2025年5月28日，第十二届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会在浙江杭州盛大召开，首航高科能源技术股份有限公司研发部总经理齐志鹏出席会议并作主题报告《光热电站与热力电池的结合》，分享了首航高科在光热发电与热力电池领域的相关研究成果以及肥城新型二氧化碳储能项目、敦煌10MW电站超临界CO2发电项目的最新进展。

图：齐志鹏

光热电站、热力电池各自原理与组成

光热电站的核心构成

光热电站主要由聚光集热、储热和发电三大模块组成。其中，聚光集热系统负责将太阳能聚集转化为热能；储热系统通过熔盐等介质储存热量；发电模块则包含SGS（蒸汽发生系统）、汽轮机等设备，负责将热能转化为电能。

齐志鹏表示，很多行业人士把储换热放在一起来看待，实际上是不合理的，SGS应划归发电模块，其容量配置与汽轮发电机功率紧密匹配，这一划分有助于更清晰地理解光热电站的造价构成。

热力电池的系统架构

热力电池由二氧化碳热泵、储热和发电模块构成。其与光热电站的共性在于储热和发电模块【详见下图】，差异在于前端热源获取方式——热力电池通过二氧化碳热泵从电网下电获取热量，可与光热电站的聚光集热系统形成并联互补关系。

系统配置的经济性考量与应用结论

利用光热发电与热力电池技术来新建一个热力电站，应该如何配置？齐志鹏表示，从开发商角度来考虑，肯定要以经济性最优为目标。尤其是136号文出台之后，光热发电项目必然要考虑参与现货交易。

经济性最优的影响因素

设备成本：齐志鹏表示，基于中国强大的制造能力，目前聚光集热系统价格已降至每平方米500元左右，具备较强的成本优势；而二氧化碳热泵价格目前相对较高，是初始投资的主要影响因素之一。

电网条件：对热力电池系统来说，从网上下电的价格及时段至关重要，即便光伏弃电免费，仍需考虑七八分钱的过网费，下电时段若集中在白天光伏高峰或后半夜低价时段，将影响整体性价比。

电价机制：分时上网电价中，晚上高峰时段电价较高但持续时间短，早上时段电价较低，需据此优化充放电策略。

供热收益：在有热负荷的区域，热力机组可向周围城市供热，则热价收益可显著提升项目经济性；这种情况下，可以选择热力电池+光热系统，具体来看当地光资源来进行配置并选出最佳方案，设计合理的话系统COP值可达1.61，这个1.61产生的总热量其中就是存在熔盐里面的热量是低品质热量的1.1倍。

齐志鹏表示，光热发电和热力电池很好的结合就是在满足西部地区小镇小城的供热方面，因为这些场景供热面积不大，一个10万机组基本上就能满足一个小城镇冬季的用热需求。

地理与气候条件的制约

地理条件方面，草原、耕地的转让费较高，洼地、夏季有大量积水的地块则会增加聚光集热系统的建设和维护难度；气候条件方面，强对流天气频发、冰雹概率大的区域，对聚光集热系统的安全性构成挑战。

差异化应用结论

齐志鹏总结道，经过研究发现，在直射辐射良好的区域仅配置聚光集热系统（镜场规模适中）最为经济；而在光资源较差、土地成本高或地理条件恶劣的区域，热力电池则是唯一选择；对于有集中供热需求的场景，配置热力电池结合光热系统是最佳方案。但以上结论适合于新项目，对于改造项目很多结论就不合适。

肥城新型二氧化碳储能项目技术创新点与最新进展

据齐志鹏介绍，肥城项目目前已获得50年超长期国债支持，商业贷款预计6月中旬到位，计划2025年6月开工建设，2026年6月建成调试，目前主设备已完成订货。

据悉，在肥城项目中首航高科就整个100兆瓦的SGS系统做了比较大的创新，即——整个预热器、蒸发器还有过热再热器都采用了缠绕管换热器和立式布置。

齐志鹏指出，该创新可带来以下4大好处：

1、预热蒸发和过热再热均采用立式缠绕管换热器，结构紧凑，单位体积换热面积是管壳式的2-5倍；

2、因为采用螺旋管，管内产生二次流，传热得到了有效强化；

3、全逆流，整个冷流体和热流体全逆流，而且进出口温差可以达到200℃以上，这也是这种换热器非常大的魅力。齐志鹏表示，槽式电站的油盐换热器如果采用这种方案设计将会大大简化，同时可大幅降低成本。

4、管束的螺旋结构可吸收热胀冷缩形变，自动补偿，这点也极具吸引力。

详细来说，通过该技术主要可解决以下问题：

1、小管板和柔性管束解决了升温速率的问题，比传统管壳速度快了至少1倍，特别适合光热机组，满足光热机组快速启停需求；

2、单位体积换热面积提高了一倍还多，100MWe SGS单元的占地急剧缩小；

3、过热器和再热器采用了三股流的方案，合并成一个换热器，解决了传统设计中再热器开机的问题；

4、单列设计，减少了仪表阀门的数量；

5、立式设计，采用了混凝土立柱支撑，混凝土和钢结构用量急剧减小，全岛造价降低了30%~50%，且可实现超大型化应用。

敦煌10MW电站超临界CO2发电项目最新进展

敦煌10MW电站是我国最早的一台商业化运行的塔式熔盐水蒸气机组，2016年12月投产至今已9年。

齐志鹏介绍，2020年首航高科内部提出改造为超临界二氧化碳发电系统，经过近几年的充分技术论证，该项目将于今年正式实施，预计2026年3月投产，目前主设备采购合同已签订。

技术优势与应用价值

低负荷运行优势：常规汽轮机低负荷效率下降明显，而闭式循环的超临界二氧化碳透平在低负荷下仍能保持较高效率，适应电网对机组连续运行的要求。

齐志鹏表示，闭式循环最大的魅力就是在于它低负荷的时候，它的效率仍然很高，结合光热发电未来在新型电力系统中的定位，电网应该不会轻易让光热系统停机的，而是让你保持低负荷运营。比如，传统汽轮机组从早上10点到下午6点一直低负荷运行效率肯定会非常低，而超临界CO2机组则可在低负荷下基本上接近额定效率进行发电。

快速启停特性：超临界二氧化碳发电系统金属耗量小，适合频繁快速启停，可以很好满足新型电力系统对灵活性电源的需求。