科创中国

兰州大成科技股份有限公司研发的熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统关键技术属于清洁能源领域太阳热能利用技术范畴，包含太阳能聚光集热、传热储热、热力应用等多种技术；涉及光学、热学、材料、表面处理、机械工程、热力工程、能源动力、智能控制及仿真模拟等多个前沿学科和高新技术领域。

该系统主要由主反射镜阵列、跟踪控制装置和接收器组成，主反射镜阵列在跟踪控制装置驱动下实时二维跟踪太阳，将入射的太阳光汇聚至固定安装的接收器用以加热真空集热管中流动的熔盐介质，由于聚光器使用大面积主反射镜将太阳光集中到孔径相对较小的接收器上，热流值高，吸收面积小，热损失小，接收器内的熔融盐可被加热到额定550℃高温，从而将低能流密度的太阳辐射能汇聚成高能流密度的热能。完成单位掌握了熔盐线菲聚光集热技术，国际首创了熔盐线菲聚光集热技术体系，确立了熔盐线菲聚光集热“大成方案”，在国内外实现了低碳、环保、变革性清洁能源生产技术和理论的重大突破，探索出一种解决未来能源问题的中国方案。

2018年9月，公司委托国际权威第三方机构——德国弗劳恩霍夫协会太阳能研究所全程对熔盐线菲集热系统开展了16个月的检测。2020年6月，协会正式提交的评估报告表明：高温熔盐线菲集热系统性能优于国际标准；效果好于预期且表现出良好的光学一致性；关键性能均优于设计指标；高温熔盐标准集热回路运行模式可行可靠，功能完善；系统中关键装置设置合理，能确保系统安全性；整体性能实属卓越。

该技术已在“兰州大成敦煌50MW熔盐线性菲涅尔光热电站”中成功应用，于2019年12月投运，实现了满功率连续运行，未来将在以新能源为主体的电力系统中发挥重要的储能、调峰作用。2021年甘肃省公布了首批十四五“光热+”示范项目名单，其中有2个项目采用了本技术。两个项目已在2022年上半年开工，2023年底建成并网发电。

2022年6月13日，中国可再生能源学会组织召开了“熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统关键技术及应用”科技成果鉴定会，以中科院李灿院士为首的专家一致认为该项目成果总体处于国际领先水平。

2022年6月24日，甘肃省工信厅组织召开了“高温熔盐线性菲涅尔式聚光集热岛系统”甘肃省级新产品备案评审会，评审组成员一致认为该产品整体技术达到国际领先。

目前国内外常见的太阳能热发电技术主要有塔式、槽式和线性菲涅尔式技术三种。一般认为线性菲涅尔式技术的聚光比不高，难以实现高温熔盐集热，世界上已建成的线性菲涅尔式光热电站也均为水工质电站，系统集热温度不超过450℃，且难以实现光热发电最具核心价值的长时大容量储热功能。

该技术项目旨在采用熔盐作为集热、传热、储热、换热统一工质，突破550℃高温集热储热，配套热效更高的常规汽轮机组发电，通过大规模低成本熔盐储热，实现集热和发电解耦运行，既可作为基荷电源又可担当优越调峰电源职能，实现以清洁能源调节间歇式光伏风电，是能源生产过程的一次技术革命。主要亮点和创新点如下：

（1）采用大面积分组微弧主反射镜阵列和大接收半角二次反射镜结构设计，构建出熔盐线性菲涅尔式聚光器，满足高温熔盐集热所需的高聚光倍数和工程应用所需的高抗扰性。

（2）采用自主设计制造的低热损熔盐型真空集热管和热膨胀（最大膨胀量达10米）动态消纳机构，构建出运行可靠、高吸收低热损的长程直通式吸热器（大于1000米），建立千米级标准熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统（标准集热回路），实现了550℃线聚焦高温熔盐集热技术突破。

（3）首创线聚焦集热场太阳能精准自预热注盐和受控疏排盐的防凝运行新工艺，集热场防凝能耗降低85%，解决了长程线聚焦集热场熔盐易冻堵和防凝能耗的难题

（4）构建了熔盐线性菲涅尔式光热电站大规模集热场分布式控制系统，整套系统高度智能化和自动化；实现了熔盐线性菲涅尔光热电站集热场关键信息系统的国产化。

（5）突破以高温熔盐作为集热、传热、储热和换热统一工质的线聚焦太阳能热发电新工艺流程，查新结论证明建成世界首座50兆瓦熔盐线性菲涅尔式光热电站，实现连续并网发电和商业化运行，建立了熔盐线性菲涅尔式太阳能热发电技术体系。

该技术的应用实现了熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统由0到1的突破；已经实践和完成了熔盐线性菲涅尔式光热发电的大成方案，这是由中国人完整提出，中国人自主研发设计，中国人集成建造，中国人调试运维，中国拥有自主知识产权和完整产业链，国产化率超过97%的太阳能热利用技术，是处于世界领先地位的系统性关键技术；实现了绿色低碳，生态环保，变革性清洁能源生产技术的重大突破；成功探索出一种解决未来能源问题的技术方案；为国家加快建设清洁能源基地，实现高质量发展，助力“碳达峰、碳中和”发展目标提供了关键技术支撑。

本项目研制的熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统采用熔融盐作为集热、传热、储热和换热的统一工质，大大提高了线聚焦太阳能集热技术的集热温度，最高集热温度可达560℃，且能够直接使用熔融盐作为储热工质建设大容量长时储热系统，适用于太阳光热发电系统及热电联共系统或供热系统。

熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统是一项伟大创举，与其他技术路线相比，熔盐线性菲涅尔式技术具有占地紧凑，模块化设计制造，抗风能力强，聚光光程短，系统效率高、可靠性高，运维方便等突出特点，可以做到单机35万千瓦的大规模储能型光热电站，而且特别适应我国西北地区天气多变、多风沙的气候特征。以上的特性和优势，显著提高了线性菲涅尔集热技术的水平和市场竞争力。实测表明，系统的聚光效率≥61%；系统热效率≥45%，单位建造成本是国外同类产品的30%。在全世界范围内，本项目技术水平与国内外其他光热技术比较，处于国际领先水平，具有更强的市场竞争力。

随着国家对碳达峰、碳中和战略的推进，太阳能光热发电技术代替部分常规燃料能源，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统已经成为国家能源发展战略的重要组成部分。“十四五”是碳达峰的窗口期和关键期，控制化石能源总量，实施可再生能源替代行动，大力提升风电、光伏发电规模，建设一批多能互补的清洁能源基地正在加速实施。随着光伏风电等新能源装机规模的快速增长，弃风、弃光现象进一步凸显，储能调峰运行成为光伏、风电等新能源发展瓶颈的最佳解决方案。国务院和各相关部委及各省出台了一系列相关政策及方案，明确把光热发电列为调峰电源，将发展光热发电作为提高系统调节能力的重要手段。

熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统在未来将作为清洁能源类型的调峰电源和电力系统的重要调节手段，应用在越来越多的新能源大基地项目中，实现增强电网的调节能力、促进可再生能源的消纳、改善电能品质、提高电力系统稳定性、提供系统备用容量、改善和提高经济效益等重大功能。尤其是在我国西部地区规划的光热+光伏风电的多能互补形式千万千瓦级新能源大基地建设中，应用该技术可解决“十四五”及未来既无新建火电，抽水蓄能电站也不能短期建成的情况下，快速建成并解决大基地基荷电源有没有和调峰/调频能不能的难题，使光热电站能够作为高比例清洁能源外送大基地的骨干电源。

研发团队由兰州大成科技股份有限公司和兰州交通大学联合组建。2006年团队以“大型真空光电子关键技术集成与智能控制”创新团队（IRT0629）入选教育部长江学者创新团队发展计划，这是西北地区地方高校第一支入选的教育部长江学者创新团队，2011年8月以优秀的成绩通过了教育部组织的验收。团队先后受到国家8个部委的表彰，获得了“全国专业技术人才先进集体”、“信息产业科技创新先进集体”、“科技型中小企业技术创新基金实施十周年优秀企业”、“首届中国产学研合作创新奖”等系列国家级和省级荣誉称号。团队主要成员：

1、范多进，49岁，正高级工程师，带领团队建立了高温熔盐线性菲涅尔关键技术研发与应用的技术体系，制定了熔盐线菲聚光集热技术和光热发电工程总体技术路线和整体实施方案；研制团队总指挥。

2、孔令刚，44岁，副研究员，负责高温熔盐线性菲涅尔式光热电站整体技术和聚光集热系统优化设计工作；研制团队总工程师。

3、范多旺，67岁，教授，作为团队带头人系统的提出并在本项目中实践了“直接熔盐线性菲涅尔”的新技术理念；是我国高温熔盐线性菲涅尔式光热发电技术奠基人。

4、张志勇，36岁，副教授，负责线高温熔盐性菲涅尔式光热电站聚光集热系统分布式控制系统网络和过程软件设计开发、系统集成和整体调试工作。

5、范玉磊，38岁，工程师，负责线性菲涅尔式聚光集热系统关键件和系统整体光学性能检测方案的制定和实施，以及熔盐线菲技术知识产权和光热发电工程产业化工作。

6、姚小明，46岁，副教授，负责高温熔盐线菲光热电站DCS系统设计及工艺控制软件开发工作。

7、戚文晔，40岁，工程师，负责线性菲涅尔聚光集热系统优化改进与产业化推广及系统关键件与系统整体性能检测工作。

8、路小娟，47岁，教授，从事复杂系统建模与智能控制、新能源发电及并网控制等方面的研究。

9、赵富军，42岁，工程师，负责真空集热管、反射镜关键件生产线装备研发设计和调试运行，关键件设计、生产、制造等工作。

10、李博，38岁，工程师，负责高温熔盐线性菲涅尔聚光集热系统结构设计、建设工作。

项目在前期研发中投入的经费为23851.22万元，其中自筹经费为17746.22万元，各类项目支持资金为6105万元。

熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统在兰州大成科技股份有限公司敦煌熔盐线性菲涅尔式5万千瓦光热发电示范项目中得到了推广应用。大规模熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统成套装备建设合同金额为88060万元。该电站是世界第一座熔盐线性菲涅尔式5万千瓦光热发电站，具有完全自主知识产权，并采用熔盐作为集热、传热和储热的统一介质，配置15小时熔盐储热，具备24小时持续发电能力。年利用小时数4280小时，设计年发电量2.14亿度，设备国产化率超过97%。可将间歇式太阳能转换为可连续输出稳定电能的基础能源，这是兰州大成创造的解决国家能源问题的中国方案。

该技术是处于世界领先地位的系统性关键技术。实现了绿色低碳，生态环保，变革性清洁能源生产技术的重大突破，成功探索出一种解决未来能源问题的技术方案，为国家加快建设清洁能源基地实现高质量发展，助力“碳达峰、碳中和”发展目标提供了关键技术支撑。

项目整体技术水平填补国内外空白，达到国际领先水平。为我国太阳能光热利用行业开创了新的技术路线，并成功进行了大规模产业化应用，并在我国初步建立了较完整的产业链。提供了超过300人的长期就业岗位，为我国太阳能光热行业的技术进步和发展提供了人才、技术和产品储备。通过项目实施，建立了聚光太阳能关键组件和技术国家地方联合工程研究中心等研究开发平台，培养了研究生学历以上人才30人，培训了太阳能光热工程技术人才约500人。

以采用兰州大成敦煌熔盐线性菲涅尔式5万千瓦太阳能光热电站为例，电站建设期约18个月，建设期产生就业岗位约1000个。投产后，新增各种就业岗位约90个，有利于减轻项目所在地就业压力。每年可节约近7.52万吨标准煤（按平均发电标准煤耗350g/kWh）。则每年可减少烟尘排放量约0.752万t(煤灰份取10%)，减少SO2排放量约0.06万t(煤全硫份取0.8%)，减少NO2排放量约98.512t(按低氮燃烧产生量1.31kg/t计),减少CO2排放量约1.504万t/a（1t标煤排放二氧化碳量按2.0t计）。该技术的应用将在节省燃煤、减少CO2、SO2、NOx、烟尘、灰渣等污染物排放效果上，起到积极的作用。

兰州大成科技股份有限公司积极推广熔盐线性菲涅尔式聚光集热系统关键技术，合作转化方式可以采取公司股权转让、技术入股设立合资公司，技术合作开发项目等多种方式，具体资金需求根据具体合作形式不同，双方商谈。

公司在甘肃省内率先提出的“光热+”一体化发电方案得到了省发改委的重视，省发改委将兰州大成“光热+”项目作为“十四五”能源重大工程上报国家发改委恳请积极支持。公司联合国有大型能源集团，采用技术合作开发项目的形式，在2个光热电站推广了本技术。

2021年以来，一系列利好光热发电的规划、实施方案、政策相继出台，甘肃、青海、吉林等地陆续启动了一批光热储能综合能源项目。2021年8月甘肃省发改委下发“关于建立“光热+”一体化储备库的通知”，要求在符合条件的地区积极申报“光热+”一体化储备库，积极开展“光热+风光电”、“光热+储能+风光电”等一体化项目咨询评估工作，兼顾不同技术路线，探索不同技术路线的运行机制和系统机理，鼓励应用省内拥有自主知识产权的线性菲涅尔技术和省内光热装备制造，培育光热发电产业基础，为打造国内首个百万千瓦光热集群奠定基础。在公布的首批“光热+”示范项目名单，其中有2个项目采用了熔盐线性菲涅尔式光热储能技术。

其中“玉门700MW光热储能+光热+风电一体化发电工程”，规划总装机容量700MW；包括100MW熔盐线性菲涅尔光热发电项目，含8小时熔盐储热；400MW光伏发电项目；200MW风力发电项目；新建1座330kV汇集站，通过1回330kV线路就近接入750kV变电站330kV侧。工程概算总投资48.9亿元。光热储能发电项目站址位于甘肃省玉门市花海镇境内花海光电基地，项目采用兰州大成自主创新的熔盐线性菲涅尔式光热发电技术路线。近日，兰州大成科技股份公司全资子公司——敦煌大成晟能新能源科技有限公司与中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司组成的联合体中标了该项目10万千瓦光热储能工程，与项目业主方玉门新奥新能源有限公司签署了玉门“光热储能+光伏+风电”示范项目10万千瓦光热储能工程EPC总承包合同，其中熔盐线性菲涅尔集热场部分合同额7.2亿元。项目集热场部分已经由兰州大成组织施工人员于今年3月25日开工建设，计划于2023年12月建成发电。