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按照聚光方式分類，太陽能熱發電技術主要分為點聚焦和線聚焦兩大路線，其中點聚焦技術包括塔式和碟式太陽能熱發電；線聚焦技術包括槽式和線性菲涅爾太陽能熱發電（簡稱線菲）。線聚焦太陽能熱發電技術路線中的槽式技術是全球最早實現商業化運行的技術，始建於1984年的美國加州SEGS1號電站運行壽命超過30年。據國家太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟（簡稱太陽能光熱聯盟）統計，在全球主要國家和地區的太陽能熱發電裝機中，槽式和線菲技術路線占比約80%。
為探討線聚焦太陽能熱發電技術在新能源基地中面臨的機遇和挑戰，12月18日，由中國科學院電工研究所太陽能熱利用技術研究部副主任雷東強博士召集，中國船舶重工集團新能源有限責任公司、國家能源太陽能熱發電技術研發中心和蘭州大成科技股份有限公司協辦，中國科學院電工研究所、太陽能光熱聯盟、中國可再生能源學會太陽能熱發電專業委員會在線組織召開了「2021年全國線聚焦太陽能熱發電技術研討會」。線聚焦太陽能熱發電技術企業、行業專家近300名代表參加了研討會。
中國科學技術大學教授、中國可再生能源學會太陽能熱發電專委會副主任委員季傑，中國科學院電工研究所研究員、太陽能光熱聯盟理事長王志峰代表主辦方致辭。
他們在致辭中表示，在「雙碳」目標戰略引領下，集大容量、低成本儲能以及電網同步機特性的太陽能熱發電在構建以新能源為主體的新型電力系統中，得到了越來越多的關註和重視。目前國家在大力建設大型新能源基地，太陽能熱發電也迎來了新的發展機遇和挑戰。線聚焦技術是目前全球太陽能熱發電行業裝機容量最多的技術路線，商業化程度最高，技術經驗相對較多，定將在新能源基地建設中大有作為。
科研見解，工程實踐經驗
中國科學院電工研究所太陽能熱利用技術研究部副主任雷東強擔任本次大會主席，並主持對話環節；太陽能光熱聯盟常務副理事長兼秘書長、中國可再生能源學會太陽能熱發電專委會秘書長杜鳳麗主持主旨報告環節。
主旨報告環節，雷東強博士對線聚焦太陽能熱發電技術研究和產業鏈供應現狀和技術發展趨勢進行了介紹。報告認為，線聚焦太陽能熱發電系統結構緊湊，組件較少，實現模塊化制作且制造成本較低；系統運行穩定，維護成本低，若干回路即使停運仍可正常發電。而採用高溫熔鹽工質、大開口槽式、二次聚光及超低熱損等新技術，可實現系統效率提升，顯著降低成本。特別當電站規模可以超過200MW以上，可產生顯著的規模降成本效應，既可配合大容量機組，實現更高的發電效率，又適合與大容量風光發電匹配。
中國船舶重工集團新能源有限責任公司業務開發部副部長袁磊、蘭州大成科技股份有限發展規劃部部長范玉磊、中廣核太陽能德令哈有限公司副總經理兼國家能源太陽能熱發電技術研發中心運行調控所所長王強分別對烏拉特10小時儲能100MW槽式光熱電站、蘭州大成敦煌50MW熔鹽線菲光熱電站及技術、中廣核50MW槽式太陽能熱發電站系統運行特性等做了主旨發言，分享了這三座線聚焦太陽能光熱電站的實際運行情況、未來的成本下降趨勢和舉措，以及各自的科研見解和工程實踐經驗。
蘭州大成採用熔鹽傳熱工質建成了全球首座50MW熔鹽線菲光熱電站，達到了與聚光比更高的塔式電站相同的溫度參數，在僅投入了50%的集熱場情況下已經實現了滿負荷發電。烏拉特100MW槽式電站項目自2021年7月熔鹽儲能系統全面投運以來，實現了延續穩定、高負荷運行，各項指標達到甚至超過設計值；2021年前10個月，電站已累計發電約2.2億千瓦時，其中延續5天累計發電量超過1000萬千瓦時，單日最高發電量達212.8萬千瓦時，預計2022年發電量可達4億千瓦時。中廣核德令哈50MW槽式電站於2018年10月10日投運。電站配置9小時高溫熔鹽儲熱系統，現已實現了延續運行772.6小時記錄，驗證了「太陽能熱發電能夠克服其他可再生能源‘看天吃飯’的缺陷」，實現延續24小時發電的優勢和價值。
匹配新能源基地建設的線聚焦太陽能熱發電的技術和挑戰
致辭嘉賓、主旨報告人，與中國船舶重工集團新能源有限責任公司業務發展部總經理賈永柱，電力規劃設計總院高級顧問、全國工程設計大師孫銳，山東電建三公司光熱首席工程師、光熱研究中心副主任王仁寶，中廣核太陽能德令哈有限公司副總經理尹航，常州龍騰光熱科技股份有限公司總經理俞科，中電工程西北電力設計院新能源與市政工程分院總工趙曉輝，華能集團清潔能源技術研究院新能源新技術研究部主任鄭建濤，以及國能內蒙古新能源投資有限公司董事長李軍，華能新能源蒙西分公司總經理杜寶剛，內蒙古華電烏達熱電有限公司董事長盧永剛，內蒙古能源發電投資集團新能源公司董事長王霄宏等專家圍繞「高比例可再生能源電力系統中線聚焦太陽能熱發電與風光耦合的新型電源技術前景」的主題進行了交流探討。
【聚焦：從線聚焦太陽能熱發電技術的優勢、工程案例、技術創新出發，剖析問題，提出建議與思考。】
專家們認為，線聚焦光熱項目規模有比較靈活的優勢，如更大容量的規模，單機容量已經實現超過200MW的電站；也可以規模比較小，適用於工業民用供熱的需求；還可以運用國際能源互聯網的概念，從效率、成本、可靠性等方面去要提高自身的競爭力。線聚焦和點聚焦光熱發電技術定位不同，應因地制宜發揮技術優勢，不能為了單一遵循效率這個指標，忽視了比較成熟的技術路線，可以在中高溫方面，凸顯線聚焦技術特點；在與其他能源互補中，遵循因地制宜的原則進行選擇。
專家們通過現有的典型的點聚焦光熱發電工程案例，如蘭州大成敦煌50MW熔鹽線菲光熱電站，烏拉特10小時儲能100MW導熱油槽式光熱電站，龍騰光熱矽油槽式試驗回路，摩洛哥努奧200MW槽式光熱電站、三期150MW塔式光熱電站，對比了線聚焦和點聚焦光熱發電兩種技術路線的特色和發展變化。並以杜拜950MW光熱光伏混合項目中600MW槽式+100MW塔式的選擇方案為例，說明線聚焦和點聚焦各自的特色，由於該項目的廠址在沙漠地區，能見度較低，大氣能量衰減對於塔式電站較長的光路影響較大，但對線聚焦電站影響較小，槽式優勢就得到了發揮。
【焦點：如何從工程設計、工程建設和關鍵設備等方面探索提高可靠性和成本下降？】
在工程實踐方面，專家肯定當前業界對大開口槽式集熱器等創新技術成果，熔鹽、矽油等更高溫度範圍的材料使用，進行有益探索和工程應用，取得了比較好的效果。認為「探索更高溫度提升效率，按照國際趨勢走大型化槽式集熱器路線等是槽式集熱和儲熱降低成本的邏輯。」
科學問題。熔鹽線菲系統為何能達到塔式相同的溫度參數呢？專家認為，太陽能集熱管在聚光側和非聚光側存在一定的溫差，特別是在採用熔鹽作為工質時，熔鹽平均溫度達到550℃，其周向溫差更大，因此，槽式聚焦技術的問題在於背光側和受光側的應力問題比較突出，而線菲電站，因為有二次反射，所以其背光側和熒光色的溫度會比較小，這就是優勢。另外，集熱溫度高，散熱也加大了，如何加大科研攻關解決應當集熱管應力和熱損問題應重視起來。
工程設計。從降低成本角度來講，導熱油槽式的溫度比較低，其儲熱部分比熔鹽的溫度區間較低，因此，提高傳儲介質溫度是降低儲熱部分成本的有效手段之一；發電單元相對來講是比較成熟的，其投資降低空間是有限的。在集熱部分，採用大開口的集熱器是一個很好的思路，國際上5.7米開口的槽式電站也有成熟可靠優勢，但並不代表未來發展方向。
關鍵設備。對於熔鹽槽式項目來說，旋轉接頭在耐高溫和耐腐蝕性方面就是一個挑戰，其嚴密性和回路裡凍堵問題只有待金釩阿克塞50MW熔鹽槽式光熱示范項目投運後，才能得到實際運行的查驗；而目前北京工業大學開發的低熔點熔鹽溫度已經低於180℃，那麼能不能再往下延伸？這樣線聚焦技術採用低熔點熔鹽的話，對於防凍堵問題就會有一個很大的改善。對於溫度更高的矽油，龍騰光熱已經進行了一期矽油的驗證運行和示范，通過幾年的高溫運行，驗證了矽油是良好的一個傳熱介質，適合於光熱電站的特性。「如果使用矽油作為介質，熔鹽系統運行模式，現階段的槽式技術總效率能接近塔式，也適合大規模的推廣產業化。」
工程應用。超大開口槽式集熱器的應用可以將電站集熱場回路從350條減少60～70條；提高後端熱效率，提高前端的光到熱的轉化效率，可以降低鏡場運維成本，提升可靠性等。但大開口槽式把參數提高，仍需考慮到我國西北部地區風沙大，其抗風性能增加，鋼結構對生產成本的影響；還涉及到整個電站的安全性和經濟性，以及鏡子、管子這類配套設施。「在集熱器輕量化結構設計方面進行改進，既能降低成本，又能保證精度和剛度。」「把槽式電站切換成熔鹽相幹的管路閥門，對運行過程、運行維護出現問題概率少很多。」「目前國內槽式光熱電站工程項目比較少，所以同樣的一個零部件生產成本可相對比較高。如果後續說有更多的項目能夠選擇槽式技術路線的話，對於整個槽式電站的生產運營成本、建設成本會還會有大的下降空間。」
【焦點：線聚焦技術下一步應多探索如何進行集熱和發電解耦的模式？】
儲熱型光熱發電是落實市場化並網條件的手段。針對近期青海、甘肅、吉林啟動的風光儲一體化項目中配置的101萬千瓦光熱發電項目沒有採用槽式技術路線，專家分析指出：
技術問題。在提高溫度上，超臨界二氧化碳是今後高校的、技術人員關註的重點。因為現在光熱發電的溫度是在500℃～600℃，在維持在現有的溫度下，那麼在新的光伏與光熱結合， 300℃～400℃的光熱運行參數，顯然是很難配合，投資方就不會選擇這樣的技術路線。其次，線聚焦技術要朝更高溫的技術發展，與風電光伏打捆，以後也可能會跟火電機組捆綁，目前的超臨界鍋爐溫度也在600℃，導熱油槽式技術顯然達不到。受能流分布不均勻與集熱管外應力影響，就需要二次反光技術、槽式技術和集熱管的技術有一個革命性的進步，目標是溫度要達到500℃以上，來適應當前的商業模式。
解決方向。首先，需從多學科的角度去考慮，運用現代最新的科技發展的成果。其次，需多角度考慮，用熔鹽儲熱的整體方案系統與槽式集熱系統相結合，這樣就可以做到了集熱回路和發電回路完全解耦，對機組的靈活性就得到了改善，調度可以按照電力服務的需求來進行，同時也可以採用其他的熱源輔助，保證汽輪機的穩定發電。
導向分析。一是投資方對槽式技術認識不如塔式技術清晰，槽式光熱電站的運行情況等對外披露較少，宣傳工作可能較少。二是目前兩座投運的槽式電站均以導熱油作為傳熱介質，導熱油槽式集熱和儲熱沒有實現解耦，在電網調度調用機組的靈活性方面，不如這種採用熔鹽作為集熱、傳熱和儲熱介質的塔式電站，相對而言不利於調峰。
基於此，專家認為，「更需要探討的是，在當前形勢下強調太陽能熱發電本身的可靠性是不夠的，還需要強調它跟光伏和風電，以及汽輪機的參數匹配的特性。」
【焦點：沒有補貼電價的新商業模式裡，光熱如何與光伏、風電配套？如何促進光熱發電大型新能源基地中的建設和發展？】
專家表示，國外的光熱價格能比較低並不是他們的技術有多大提高，而在於當地的風光資源條件、外送通道，土地資源以及政策比較好。另外，在國外太陽能熱發電項目招標，一般來說業主不會鎖定技術路線，他們最關註的是電價、單位度電成本。我們也可以從模式上爭取一些利益，比如資產化交易，體現出光熱在多能互補或者儲能中的價值；在應用場景上，比如提供工農業供熱應用、供暖等。
此外，業界也需在提高效率，降低故障率，與火電能結合，降低投資成本等方面努力，在協調投資收益的同時，保障電力穩定供應。
一、通過風光熱儲一體化，能帶動光熱產業的發展。目前多能互補一體化項目裡，太陽能熱發電按照當地燃煤的基準電價來上網，通過風電光伏的利潤空間來彌補太陽能熱發電虧損，這並不是一個理想的方式。這種方式適用於當前上網電價機制還沒有完全市場化、改革到位的情況，還只是一個權宜之策。
二、從現在項目實施情況看，規劃裡組織單位對太陽能熱發電項目的功能定位要求不是很清晰，但上網電價是固定的，同時很多地方對配比有了限制——太陽能熱發電的裝機容量和風電、光伏裝機容量的比例限制，這樣使得投資方在投資額限制下為了滿足投資收益，大幅度消減了太陽能熱發電的規模、集熱系統的規模，這樣將會導致太陽能熱發電的年發電量很低，其最關鍵的調節功能隨之下降。反過來，如果第一批示范項目因為投資額和投資收益率限制削減了集熱規模，導致光熱發電調節功能非常弱，那可能電網系統會對太陽能熱發電的調節作用產生質疑，這方面要引起整個太陽能熱發電同仁的高度重視。
三、後續多能互補項目的功能定位要和第一批光熱儲示范項目相比發生變化。第一批示范項目按照可用率調度，第二批及後續項目應主要是承擔調峰調頻啟動、轉動慣量和旋轉備用。要提高認識才能更好決策。隨著第一批多能互補一體化項目實施，無論是政府主管部門還是電網公司，對太陽能熱發電的定位可能會提出更高的要求，這也是我們未來在網路電站系統配置優化方面需要考慮的問題。
四、後續的多能互補一體化項目應該根據功率曲線進行容量配比，然後競價招標；由投標商來競爭形成的價格。這種電源上網電價形成機制，應該是國家電價改革的一個方向。同時，還可以考慮和目前各個地區的銷售端的真實電價模式傳導，採用不同時段上網的電價現供市場的供求關係。體現了市場的競爭，還原能源的商品屬性。太陽能熱發電這種集發電與儲能為一體，同時具有非常好的調節性能的電源機組，通過這樣的價格機制，可以在電力新型電力系統發揮其應有的作用。若有了這樣的電價機制，也會促進電源側承擔調控的功能，同時也能在效益方面能夠得到體現。
新征程吹響激越號角，新使命凝聚磅礴力量。研討會的最後，雷東強博士總結表示：線聚焦太陽能熱發電技術同樣能在風光熱儲互補的新能源基地中發揮更大作用。希望線聚焦太陽能熱發電的生產廠家和電站業主更多的宣傳，讓更多的投資單位了解線聚焦太陽能熱發電技術，給予市場更多的信心；我們也希望通過這次研討會啟發更多的專家和科研人員能夠提出一些好的創新思路，更好地發展線聚焦太陽能熱發電技術，共同推進太陽能熱發電和風光熱儲一體化項目開發建設。（作者：董清風 雷東強）