北京兆阳光热技术有限公司（以下简称兆阳光热）经过15年的研发历程，形成了一套原创光热发电技术体系，具备全产业链完整自主知识产权。其设计建造了世界上首座高倍菲涅尔聚光、水工质传热及大规模固态混凝土储热电站，混凝土储热系统已经成功实现60小时连续试发电运行，各项数据完全达到设计指标。兆阳光热方面认为，开发性价比高的太阳能光热发电技术是能源可持续利用的关键；相信在不久的将来，光热发电造价将会急剧下降，大规模应用发展将无可限量。10月12日，兆阳光热总工程师李维在第三届德令哈光热大会上，作了题为《创新型菲涅耳光热技术体系在发电和供热市场的应用及经济性》的报告。以下对报告的主要内容进行整理，以供参考。
一、 兆阳光热菲涅耳光热电站技术
图：采用兆阳技术体系、由兆阳光热设计建造的华强兆阳张家口一号15MWe光热电站项目
依据“追求系统整体可靠性和经济性的最佳统一”的创新原则，和“实现平价上网，适合产业化推广，能够走出国门，走向世界”的根本目标进行新技术综合研发，在关键技术上已实现突破并全面完成产业化准备——其独创的发电技术体系中，通过其总承包建设的华强兆阳张家口一号太阳能热发电站验证，完成了兆阳光热技术体系从理论到商业化验证的里程碑式发展。在深入分析研究各类技术路线的基础上取长补短，创新研发出兆阳聚光集热系统、DSG直接过热蒸汽传热技术、混凝土储热技术、系列综合实用技术四大类主要技术，全面实现与传统火力发电技术体系无缝对接。其线性聚光体系已完善定型，其可靠性和经济性已在15MW规模的实际电站工程上进行了验证。
（一）兆阳菲涅耳光热电站集热系统
针对太阳资源不高的条件和大风限制条件，成功开发全球首创的东西轴倾斜布置的类菲涅耳式聚光集热系统，聚光倍率高达200倍（这是全球线性聚光技术体系中的最高聚光倍率），大幅提升集热效率，降低镜场造价。
如此布置镜场的优势是：
1、每日得热量均衡，全年得热率高
•东西轴倾斜面布置，平衡高纬度地区早晚的余弦损失；
•四季中每日接受热量很均衡，弃热少，全年得热量高；
•余弦效应以日波动周期出现，对储热系统友好；
•非常利于电站的均衡输出和平稳安全运行。
2、实现聚光倍率，保效率降成本
•根据我国环境特点及用户需求蒸汽参数，选用60-200倍左右的聚光倍率；
•在轴数相对较少的情况下仍具有较高聚光比；
•管道、阀门、仪器仪表等使用量大幅减少，节约成本；
•单位热流密度高、热损失低；
•有效收集利用低光照资源（DNI强度200W/m2以下）；减少溢出能量损失。
3、自主研发制造的高精度复合曲面反射镜
针对关键设备成本高的问题，成功开发了双玻璃冷弯曲面一次反射镜、耐高温二次反射镜和支撑钢架，大大降低建设成本，同时根本性地提高了反射镜和支撑钢架的使用寿命、使用安全性。
•双平板玻璃冷弯成型，面形精度高，曲面法线方向偏差＜3 mrad；
• 使用超白薄玻璃镀膜，镜面反射率高达93.5%±0.5%甚至更高；
• 复合结构增强了反射镜耐冲击强度，即使破裂对聚光效果影响微弱；
• 获得国内授权发明专利2项，实用新型专利3项，国际上已在15个国家或地区取得授权。
4、超低建造成本，确保投资回报
•支架用钢量大幅下降；
•驱动系统简单可靠；
•镜场紧凑占地较少；
•单位得热成本低于传统方式的一半。
（二）DSG 传热是根本优势
兆阳光热成功开发了采用水工质直接过热蒸汽发生的技术。
（三）耐热混凝土储热
兆阳光热成功开发了全球独创的耐热混凝土储热技术。
混凝土储热系统的优势有：
• 耐550℃高温长期运行；
• 备用基础储热量大；
• 清洁无污染，运行安全稳定；
• 原材料广泛成本低；
• 模块化可扩展结构。
（四）综合辅助系统
1、清扫车
兆阳光热针对沙尘大的问题，开发了一次反射镜和二次反射镜的高频次无水清扫装置，使电站能够长期处于高效运行状态。
• 干式清扫无需水源；
• 低成本高频率清洗；
• 提高镜面平均反射率5%-12%以上；
• 耗电低，平均清扫耗电量仅占电站；
• 年发电量的0.2%左右。
2、雨水收集
针对太阳辐照好的地区往往存在水资源缺乏的问题，兆阳光热成功开发了雨水收集装置，可大大降低光热电站区域对水资源的依赖。
3、多能互补
为充分发挥光热电站的低成本大容量储能的特长，兆阳光热开发了光热、光伏加风电的多能互补体系，采用智能微网技术进行调控，综合输出稳定、发电成本逼近火电标杆电价。
兆阳光热的菲涅耳镜场集热器上部和镜场外部的区域可布置光伏电池模组，支架上可布置风机，可充分利用镜场面积中的太阳能和风能，实现光热、光伏及风力联合发电，进而通过微电网结构实现智能电力输出。
4、土地综合利用
依据东西轴镜场布置的特点和优势，开发了镜场底部和镜场列间土地综合利用技术。
这种聚光集热系统采用全架空支撑结构，镜面下方架空高度能够满足各类养殖、种植生产需要，利于提高土地资源综合利用率。
此外，光热电站的汽轮机乏汽能够释放大量低品位热量（30度左右），冬季时用于温室大棚的正常生产需要，节省大量燃料消耗，节能减排、降低运营成本。
5、光伏辅助发电系统
依据镜场结构的特点和优势，开发了空挡区域（吸热器顶部位置）安装光伏电池组件技术，综合利用太阳能资源。
•不占用土地，不需额外安装支撑结构；
• 增强电站可靠性和经济性指标。
初步估算：120万平米镜面面积能够安装的光伏功率约为10MW，年发电量约1500万度。
目前，兆阳光热的太阳能光热发电技术体系已经成功应用于张家口华强兆阳15MWe光热电站项目，并已实现24小时连续发电运行，这也是我国第一座全部利用太阳能实现24小时连续发电的混凝土储热光热电站，类菲涅耳太阳能光热发电站的建设成本较采用传统技术体系降低约1/3。
二、兆阳光热创新型菲涅耳光热技术体系应用方向
除产生高温蒸汽应用于光热电站外，兆阳光热创新型菲涅耳光热技术体系还可应用在其他多个领域，包括制药、纺织、食品、石油等。同时，兆阳聚光集热系统能够与建筑相结合，可以充分利用土地资源，与厂房、库房、农业大棚有机融合，可广泛用于城镇热水供暖、工业生产海水淡化等等。
三、兆阳光热创新型菲涅耳光热技术体系发电应用的经济性
李维认为，除了安全可靠性以外，光热发电如果没有经济性，也将没有生命力，难以持续发展，所以光热发电的可靠性经济性将是光热发电的核心竞争力。
1、德令哈地区商业化光热电站经济性评估
在基准收益率为7.5%情况下：
按机组年利用小时3400h进行经济评价，按上网电价为：含税电价980元/MWh，测算得项目投资内部收益率（税前）为11.53%。此时，总投资收益率为8.06%，项目资本金内部收益率20.92% ，资本金净利润率为24.55%。
2、冀北地区商业化光热电站经济性评估
在基准收益率为7.5%情况下：
按机组年利用小时4460h进行经济评价，按上网电价为：含税电价980元/MWh，测算得项目投资内部收益率（税前）为11.78%。此时，总投资收益率为7.98%，项目资本金内部收益率21.04%，资本金净利润率为26.07%。
3、商业化供汽技术相比发电成本可进一步降低
• 聚光倍率可降低；
• 镜场支撑结构可简化；
• 管道、阀门等设备要求可降低；
• 逻辑控制、热力系统可简化；
• 储热系统可根据用户需求设置；
• 储热系统因压力降低可简化。
4、商业化供热相比供蒸汽成本下降
• 较供汽技术体系相比较，成本可下降的技术点：
• 聚光倍率可进一步降低；
• 管道、阀门等设备要求可进一步降低；
• 热力系统和控制逻辑可进一步简化；
• 储能系统可根据用户需求设置；
• 储能系统可采用储热池的技术方案。
商业化光热供汽应用项目经济性评估：
某商业化光热供热应用项目经济性评估：
四、小结
兆阳光热开发出了包括集热、储热和综合利用在内的全系统创新技术体系，可广泛应用于光热电站、工业蒸汽和热水领域，应用范围广；可综合工业和农业共同发展，可与厂房、库房、农业大棚等建筑结合，完美实现农业、土地、资源三者完美结合。其中在光热发电领域，兆阳光热技术体系已经在华强兆阳一号15MWe光热电站中进行了实际测试和运行认证。
通过测算，即使在中国太阳能资源二类地区，（1）通过与光伏、风力发电技术结合，可实现平准化度电成本（LCOE）与燃煤火力发电持平；（2）产出饱和工业蒸汽的价格可低于160元/吨；（3）产出热水的价格可低于45元/GJ。（董清风 整理报道）
