3月22日，国际能源署SolarPACES（太阳能热发电和热化学组织）官网再次刊载了对太阳能光热联盟理事单位——浙江可胜技术股份有限公司（简称可胜技术）董事长兼总工程师、中国可再生能源学会太阳能热发电专委会副主任委员金建祥的访谈系列文章——How China’s Cosin Solar Solved Some Tower CSP Challenges（中文翻译：中国可胜技术是如何解决一些塔式光热发电的挑战？）（上篇请参阅：稳中快升！可胜技术董事长金建祥接受SolarPACES采访，解密青海中控德令哈50MW光热示范电站迅速达预期性能的“秘诀”）
为方便读者，特将访谈内容以中文形式呈现：
中国可胜技术是如何解决一些塔式光热发电的挑战？
青海中控德令哈50MW光热电站镜场施工图
SK：中国计划在2024年之前建成的新一批太阳能光热发电项目中大部分是塔式技术路线，那么塔式技术有何优势吗?
金建祥：塔式具有更高的聚光比，且直接采用熔盐作为吸热和储热介质，因此，塔式光热电站可以加热熔盐到565℃，这意味着可以产生更高温度的过热蒸汽来驱动汽轮机发电。我们知道，蒸汽参数越高，汽轮机的发电效率也会越高。我认为塔式具有更大的发展空间。
SK：在高纬度地区建设光热电站是否也有利于塔式技术呢？
金建祥：是的，我们电站的月平均发电量已充分体现了在中高纬度建设塔式光热电站的优势。中国DNI较高的地区大多位于中高纬度地区，这些地区冬季太阳高度角较小，对于单轴跟踪的槽式而言，其镜场的余弦效率会显著下降。而塔式的定日镜采用双轴跟踪形式，其对纬度的升高并不敏感。
SK：在这样高纬度地区建设电站，将面临哪些技术挑战呢？
金建祥：我们德令哈50MW光热项目位于海拔3000多米的地方，冬季最低温度可达零下35℃，会有4个月以上的停工期，并且气压低、风沙大，这些因素对项目施工管理都提出了巨大的挑战。针对高原缺氧、低温以及冬歇期较长对工程建设的影响，我们合理规划建设工期，制定了严格的项目安全健康质量环保要求，以及灵活合理的高原常见病症预防预演方案。
在项目运行方面，高海拔高纬度地区的极低温、大风沙以及频繁的多云天气对设备的可靠性、镜场的清洁度和电站的运行效率等方面都带来了巨大的挑战。通过完整的产品化开发和系统化验证，我们设计开发了可以在高原极端环境下稳定运行的塔式光热电站核心设备，如定日镜、吸热器等设备，经过德令哈项目多年的运行考验，已经证明了这些设备的可靠性。此外，针对西北地区常年风沙对镜场清洁度的影响，设计开发了具有自动驾驶功能的清洗车，以及在低温环境下的干洗技术；并针对多云天气，设计开发了基于全天空成像仪的云预测系统，为集热系统的安全运行提供了保障。
SK：将汽轮发电机组等传统设备与太阳能相关设备，如定日镜、吸热器、控制系统等集成在一起有困难吗?
金建祥：镜场、吸热器、储热系统和发电系统之间的集成确实是一项挑战，关键是做好系统之间参数的匹配，系统及设备之间接口的合理设计，确保设计方案和产品符合光热发电的特点及运行模式，产品质量的可靠性符合要求。
SK：我想您应该是选择了在传统火电厂有丰富经验的供应商来提供非太阳能设备吧?
金建祥：你的想法有一部分是正确的。电站的汽轮发电机、空冷系统等设备通常会选择在燃煤或燃气电厂领域有丰富经验的设备供应商。
但对于储换热系统，我们选择了化工制造领域的知名供应商。熔盐这种介质在应用在光热电站之前已广泛应用于化工领域。该领域的供应商在熔盐设备的设计、制造和安装方面具有丰富的经验。对于储罐、SGS等设备，我们的工程师深入参与设计过程，并将工作委托给具有丰富设备设计和生产经验的顶级供应商。
通过建设运行多个光热项目，我们培养了一批优秀的玻璃、传动件、钢结构等主要零部件供应商，并帮助供应商建立自动化生产线，具备量产定日镜的能力。但是，以目前光热发电的发展规模，与光伏组件供应链相比仍有差距。随着光热产业规模的扩大，光热电站的主要设备成本仍有进一步下降的空间。
SK：为什么选择20～30 平方米，而不是较大的定日镜？
金建祥：没有选择较大的定日镜主要是考虑，中型定日镜组装效率高、安装速度快，可大大缩短镜场的建设和调试周期。运行过程中，中型定日镜的风压较小，可以在更高的风速下运行。此外，中型定日镜可采用自动清洗车清洗，相比较下，中型定日镜的日常维护成本更低。
SK：如何防止过强的太阳辐射烧坏吸热器？
金建祥：在吸热器设计上，充分考虑了在局部来云等天气下吸热器接收能量不均匀导致的吸热器不同位置的膨胀拉伸情况，通过结构优化避免恶劣工况对吸热器造成永久性的变形。我们的定日镜跟踪精度和定日镜光学精度达到国际领先水平，最大程度地确保了吸热器表面光斑的均匀性，降低了正常运行工况下吸热器变形风险。此外，通过红外热像仪等设备对吸热器外壁面的温度进行监视，并通过智能化的堵管检测、超温检测算法和自动化的能量调度策略，实现了吸热器异常工况的检测和保护；并且结合高精度云预测系统和自动化的来云处理策略，实现了在镜场来云工况下的吸热器自动化运行，以降低来云对吸热器的热冲击和吸热器变形风险。
SK：由于熔盐温度较高，储热罐泄漏似乎是塔式光热发电的潜在风险。但听说你们的电站没有这样的问题，是吗？
金建祥：我们为了防止储罐泄漏，进行了一系列的创新性设计，主要从设计、施工、运行三个方面进行了全流程管控。
首先，在设计方面，不仅考虑储罐本体要满足强度设计安全，还需考虑疲劳、应力腐蚀等因素对其寿命的影响，降低了罐体最大应力水平，例如，通过设计优化可使储罐底板峰值应力降低40%以上。我们的储罐采用了复合保温基础，此方案可降低储罐不均匀沉降风险且提高基础隔热效果。我们的储罐防凝设计方案则是在罐内和罐底布置一套自动控制电伴热系统，而非侧壁插入电加热器的方式，因为储罐侧壁过多开孔会增加泄漏风险。
其次，我们在施工过程进行严格管控，并出具焊接破口、无损检测探伤报告（设计方派人全程参与报告审核），不合格焊缝一律返工。如国际上储罐底板一般采用搭接方式，我们的储罐底板则采用对接焊缝方式加上100%射线检测合格。
最后，在储罐运行控制方面，我们设计了一套连锁控制逻辑，严格控制储罐罐内的最大温差。
以上这些措施都可有效降低储罐泄露的风险。（原作者：Susan Kraemer）
