近日，由北京兆阳光热技术有限公司（以下简称兆阳光热）承建的华强兆阳张家口一号太阳能热发电站（以下简称一号电站）圆满完成了严酷条件下的大规模集热、储热和连续发电各环节的全体系测试验证内容，如期一次性顺利通过24小时连续发电测试。这也是全球第一座采用混凝土储热系统的大容量太阳能热发电站，为中国太阳能热发电科学技术自主创新史书写了浓墨重彩的一笔。
图：华强兆阳张家口一号电站
关键词：达到或优于设计指标
据了解：一号电站的测试结果及连续8个月的运行监控情况表明，各项技术经济数据均达到或优于设计指标。至此，兆阳光热完整的光热发电技术体系已获得全面商业化验证，证明了以东西轴南向斜面布局、高倍率聚光、水工质传热和固态储热为基本特征的兆阳光热技术体系具有可靠性和经济性的优势。
固态储热系统
图：储热系统
图：储热塔顶部的管道
内容：对储热系统耐热混凝土本体及换热管束的预热、蒸干、清洗、升温以及贯穿全过程进行测试。
热源：只利用镜场聚光集热完成，未消耗任何其它外部热源。
时间：测试过程跨越整个冬季严寒时段，并且历经了几个月内晴好天气不足20%的非正常光照条件考验，耗时4个多月。
强度：为配合换热管束化学清洗工艺要求，进行了多次大幅度快速降温操作，全面监测的各项热力学性能。结果：各项测试数据和实际运行状况表明，系统表现均与设计仿真结果高度一致，全面达到设计目标，可完全满足电站缓冲储热、可控放热及长时间维稳运行的各种工况需求，清洁安全、简单方便。
关键词：热性能
兆阳光热固态储热系统占地约2500㎡，使用兆阳专有配方耐热混凝土约27000m³，标准有效储热容量约为700MWh，具备150MW功率水平的储热接收能力和超过45MW的放热输出能力，能够接收一号电站全部镜场的峰值输出功率以及最好光照条件下的全天集热量，全年弃热量小于总集热量的3%，能够满足汽轮机满额调峰输出时的最大蒸汽需求，还可以有效平缓聚光镜场过热蒸汽输出参数稳定性，降低复杂光照情况下的运行管控难度，能保障电站的安全高效经济运行。
关键词：稳定性
同时，该系统设计配有常年巨大的基础热量储备，能够在特殊情况下加以超长时间利用。根据一号电站的汽轮机技术条件测算，该固态储热系统的最大可利用热量超过2500MWh，这意味着在热量正常储满后，即使遭遇长达一周的连续阴雨雪天气，在完全不依靠外部热源补充的情况下，电站不但没有任何冻堵风险，而且还可以实现连续7日以上低功率（20%左右）发电输出。
关键词：广泛性
该固态储热系统全部采用兆阳系列专有技术，配方混凝土主要成分取材于当地天然材料，清洁环保且有效促进当地的经济发展，全国产化换热管束组件使用传统火电行业的成熟产品，可靠经济，储热系统建设成本远远低于其它储热形式，且无过热、燃爆、污染等安全隐患，运行成本更低。初步测算，配备相同储热容量的情况下，兆阳光热固态储热系统的建造及运行成本仅有光热行业常见方案的50%左右，具有显著的可靠性和经济性优势。同时，该固态储热系统不仅适用于太阳能光热发电领域，还在谷电蓄热、火电厂灵活性改造、工业及民用热力系统等诸多领域得到广泛关注。
HLIACS聚光集热系统
通过8个多月的持续运行测试，兆阳HLIACS聚光集热系统经受了冬季恶劣气候条件的充分考验，在复杂的光照情况及初期尚未熟练（偶尔存在重大操作疏漏）的运行条件下，未发生任何重大损失。
（1）低光照高波动光照条件下保持正常运行
在刚刚过去的寒冬里，一号电站经历了10多年未见的低DNI时段，无直射光天气超过50%，晴好天气数量不足20%，其它多云薄云DNI水平较低的天气时段，光照强度波动性也很大，给聚光集热系统运行带来巨大挑战。
图：张北地区2015-2018年1-4月DNI
（2）集热接收装置及关键器件可靠性
关键词：集热接收系统
通过长时间的大规模运行测试，证明了兆阳HLIACS系统高倍率聚光条件下的集热接收系统的运行可靠性。
关键词：机械结构
经统计，在电站正常运行的8个月期间内，二次聚光CPC镜片和真空集热管运行损坏率低于1%，证明机械结构稳定，二次反射镜面型及反射率指标合格，温控设计效果良好，专利设计的滑动牵引机构作用显著，真空集热管结构防护有效。
关键词：国产化
华强兆阳一号电站包括集热接收系统在内的全部组件均选择了国产化产品，在供需双方紧密配合下，经过几个回合的改进完善，多家国产组件产品均表现出优异的性能及可靠性水平，用事实证明了国产核心零部件完全可以满足中国环境资源条件下的光热电站使用需求，为中国光热产业大规模发展奠定了坚实基础。
（3）镜面清扫
通过对一号电站镜面反射率的逐日检测分析可以看出，在项目地正常的自然环境条件下，平均每日灰尘污染造成的镜面直射光反射率下降远超2%，常规的沙尘天气一次就会造成近50%的反射率下降，因此每日一次的镜面清扫成为保持光热电站经济有效运行的必要条件。
对此，兆阳光热对张北地区镜面反射率进行了长达二年的跟踪实验，实验结果表明，当清扫间隔为4-5天时，经兆阳全自动干式清扫车清扫后的镜面反射率平均可提高20%左右。
图：反射镜清洗前后反射率对比图
由于客观进度条件等限制，一号电站目前只有八分之一数量的清扫车投入运行，上述图表的反射率数据是在平均每四五天一次清扫条件下的实测结果。
为保护镜面在30年的干式清扫过程中免受损伤，经过充分测试后最终确定了清扫力度，能够在间隔一至两天的情况下实现97%以上的镜面清洁率（达到初始反射率的97%）。而较长时间（或较厚较顽固）的灰尘积累不但会导致清扫困难，还有可能在深度清洗时造成不可恢复的镜面损伤，严重影响聚光集热效率。
自主开发创新精神
一直以来，兆阳光热始终高度重视基础研究和核心团队建设，其自主开发的完整原创技术体系与引进消化再创新的技术体系相比，明显具备更加强大的生命力和显著的持续发展优势。
经过10多年的历程，兆阳光热团队从无到有从小到大，目前已经发展成为一支全面具备基础研究、专业设计、高效制造、工程建设及现代化管理能力的光热行业生力军，核心团队始终坚持以奋斗者为本的理念，严谨求实踏实朴素，成为推动兆阳光热不断发展壮大的动力源泉。
图：兆阳光热技术团队创新精神
此外，兆阳光热高度重视专有技术开发和知识产权保护工作。早在2010年，兆阳光热就在技术创新和专利申请方面进行了广泛布局。据统计，兆阳体系目前在国内外拥有近200项专利，涉及原理控制、产品制造、工程安装、系统集成和运维等多个领域。
基于未来市场竞争态势和未来市场热点，兆阳光热除进行国内专利申请之外，还进行全球化专利布局，在近三十个国家及地区提交了PCT（国际专利合作条约）专利申请，获得近二十个国家的专利授权。这些研发成果大多属于国际首创，已经交叉组合形成了完整的光热发电自主知识产权保护体系，对于中国创造走向世界，形成中国光热产业核心竞争力具有重要意义。
兆阳光热一号电站虽不是国家能源局首批太阳能热发电示范项目，却是遵照国家示范项目带动光热全产业链发展的指示精神，该电站包括集热接收系统在内的全部组件均选择了国产化产品，对于引领产业发展意义重大。同时，在技术突破和验证之后，兆阳光热可以承接智慧能源，光热电站，热电联供，蓄热，清洁能源供汽、供暖，自供暖光热大棚，太阳能建筑一体化等光热产业相关项目。
