来源:【人民日报中央厨房-民生无小事工作室】

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新年伊始,万象更新。各地优化营商环境、科技创新、重大项目建设热火朝天,为“十五五”开局之年竞相鸣枪。中国之声推出特别策划《中国经济一月纪事》,多路记者奔赴一线,深入各行各业,感受涌动在中国经济脉搏中的蓬勃朝气。

中央经济工作会议提出,要“加快新型能源体系建设,扩大绿电应用”。在我国西部广阔的戈壁荒漠上,一种能够“自带”大规模储能、实现稳定供电的绿色电力——光热发电,正加速崛起。它不仅可将阳光转化为可靠的电力,更被视为支撑未来高比例新能源电网稳定运行的关键。全球单机规模最大的光热电站,此刻正在青海格尔木的“生命禁区”中拔地而起。它如何运作?又能为新型电力系统提供哪些不可替代的价值?

无人区里的光热电站如何建设?

浙江可胜格尔木350MW塔式光热发电项目效果图
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浙江可胜格尔木350MW塔式光热发电项目效果图

我是总台中国之声记者韩萌,我乘坐的汽车已经驶入了青海格尔木的无人区,此刻的窗外就剩下漫地的黄沙,连棵枯草都没有,司机告诉我说这里四季如此,几乎没什么植被。在这片生命难以自然存续的绝对荒芜之地,刷身份证成了进入前的必要仪式。经过从北京到西宁,再转机至格尔木,加上三小时车程的跋涉,我此行的目的地终于近了——正在建设中的、全球单机规模最大的光热发电项目。

记者现场:光热电站最标志的建筑就是它200多米高的吸热塔,我现在已经来到了吸热塔的施工现场,现在吸热塔的一个大的底座已经建设完成了,它最大的直径可以达到36米长,所以在我面前是一个非常庞大的圆柱体,现场的工作人员正在对底座做防腐涂装,所以我也能闻到涂料的味道,在涂装结束之后,整个吸热塔的坚固的底座就会被沙土掩埋。我们再用混凝土向上浇筑,一直浇筑200多米再安装我们的吸热器。

格尔木350MW塔式光热发电项目施工现场(吸热塔施工)
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格尔木350MW塔式光热发电项目施工现场(吸热塔施工)

项目经理唐亚平带我来到了青海格尔木350MW塔式光热发电项目的施工现场,热火朝天的施工场景让我一度忘了正身处荒漠无人区。唐亚平说,200多米高的吸热塔顶会有一个发着闪耀光芒的巨型吸热器,就像一个巨型手电筒,吸热塔周围是无数面映照着蓝天的镜子,像一片蓝色的玻璃海。这便是塔式光热发电最典型的样子。我们熟悉光伏,但这一字之差的“光热”,究竟如何发电呢?

光热发电如何告别 “看天吃饭”?

唐亚平:太阳照射到地球表面,它的平均能流密度大概是1000瓦每平方米,一面镜子,就反射了一个太阳的能流密度,如果是说有两三面镜子反射到同一个点,可能在比较短的时间就能把纸点燃,为什么会点燃?就是因为太阳的能流密度提高了,如果是1000面镜子反射在同一个点上,那就相当于1001倍的太阳的能流密度。通过我们的几千面或几万面定日镜反射聚集以后,它的能量密度就能达到几百千瓦每平方米,这个能量不冷却的话可以让钢铁在很短的时间就融化。

是的,关键就在于“汇聚”与“转化”。成千上万面定日镜将阳光精准反射到塔顶的吸热器,使其温度达到数百甚至上千摄氏度。这份巨大的热能,正是发电的源头。而吸热塔周围的玻璃海,就是唐亚平所说的定日镜组成。定日镜也成为了一个光热电站数量需求最多,最重要的关键设备。而不远处,定日镜的加工车间正在进行吊装。

现场安全主管顾防震:现在我们正在施工的项目是镜面组装车间的钢性梁吊装。最大的钢结构重量是1.97吨,需要吊装到13米左右的高度。

记者:您觉得在这种比较高海拔比较寒冷的天气施工比较有难度的地方在哪?

顾防震:因为天气寒冷,我们要避开比较寒冷的时段,我们一般都是早晨9点开始施工到中午12点,下午2点到7点。我们不会采取传统的脚手架搭设方式,而是使用比较安全的登高车,人员不需要爬到钢架上,只需要待在安全的吊笼里面施工。

定日镜组装车间施工现场
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定日镜组装车间施工现场

正在建设中的这个光热发电站是目前全球单机规模最大的,它将有三个吸热塔及其三片镜场,镜场的总面积达到330万平方米。唐亚平介绍,定日镜的组装车间就在三片镜场的中间位置,为的就是更便捷将组装好的定日镜送达相应的镜场。

唐亚平:我们的组装车间将来主要是为三个吸热塔提供9万台定日镜的组装工作,计划投产以后,每天大概有300台定日镜下线的产能,约350天到400天左右就可以完成整个定日镜的组装和安装工作。

记者:每个定日镜大概有多大?

唐亚平:我们每台定日镜是37平方,由8片玻璃组成的,每片玻璃都是平面镜,组成的定日镜有一定的微弧度聚焦,能提升聚焦能量的效果。

定日镜,从它的名字也能看得出来,它的核心作用是追踪太阳轨迹,将阳光持续反射、汇聚到吸热塔顶端的吸热器上,从而为光热发电系统高效收集热能。可是太阳每天东升西落,数万个处于不同位置的定日镜到底是如何调整自身角度,精准地追踪、反射阳光呢?唐亚平说,这靠的就是他们自主研发的追日系统,这也是整个光热电站的核心技术。

中国之声记者采访项目经理唐亚平
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中国之声记者采访项目经理唐亚平

唐亚平:每面定日镜的位置不一样,所以它的姿态要不一样,才能保证能量能一直反射到集热器上。我们每个定日镜大概有6个控制点,全场9万台定日镜就有五十几万个控制点,都是通过全自动的控制系统,不需要人来操作,人只需要监护就可以了。

简单来说,光热发电可以分为四个系统。定日镜形成的镜场是聚光系统,高耸的吸热塔和吸热器就是吸热系统。此外,光热发电站都会设有两个大型储罐,一个高温罐,一个低温罐,里面装的是储热介质,一般为熔盐。低温熔盐被泵送至塔顶的吸热器进行高温加热后会存入高温罐,这就是储换热系统。最后便是发电系统,需要发电时,几百度的高温熔盐与水进行热交换,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮发电机组进行发电。

光热发电还有哪些方式?

当然,光热发电也分为不同的技术类型,除了刚刚介绍的塔式外,还有槽式、菲涅尔式等,它们主要的区别就在于前端的聚光和吸热系统的不同。距离格尔木300多公里外的青海德令哈就有一座运行多年的槽式光热发电站,那里是我此行的第二个目的地。

记者现场:我现在来到了青海德令哈一个50兆瓦槽式光热项目现场,这个项目从2018年就开始投运,是我国首个商业化运行的槽式光热示范电站,2025年这个电站的上网电量达到1.46亿度,在全国所有的在运行的光热电站中,这里是发电量第一名。跟塔式光热不同,槽式光热发电项目现场并没有高大的吸热塔,而是多了很多的导热管道,还有一排一排的像水槽形状的抛物面反射镜,就这样一排排的绵延了200多万平方米,非常的壮观。

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没有吸热塔,那这些镜子和管道又是如何聚光吸热的呢?

中广核太阳能德令哈有限公司副总经理蹇钊说,这些抛物面反射镜通过跟踪太阳将平行的太阳光反射并汇聚到一条焦线上,在焦线位置有一条特制的集热管,光能被管壁吸收转化为热能,直接加热管内的介质,从而完成太阳能到热能的转换。

蹇钊:槽式光热是抛物面形的反射镜,我们这个电站的一列是150米,也可以叫集热器阵列,4个150米构成1个回路。4个阵列回来之后实现100度的温升。导热管道中流淌的是导热油,导热油会分成两路,一路去往换热器产生蒸汽发电,另外一路油会去跟盐换热,把油的热量传递给盐,在热罐里面进行存储起来。

蹇钊强调,正是由于光热发电自带大规模、低成本储能系统,实现了太阳能收集与发电过程的解耦,让光热能够摆脱“看天吃饭”的困局,实现长时间不间断供电。

蹇钊:因为光热后端有熔岩储能装置,可以把白天的热量分成两部分,一部分去维持白天的发电,另外一部分热量在罐子里面存起来,在晚上太阳落山之后去发电。通过这种方式可以保证发电不中断。

中国之声记者采访。中广核太阳能德令哈有限公司副总经理蹇钊(左)
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中国之声记者采访。中广核太阳能德令哈有限公司副总经理蹇钊(左)

光热为何是新能源发电与电网稳定关键?

除了稳定发电,光热发电对电网而言还具有更深层的“友好”价值。 有人说,光热不仅是清洁电源,更是解决新能源发电与电网稳定之间矛盾的关键技术,是唯一具有替代煤电潜力的新能源技术。为了能更好地理解这个说法,我来到了国网青海省电力公司清洁能源发展研究院,电网规划专家李积泰就此作了详细的解释。

李积泰:电力系统稳定运行的核心前提,是发电出力与用电负荷的实时平衡,同时需维持电网频率、电压等关键指标在标准区间内。光热发电对电网的稳定支撑能力,核心源于它储热系统与同步发电技术的结合。储热系统可平抑光照波动,实现长时间稳定供电。而光热发电机组的末端发电环节,与传统火电、核电一致,配备高速旋转的汽轮机,自带天然转动惯量,能在电网频率突变时释放或吸收动能,减缓频率变化,为电网提供关键缓冲;同时,光热发电机组还能根据调度指令灵活调节输出功率,主动参与调峰调频,主动支撑电网电压稳定,这些都是依赖电力电子设备并网的风电和光伏难以大规模低成本实现的。

我国光热发电产业起步虽晚,但进步迅速。目前,度电成本已从早期的1.15元降至0.6元上下。不过,相对光伏和风电,光热发电目前项目少、产业和装机规模小、发电成本高。截至目前,我国光热发电并网容量仅有162万千瓦,还没有形成规模效应。现阶段光热发电也还不具备平价上网条件。但业内对此普遍保持乐观态度,唐亚平表示,十五五末,光热发电平价上网不无可能。

唐亚平:光热发电的成本有进一步下降的空间。它还有很多地方可以优化以及创新,乐观估计到十五五末光热发电的度电成本可能能接近煤电的标杆电价的成本。

根据中央经济工作会议部署,要“加快新型能源体系建设,扩大绿电应用”。并且,我国已明确2035年全国风电、太阳能发电总装机容量力争达到36亿千瓦以上。随着大规模波动性绿电上网,为保障电力系统的安全稳定运行,必须要发展相应的“抗波动”绿色发电技术。李积泰表示,光热发电因其独特的自身优势,可以有力支撑新型电力系统和新型能源体系建设,为扩大绿电应用贡献力量。

某光热发电站图
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某光热发电站图

李积泰:光热发电不仅是一种绿色低碳能源,更是电网稳定运行的友好伙伴。它可以深度拓展清洁能源的应用场景。例如,通过“光热+风光”协同模式,可为零碳产业园区提供可靠的绿色电力保障;在送端电网,光热电站还可与风电、光伏及储能系统打捆外送,实现跨区域绿电规模化消纳,提升受端电网的绿电比例。在国家政策层面,《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》的出台,为行业发展注入了强劲动力。随着技术持续进步与成本逐步下降,光热发电正步入规模化发展加速期,未来有望与光伏、风电共同构成我国新型电力系统的三大支柱,为能源转型提供坚实支撑。

【记者观察】:在回程的飞机上,我总忍不住眺望西北这片苍茫的土地,回想这几天的采访,从格尔木初具雏形的吸热塔到德令哈绵延的镜场,我触摸到的不仅是工程的温度,更是一种清晰的共识:在能源转型的宏大叙事中,我们需要的不仅是更多的“电”,还有稳定的、可控的更好的电。我记得格尔木工地不远处,有像水墨画一样的连绵山脉,工人们称之为“黑独山”。我想,等光热电站建好后,这里的风景将是何等壮观!山脉绵延下是一望无垠的蓝色玻璃海,那高耸的吸热塔顶熠熠生辉,就仿佛给这荒漠带来光明和温暖的太阳。

来源 | 央视新闻客户端,原标题:《中国经济一月纪事丨戈壁上“种太阳”》

编辑 | 李雪

责编 | 姜玉函

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