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2025年5月28日，第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在浙江杭州盛大召開，首航高科能源技術股份有限公司研發部總經理齊志鵬出席會議并作主題報告《光熱電站與熱力電池的結合》，分享了首航高科在光熱發電與熱力電池領域的相關研究成果以及肥城新型二氧化碳儲能項目、敦煌10MW電站超臨界CO2發電項目的最新進展。

圖：齊志鵬

光熱電站、熱力電池各自原理與組成

光熱電站的核心構成

光熱電站主要由聚光集熱、儲熱和發電三大模塊組成。其中，聚光集熱系統負責將太陽能聚集轉化為熱能；儲熱系統通過熔鹽等介質儲存熱量；發電模塊則包含SGS（蒸汽發生系統）、汽輪機等設備，負責將熱能轉化為電能。

齊志鵬表示，很多行業人士把儲換熱放在一起來看待，實際上是不合理的，SGS應劃歸發電模塊，其容量配置與汽輪發電機功率緊密匹配，這一劃分有助于更清晰地理解光熱電站的造價構成。

熱力電池的系統架構

熱力電池由二氧化碳熱泵、儲熱和發電模塊構成。其與光熱電站的共性在于儲熱和發電模塊【詳見下圖】，差異在于前端熱源獲取方式——熱力電池通過二氧化碳熱泵從電網下電獲取熱量，可與光熱電站的聚光集熱系統形成并聯互補關系。

系統配置的經濟性考量與應用結論

利用光熱發電與熱力電池技術來新建一個熱力電站，應該如何配置？齊志鵬表示，從開發商角度來考慮，肯定要以經濟性最優為目標。尤其是136號文出臺之后，光熱發電項目必然要考慮參與現貨交易。

經濟性最優的影響因素

設備成本：齊志鵬表示，基于中國強大的制造能力，目前聚光集熱系統價格已降至每平方米500元左右，具備較強的成本優勢；而二氧化碳熱泵價格目前相對較高，是初始投資的主要影響因素之一。

電網條件：對熱力電池系統來說，從網上下電的價格及時段至關重要，即便光伏棄電免費，仍需考慮七八分錢的過網費，下電時段若集中在白天光伏高峰或后半夜低價時段，將影響整體性價比。

電價機制：分時上網電價中，晚上高峰時段電價較高但持續時間短，早上時段電價較低，需據此優化充放電策略。

供熱收益：在有熱負荷的區域，熱力機組可向周圍城市供熱，則熱價收益可顯著提升項目經濟性；這種情況下，可以選擇熱力電池+光熱系統，具體來看當地光資源來進行配置并選出最佳方案，設計合理的話系統COP值可達1.61，這個1.61產生的總熱量其中就是存在熔鹽里面的熱量是低品質熱量的1.1倍。

齊志鵬表示，光熱發電和熱力電池很好的結合就是在滿足西部地區小鎮小城的供熱方面，因為這些場景供熱面積不大，一個10萬機組基本上就能滿足一個小城鎮冬季的用熱需求。

地理與氣候條件的制約

地理條件方面，草原、耕地的轉讓費較高，洼地、夏季有大量積水的地塊則會增加聚光集熱系統的建設和維護難度；氣候條件方面，強對流天氣頻發、冰雹概率大的區域，對聚光集熱系統的安全性構成挑戰。

差異化應用結論

齊志鵬總結道，經過研究發現，在直射輻射良好的區域僅配置聚光集熱系統（鏡場規模適中）最為經濟；而在光資源較差、土地成本高或地理條件惡劣的區域，熱力電池則是唯一選擇；對于有集中供熱需求的場景，配置熱力電池結合光熱系統是最佳方案。但以上結論適合于新項目，對于改造項目很多結論就不合適。

肥城新型二氧化碳儲能項目技術創新點與最新進展

據齊志鵬介紹，肥城項目目前已獲得50年超長期國債支持，商業貸款預計6月中旬到位，計劃2025年6月開工建設，2026年6月建成調試，目前主設備已完成訂貨。

據悉，在肥城項目中首航高科就整個100兆瓦的SGS系統做了比較大的創新，即——整個預熱器、蒸發器還有過熱再熱器都采用了纏繞管換熱器和立式布置。

齊志鵬指出，該創新可帶來以下4大好處：

1、預熱蒸發和過熱再熱均采用立式纏繞管換熱器，結構緊湊，單位體積換熱面積是管殼式的2-5倍；

2、因為采用螺旋管，管內產生二次流，傳熱得到了有效強化；

3、全逆流，整個冷流體和熱流體全逆流，而且進出口溫差可以達到200℃以上，這也是這種換熱器非常大的魅力。齊志鵬表示，槽式電站的油鹽換熱器如果采用這種方案設計將會大大簡化，同時可大幅降低成本。

4、管束的螺旋結構可吸收熱脹冷縮形變，自動補償，這點也極具吸引力。

詳細來說，通過該技術主要可解決以下問題：

1、小管板和柔性管束解決了升溫速率的問題，比傳統管殼速度快了至少1倍，特別適合光熱機組，滿足光熱機組快速啟停需求；

2、單位體積換熱面積提高了一倍還多，100MWe SGS單元的占地急劇縮小；

3、過熱器和再熱器采用了三股流的方案，合并成一個換熱器，解決了傳統設計中再熱器開機的問題；

4、單列設計，減少了儀表閥門的數量；

5、立式設計，采用了混凝土立柱支撐，混凝土和鋼結構用量急劇減小，全島造價降低了30%~50%，且可實現超大型化應用。

敦煌10MW電站超臨界CO2發電項目最新進展

敦煌10MW電站是我國最早的一臺商業化運行的塔式熔鹽水蒸氣機組，2016年12月投產至今已9年。

齊志鵬介紹，2020年首航高科內部提出改造為超臨界二氧化碳發電系統，經過近幾年的充分技術論證，該項目將于今年正式實施，預計2026年3月投產，目前主設備采購合同已簽訂。

技術優勢與應用價值

低負荷運行優勢：常規汽輪機低負荷效率下降明顯，而閉式循環的超臨界二氧化碳透平在低負荷下仍能保持較高效率，適應電網對機組連續運行的要求。

齊志鵬表示，閉式循環最大的魅力就是在于它低負荷的時候，它的效率仍然很高，結合光熱發電未來在新型電力系統中的定位，電網應該不會輕易讓光熱系統停機的，而是讓你保持低負荷運營。比如，傳統汽輪機組從早上10點到下午6點一直低負荷運行效率肯定會非常低，而超臨界CO2機組則可在低負荷下基本上接近額定效率進行發電。

快速啟停特性：超臨界二氧化碳發電系統金屬耗量小，適合頻繁快速啟停，可以很好滿足新型電力系統對靈活性電源的需求。