8月12至13日,2026第二十届中国太阳能热发电大会在青海西宁举办。本届大会由太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会等主办,青海盐湖沃锦储热技术有限公司、中广核(青海)新能源投资有限公司、常州龙腾光热科技股份有限公司作为战略合作单位,山东电力建设第三工程有限公司、浙江可胜技术股份有限公司特别协办。大会再次设置了“光热大师课”。
本期“光热大师课”由中国科学院电工研究所研究员、太阳能光热联盟理事长、IEA SolarPACES副主席王志峰博士主持;西安交通大学化学工程与技术学院教授、国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者特聘教授、中组部万人计划科技创新领军人才魏进家老师主讲,他围绕《吸热器高效光热转化及安全可靠性研究》进行了45分钟的授课。

在“双碳”目标与新型电力系统建设背景下,塔式太阳能热发电凭借大规模储热能力,成为新能源消纳与电网灵活调节的重要技术路线。吸热器、高温熔盐储罐是塔式光热电站的两大核心装备,装备在太阳辐照波动、充放热循环、温度剧烈交变工况下会产生复杂光‑热‑力耦合效应,易出现局部超温、热应力集中、疲劳蠕变损伤等问题,制约装备服役寿命与电站运行安全。魏进家教授结合国内外研究进展,围绕外置式熔盐吸热器、高温熔盐储罐两大关键设备,阐述热‑力分析技术路线,介绍高效快速数值模型构建方法,分析多工况循环载荷下装备热‑力响应规律,对装备优化方向与后续研究重点进行展望,为塔式光热关键装备设计、运行策略优化、寿命评估提供技术参考。
截至目前,魏进家教授团队已完成:
1)构建SRHTM吸热器光‑热‑力快速计算模型,可以实现吸热器出口温度、热效率、全场温度与应力快速求解,温度最大误差3.84%,大幅降低多工况仿真计算成本。结合Glinka弹塑性修正,可高效完成弹性‑弹塑性转换,修正误差控制在0.9%以内。建立兼顾蠕变松弛的循环热‑力演化模型,能够复现昼夜循环下应力、残余应力演化,支撑蠕变‑疲劳寿命评估。动态瞄准运行策略可显著改善吸热器损伤分布,延长短板管屏服役寿命。
2)建立Solar Two熔盐储罐二维轴对称热‑力耦合模型,热损失、热变形与实测数据吻合。储罐罐底‑侧壁连接是应力危险区域;液位、基础填料刚度、罐底冷却条件、热膨胀约束对储罐结构安全影响显著;液位循环会带来较大应力波动,高温疲劳风险不可忽视。
对于未来研究展望,魏进家教授表示:
1)吸热器方向:面向复杂气象、动态瞄准策略,开展镜场能流分布‑装备效率‑服役寿命协同优化;进一步完善非对称、局部失效工况下全尺寸吸热器快速损伤识别方法,形成工程可用的吸热器寿命评估工具。
2)熔盐储罐方向:重点开展动态充放热瞬态循环下热‑力‑寿命多场耦合分析,研究长期循环过程疲劳蠕变损伤演化规律;针对罐底焊缝、连接部位开展结构优化,形成储罐安全评价与设计优化技术。
报告全文:
光热大师课-西交大魏进家教授:太阳能吸热器高效光热转化及安全可靠性研究化