新闻中心

NEWS CENTER

1.07毫弧精准聚焦!东方锅炉副总工孙登科:揭秘世界海拔最高塔式光热电站“最强大脑”

近日,位于海拔4650米的唐古拉山区世界海拔最高的塔式光热电站——西藏安多100MW熔盐塔式光热项目正在加速建设。预计4月底,16000面定日镜将全部安装完成。为此,高能研究社走进太阳能光热联盟理事单位——东方电气集团东方锅炉股份有限公司(简称:东方锅炉)成都基地,探访了世界海拔最高的塔式光热电站——西藏开投安多县土硕100兆瓦塔式光热电站研发设计的“最强大脑”。

东方锅炉副总工程师孙登科表示,火力发电、核能发电、地热发电技术的核心原理均为“烧开水”,光热发电亦不例外。其本质是通过上万面反射镜汇聚阳光,利用聚光产生的热量加热水体产生蒸汽,进而驱动发电机组发电。

为何需要如此多的反射镜?孙登科介绍,镜场由数千上万台定日镜组成,由于太阳光能量密度较低,必须通过大面积定日镜反射,将分散的太阳光收集起来,并反射至一公里以外、高度达200米的吸热器表面,才能满足发电所需的热量要求。

安多光热项目所用单台定制镜镜面面积达50平方米,由10个子镜组成,重量约1.2吨,主要由反射镜、钢结构及驱动控制系统构成。项目的核心设备是一座185米高的吸热塔,塔顶搭载吸热器。上万面定日镜中,最远的距离吸热塔可达1.5公里,需精准将阳光反射至吸热器这一“靶点”上——若反射角度偏离0.38度,光斑便会“脱靶”。而安多项目的定日镜跟踪精度达到了惊人的1.07毫弧度,换算为角度仅为0.061度。

要实现上万台定日镜精准聚焦,难度远超想象。每面定日镜在镜场中的位置不同,太阳角度也随时间动态变化,控制系统需精准调控每台定日镜的指向,确保将所需能量精准传递至吸热器。其中,具体调用哪台定日镜、反射至吸热器的具体位置,以及定日镜固有误差的修正等,均需通过精准控制实现,最终让所有光斑在吸热器表面均匀分布。

在聚光集热系统控制仿真实验室,工作人员展示了定日镜控制仿真实验台。其中,电动直线推杆用于控制定日镜实现俯仰和方位方向的旋转,确保定日镜可灵活调整角度;控制箱则作为核心控制单元,集成了就地控制所需的全部元器件及核心算法。据介绍,调试核心算法时,每调整一个参数,都需经过反复实验与测试,合格后才能应用于现场工程项目的整机实验,整个调试周期长达一至两个月,需经过上万次反复调试,才能完善算法、修复漏洞,确保系统稳定运行。

高海拔地区的风沙、极端天气,给定日镜的稳定运行带来了诸多挑战。孙登科介绍,首先面临的便是1.6万面镜子的清洗难题——需每周清洗一次,清洗时需将定日镜调整至特定清洗位,由定制化清洗车通过辊刷加水、喷水的方式进行清洁。若超过一个月不清洗,镜面会因积尘严重而失去反射效果。单台镜子的清洗时间约为一分半钟。

针对冰雹等极端天气,定日镜具备自动避雹响应功能,冰雹来临时可自动调整角度规避冲击;同时,反射镜经过了冰雹冲击试验、耐候性冷热交替试验及腐蚀试验,可适应高海拔极端环境。

事实上,安多项目并非东方锅炉涉足光热领域的首个项目。早在2009年,东方锅炉便布局光热赛道。作为一家以锅炉制造起家的企业,其跨界涉足定日镜领域,有着清晰的战略考量。2009年东方锅炉战略研讨会上,便将光热发电定为未来五至十年的重点发展方向。东方锅炉发现,光热电站的吸热器可类比为锅炉的受热面,而由上万面定日镜组成的镜场,其功能类似于锅炉的燃烧器。后续发展中,团队发现镜场控制的复杂度远超锅炉控制,因此重点对光热发电控制技术开展集中攻关。

国家明确提出,“十五五”末光热发电总装机容量要达到1500万千瓦左右。据统计,截至2025年底,全国光热发电装机容量为182万千瓦,这意味着未来五年,光热发电装机容量的增长空间将超过8倍。面对广阔的市场前景,东方锅炉对光热赛道充满信心,计划将光热产业培育成为公司的支撑产业之一,同时致力于发展成为国内光热领域的领军企业。