东汽如何实现光热发电项目汽轮机市场占有率全国第一？
来源：四川日报 | 0评论 | 5411查看 | 2018-03-26 09:00:00
3月，国内首台太阳能光热商业电站——中核德令哈50MW槽式电站项目的汽轮机正在青海调试。这台汽轮机来自位于德阳的东方电气集团东方汽轮机有限公司（下称“东汽”）。
2016年9月，国家能源局发布《国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，20个项目入选中国首批光热发电示范项目名单。
与此同时，东汽组建了光热项目研发团队，攻破光热发电汽轮机的技术难点。截至去年底，全国已开标的10个太阳能光热发电项目中，东汽中标5个，市场占有率居全国第一。
从无到有，再到世界一流，东汽是如何实现的？
市场前景广14亿千瓦电量待开发
火电汽轮机、燃气轮机、核电汽轮机以及工业汽轮机制造是东汽的长项。近年来，随着火电市场迎来寒冬，国内水电市场也日益饱和，调整布局是必然之举。
为此，东汽提出了“二次创业”，加快结构调整和转型升级步伐，在“火电、燃机、核电、工业汽轮机”四大基础板块基础上，以技术创新驱动产业发展，太阳能光热发电则是其探索的重点领域之一。
东汽产品研发中心主任工程师、光热项目研发团队总师杨灵打开一张用红、橙、黄、蓝标注的中国地图，这几个颜色标志着当地太阳光热资源的情况，蓝色代表少，红色则是极其丰富。他告诉记者：“只要是橙色以上的地方，就可以开发太阳光热发电。国内水电、火电、核电、风电的总装机电量是17.7亿千瓦，而可开发的太阳能光热电量就达14亿千瓦。”
光热发电结合储热技术可以实现24小时发电，具备快速调峰功能，白天生产没有使用的电可以存储起来晚上使用，这弥补了电量不均衡的现状。它通过太阳岛收集太阳光能光热，并通过换热装置将其转变为热能加热蒸汽，将蒸汽引入汽轮机进行能量转换做功，从而实现太阳能发电。与光伏发电相比，建造、投运过程中不造成环境污染，同时规模化成本在未来将低于光伏发电，避免了目前清洁能源市场上“弃风弃光”的现象。
多年前，东汽就有心涉足太阳能光热发电领域。2011年，东汽就引进人才开始光热发电的技术储备。2015年，东汽与德国顶级技术研究院合作进行高效汽轮机技术的研发。2017年，成立技术攻关团队，专项负责50MW、100MW和150MW等级系列光热发电汽轮机组的研发以及设计优化，这些先期准备使得东汽成为国内最先探路太阳能光热的发电设备制造商。
开发难度大突破多项核心技术
虽然市场前景广阔，但光热发电汽轮机开发难度非常大，许多技术难题一直制约着太阳能光热发电技术的发展。
“太阳能光热发电的光场投资大，所以要把收集到的热能最大可能转换为机械能，因此太阳能光热发电汽轮机的效率要非常高。”杨灵说，虽和大型汽轮机比，太阳能光热发电汽轮机很小，但它的效率不仅要达到大型汽轮机的水平，甚至要部分超过大型汽轮机的效率水平。
如何提高效率？东汽的太阳能光热汽轮机，分别采用与世界最先进水平相当的叶片型线，并对光热发电汽轮机的热力系统和通流技术进行了优化，开发了轴向排汽低压缸，从而减少能量损失。
光热汽轮机中低压转子的工作环境非常恶劣，它一端工作于40℃~50℃的常温环境，另一端则处于500℃以上的高温区域，分别面对着材料高应力腐蚀和高温蠕变的威胁。解决这一难题的关键是汽轮机转子异种钢焊接技术。而2017年东汽获得“中国机械工业科学技术奖”一等奖的技术——汽轮机焊接转子技术则完美地解决了这一难题。
太阳能光热电站苛刻的运行条件对汽轮机的安全可靠性提出了近乎不近情理的要求，由于汽轮机每天都需要启停，且启动非常迅速，因此，避免汽轮机的热应力损伤、提高汽轮机使用寿命成了光热汽轮机又一技术难点。为此，光热项目团队将机组热应力设计、寿命管理融入产品设计的每一个环节，哪怕汽缸的一个小圆角或转子上一个汽封齿都进行了推敲、优化。详尽的计算分析和反复优化的设计工作最后让东汽汽轮机做到了冷态启动，60分钟机组带满负荷。
在杨灵看来，东汽技术达到世界一流水平，离不开大功率汽轮机研制的长期积累。“东汽有着自己的研发平台，面对世界顶尖的技术，不是购买，而是要去研发突破。”近年来，东汽不断加大科研投入，加快突破一批核心关键技术，形成一批具有核心知识产权和产业化能力的关键技术成果。
人才也是东汽制胜的法宝，为了太阳能光热发电汽轮机，东汽首建了项目团队，与职能部门交叉运营。整个光热项目团队有30多人，多为毕业于北大、西安交大的硕士与博士。同时，东汽与西安交大建立的研发平台，也为东汽技术攻坚助力。
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