zhuǎn)進(jìn)入寬闊的城市主干道，正行駛間，我不經(jīng)意地抬頭透過(guò)右側(cè)的車窗望去，只見(jiàn)不遠(yuǎn)處3座高塔矗立在碧藍(lán)的天宇下，每個(gè)塔頂上端都發(fā)出耀眼的光芒，仿佛升起在德令哈西部上空的3個(gè)小太陽(yáng)。雖然隔著車窗，但是那光芒仍然燦爛奪目。我知道那就是此行將要探訪的中國(guó)首個(gè)大型太陽(yáng)能光熱示范電站。
“這條是通往太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)園區(qū)的主干道，被稱為‘金光大道’�！蓖械牡铝罟邪l(fā)改委的一位同志介紹說(shuō)，該路的名字寓意一方面來(lái)自城市的名字，另一方面來(lái)自當(dāng)?shù)靥?yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展愿景。他解釋說(shuō)，德令哈是蒙古語(yǔ)，意思是“金色的世界”，而太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)被確定為德令哈市主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，將為本地經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展增添強(qiáng)大動(dòng)力，開(kāi)辟出通向繁榮富裕的“金光大道”。
這3座高塔已經(jīng)成為德令哈太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)，特別是太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的標(biāo)志性符號(hào)，它們不僅拉高了城市的天際線，成為新的地標(biāo)性建筑，與其背后巍峨挺拔的雪山群峰一起構(gòu)建起新的城市景觀，而且以太陽(yáng)能光熱領(lǐng)域的多項(xiàng)“中國(guó)第一”打造了德令哈太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的靚麗名片。這里早已不再是詩(shī)人海子在上世紀(jì)80年代《日記》里寫下的那座“雨水中一座荒涼的城”，而是擁有包括太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)等在內(nèi)的現(xiàn)代新能源產(chǎn)業(yè)基地的“中國(guó)太陽(yáng)城”。
發(fā)揮得天獨(dú)厚調(diào)峰優(yōu)勢(shì)
塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理并不復(fù)雜，就是通過(guò)多臺(tái)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的定日鏡，將太陽(yáng)輻射反射到置于高塔上的吸熱器，加熱傳導(dǎo)介質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生蒸汽利用汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電力。與太陽(yáng)能光伏發(fā)電相比，太陽(yáng)能光熱避免了硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，節(jié)省了能源消耗，降低了發(fā)電成本，而且真正做到零排放。
塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電主要設(shè)備包括定日鏡、吸熱器和儲(chǔ)熱系統(tǒng)等。在此領(lǐng)域，美國(guó)、西班牙等國(guó)從上世紀(jì)50年代就開(kāi)始探索，逐步開(kāi)發(fā)了一整套成熟的技術(shù)，建設(shè)了多座電站并投入商業(yè)運(yùn)行。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)企業(yè)界對(duì)太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)的關(guān)注度和研發(fā)力度空前提高，并積極在光照資源地區(qū)落地項(xiàng)目。位于柴達(dá)木盆地的青海德令哈光照資源異常豐富，年均日照時(shí)數(shù)達(dá)3500小時(shí)以上，年均太陽(yáng)輻射量達(dá)7000兆焦/平方米，是全國(guó)第二高值區(qū)，這也是中國(guó)首座太陽(yáng)能光熱示范電站落戶于此的主要原因之一。
光熱發(fā)電作為現(xiàn)代清潔能源的生產(chǎn)方式之一，備受青睞，發(fā)展空間廣闊，特別是可以與光伏、風(fēng)電及傳統(tǒng)電力能源相結(jié)合，發(fā)揮其在電網(wǎng)調(diào)峰方面得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。由于用電負(fù)荷不均勻，有高峰和低谷，而光熱發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)在于可以把熱能低成本儲(chǔ)存起來(lái)且損耗很低。同時(shí)，光熱發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、啟動(dòng)快，在需要的時(shí)候，其能量可以快速高效釋放轉(zhuǎn)化，非常靈活地調(diào)節(jié)電力供應(yīng)，起到“削峰填谷”的作用。展望未來(lái)，光熱發(fā)電有望作為一種新的更加靈活的調(diào)峰電源，在中國(guó)的能源供應(yīng)體系中發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值，而塔式太陽(yáng)能光熱發(fā)電在其中無(wú)疑將扮演重要角色。
打造戈壁灘綠色能源中心
沿著“金光大道”行駛約10分鐘，我們抵達(dá)光熱示范電站。接待我們采訪的是青海中控太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展有限公司總工程師樊玉華。他是80后，中等身材，顯得勻稱、干練。作為示范電站運(yùn)營(yíng)管理的負(fù)責(zé)人之一，他常年工作在這里，由于長(zhǎng)期處于當(dāng)?shù)睾０谓?000米的環(huán)境中，他臉頰上透著些許高原紅。
在樊玉華引導(dǎo)下，我們來(lái)到示范電站項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。3座塔一字排開(kāi)，高高聳立。或許由于距離更近，更覺(jué)高大壯觀，塔頂也更顯得燦爛奪目。身旁則是鏡子“叢林”，一面面長(zhǎng)方形的反射鏡被整整齊齊安放在長(zhǎng)方體的水泥基座上。我走近一面反射鏡，只見(jiàn)寬大的鏡面倒映著碧藍(lán)的天空和飄過(guò)的幾朵白云。仔細(xì)端詳觸摸，我發(fā)現(xiàn)這里的反射鏡比常見(jiàn)的要更厚一些，但手感并沒(méi)有什么特別之處。
“這是吸熱塔。兩座相對(duì)矮的塔是示范站一期工程建設(shè)的，對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量為各10兆瓦，其主體是鋼結(jié)構(gòu)，高度約90米；另一座是示范站二期工程建設(shè)的，對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量為50兆瓦，其主體是混凝土結(jié)構(gòu)，高度超過(guò)200米。這些鏡子學(xué)名叫定日鏡，用于把太陽(yáng)光反射聚焦到塔頂吸熱器上，加熱其中的介質(zhì)。它們圍繞吸熱塔安放。其中，圍繞兩座矮塔呈長(zhǎng)方形分別安放定日鏡約1.4萬(wàn)面和7300面，圍繞高塔呈圓形安放約2.7萬(wàn)面�！狈袢A一一介紹道。
8年前，這里還是一片戈壁灘，經(jīng)過(guò)兩年建設(shè)，一期工程建成并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志著中國(guó)擁有了第一座大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的太陽(yáng)能光熱發(fā)電站。2016年8月20日，該電站熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)成功并網(wǎng)發(fā)電，建成了國(guó)內(nèi)第一座投運(yùn)的塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站。同年10月25日，二期工程開(kāi)工。2018年底，工程完工，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，年發(fā)電量可達(dá)1.46億度。
推動(dòng)進(jìn)入光熱能源時(shí)代
“國(guó)內(nèi)第一座”既意味著是國(guó)內(nèi)此行業(yè)開(kāi)創(chuàng)者，也意味著沒(méi)有現(xiàn)成的國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，而真正的核心技術(shù)也不可能從國(guó)外買來(lái)，必須立足國(guó)情，克服項(xiàng)目中遇到的各種困難，逐步摸索，積累經(jīng)驗(yàn)。樊玉華告訴記者，經(jīng)過(guò)這些年的努力，特別是通過(guò)兩期項(xiàng)目磨礪，德令哈光熱示范站實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵裝備的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)和制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該示范站裝備國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)九成，形成了一大批技術(shù)專利，核心數(shù)據(jù)指標(biāo)如聚光精度和光熱轉(zhuǎn)化效率等達(dá)到國(guó)際一流水平。
高聚光精度得益于定日鏡反射、聚焦陽(yáng)光的控制技術(shù)。如何讓數(shù)萬(wàn)面定日鏡時(shí)刻自動(dòng)追蹤太陽(yáng)照射角的變化，把陽(yáng)光均勻地反射到塔頂吸熱器上無(wú)疑是行業(yè)公認(rèn)的難題，也是建設(shè)塔式太陽(yáng)能光熱電站的核心技術(shù)之一。樊玉華說(shuō)，中控太陽(yáng)能公司研發(fā)了一套聚光系統(tǒng)，由高精度智能定日鏡與大規(guī)模鏡場(chǎng)集群控制系統(tǒng)組成。“它們每隔三五秒會(huì)微微動(dòng)一次，肉眼根本看不出來(lái)，不過(guò)能聽(tīng)到�！狈袢A指著近旁的定日鏡說(shuō)：“聽(tīng)，這就是它們轉(zhuǎn)動(dòng)的聲音，此起彼伏，好像低吟�！庇浾哌@時(shí)恍然大悟，原來(lái)這就是定日鏡轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出的聲音，一直以為是鏡場(chǎng)的風(fēng)聲呢。
在電站運(yùn)行維護(hù)中鏡場(chǎng)清洗系統(tǒng)和云監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功不可沒(méi)。樊玉華介紹說(shuō)，由于風(fēng)沙等原因，及時(shí)清洗定日鏡至關(guān)重要，為此他們開(kāi)發(fā)了一套自動(dòng)化清洗系統(tǒng)，可執(zhí)行人工駕駛/無(wú)人駕駛、水洗/干洗等不同清洗方案。德令哈雖然光照資源十分豐富，但是多云天氣比例高，天氣變化快，很容易造成對(duì)吸熱器冷熱沖擊，影響其壽命，必須提前進(jìn)行干預(yù)，而現(xiàn)有天氣預(yù)報(bào)精度難以滿足要求。針對(duì)這種情況，中控太陽(yáng)能公司研發(fā)了云監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可通過(guò)跟蹤云的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)其運(yùn)動(dòng)方向及其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響做出精確預(yù)測(cè)，制定相應(yīng)的運(yùn)行策略，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高光資源的利用率。
隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，塔式太陽(yáng)能光熱電站裝備的國(guó)產(chǎn)化率將進(jìn)一步提升。樊玉華告訴記者，示范電站的某些關(guān)鍵裝備比如吸熱器和熔鹽泵還是進(jìn)口的，但是已經(jīng)有國(guó)內(nèi)廠家可以生產(chǎn)制造了，并且產(chǎn)品性能非常穩(wěn)定可靠，完全可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。這將推動(dòng)中國(guó)加速邁向大規(guī)模利用光熱能源的時(shí)代。
張保淑
