在北京2022年冬奧會開幕之際,位于甘肅敦煌光電產業園區的首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站,在8平方公里鏡場內調動12000多面定日鏡,拼組出北京冬奧會會徽和主題標語等巨幅圖案,助力綠色冬奧。
首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站是我國乃至亞洲最大的光熱電站,采用大容量熔鹽物理儲能方式,可晝夜不間斷穩定發電。2018年12月28日并網發電,與火力發電相比,每年設計可減少二氧化碳排放約35萬噸,相當于約1萬畝森林的環保效益。
“整個光熱電站有1萬多面定日鏡,它可以隨太陽轉動,把陽光聚焦在吸熱器上。同時可以人為調度它,轉動任意角度,根據需要編成不同的文字跟圖案。”近日,首航高科能源技術股份有限公司董事長黃文博與搜狐財經《未來商勢力》對話中說到。
首航高科長期專注于新能源、新技術領域,在電站空冷、光熱發電等領域連續多年位列亞洲乃至全球市場占有率前茅。據黃文博介紹,目前首航高科在新能源方面主要聚焦在比較成熟的儲能領域,把不穩定的能源變成穩定電源,未來熱儲能技術還可應用在電網側、電源側和用戶側,目前這個技術已經比較成熟地用在光熱電站。
“首次航行,敢為人先,積極創新,追求卓越”,這是黃文博對于首航精神的解釋。他認為,企業要有自己的精神使命,才能成功。長期以來,首航高科致力于清潔能源和節能環保的技術開發,在科研上大力投資,并且重視人才培養和技術儲備。研發、人才、技術儲備上的長期投入也成為首航高科在光電領域的競爭優勢。
提起創新,黃文博認為,創新是一個企業發展的生命線。一直以來,首航高科就很重視產品的創新、工程的創新。首航高科100MW級塔式光熱電站吸熱器技術在2020年榮獲中國可再生能源學會技術創新類一等獎;此外,首航《大型火電機組空冷系統優化設計與運行關鍵技術及應用項目》,榮獲國家科學技術進步二等獎,該獎項是我國空冷行業獲得的國家級最高榮譽。
隨著雙碳目標的提出,黃文博認為,光熱發電將會迎來新的風口。光熱發電相比風電光伏能源具有24小時持續發電,穩定可控的優勢。雙碳戰略下,要大規模地建設清潔能源,就需要有大量穩定的電源,要進行光伏風電光熱互相搭配。2021年10月24日,國務院發布的《2030年前碳達峰行動方案的通知》中指出,積極發展太陽能光熱發電,推動建立光熱發電與光伏發電、風電互補調節的風光熱綜合可再生能源發電基地,標志著國家對“光熱+”概念的大力支持,“光熱儲能+多能互補”進入了快速發展期。隨著需求越來越旺盛,規模化越來越大,光熱發電也有望降本增效,凸顯市場化優勢。
作為一名創業者,黃文博認為,作為一名成功的創業者,首先要有敏銳的觀察能力,有分析社會需求的能力。企業要服務于社會,滿足適合社會需求而存在。“在這個基礎上,找到符合自己優勢,為社會提供服務,做利國、利民、利企、利己的事情。”黃文博說。
以下為對話精編:
未來商勢力:目前首航高科在新能源方面主要聚焦的領域有哪些?
黃文博:在雙碳目標下,我國正在構建以新能源為主的新型電力系統,未來可再生能源將替代傳統能源成為主要能源。以太陽能和風能為主的可再生能源具有間歇性和波動性,高比例的可再生能源裝機會對電力系統的穩定運行帶來巨大的挑戰。大容量儲能系統是可再生能源與電網融合的最佳方案。儲能系統可以大幅提升電網的靈活性,可以提供電力系統的慣量支撐,補充電網調頻能力。首航高科在熱儲能方面深耕了十來年,主要運用于太陽能光熱電站。目前首航高科在新能源方面除了除了開發光熱電站、光熱加多能互補外,主要聚焦在比較成熟的熱儲能領域,把不穩定的能源變成穩定電源。
不管是電站空冷還是光熱發電,都是以熱交換技術為核心。熱儲能也是以熱交換為主,加入一些其他系統,變成適合新時代需求的能源儲存方式。
熱儲能,相對于電化學儲能和電氣儲能,裝機規模大,儲能密度高,技術成本相對低,使用壽命長。相比空壓儲能跟抽水蓄能等,占地面積小,只需要兩個儲熱灌,儲熱灌基本上是30米左右直徑,成本相對更低,而且儲能密度很高,對環境影響很小,且不受地理環境的限制。
它應用的范圍也比較廣,可以應用在電網側、電源側和用戶側。這種儲能方式未來的前景比較大,目前這個技術已經比較成熟地用在光熱電站。
未來商勢力:在本屆的冬奧會開幕之際,首航敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站拼組出了冬奧標志等巨幅圖案。這個創意是怎么想到并實現的?
黃文博:北京冬奧會提出“一起向未來”、“綠色辦奧”的理念。而光熱電站又是一個清潔、低碳、百分百利用太陽能的電站,所以它很契合“綠色辦奧”的理念。
整個光熱電站有1萬多面定日鏡,每個定日鏡都可以調度、轉動。它可以隨太陽轉動,把陽光聚焦在吸熱器上。同時可以人為調度它,轉動任意角度,根據需要編成不同的文字或者圖案。所以我們想光熱電站不只是能為綠色冬奧加分,而且能結合自身智能控制巨大鏡場優勢,自動變換鏡子角度,在12000畝的戈壁灘上,將太陽光折射成不同冬奧圖案,包括奧運五環、北京冬奧標志、冰墩墩等圖案,為冬奧會加油,為各國運動員加油。
未來商勢力:能否請您介紹一下敦煌光熱電站?
黃文博:敦煌光熱電站是塔式熔鹽光熱發電,是我國首批的光熱示范電站,目前也是中國乃至亞洲最大的光熱電站。
塔式熔鹽光熱發電技術,是采用成千上萬的反射鏡,將收集的太陽光聚焦到一個中心點上,采用熔鹽介質將聚焦的熱能吸收并存儲在熔鹽罐,通過熱功轉換過程,將熱能轉化成電能。
2010年,首航高科開始開展太陽能熱利用的攻堅克難工作,在天津建設塔式、槽式、碟式光熱發電技術中試實驗,2014年先后成功發電,通過專家評審,同時,在敦煌投資4.2億元建設10MW熔鹽塔式光熱電站,2016年并網發電。同年,首航敦煌100MW熔鹽塔式光熱電站入選首批國家太陽能熱發電示范項目,總投資28個億,2018年并網發電,成為中國乃至亞洲第一座百兆瓦級光熱電站,以上兩個項目均配備有大容量、低成本、高穩定性的熔鹽儲能系統,分別正常運行了3年和5年,取得了大量實測數據和運行經驗,充分展現了光熱的新型儲能系統優勢,為風光熱儲互補協調的新能源發展模式奠定了堅實的基礎。
有別于光伏電站,光伏是有光就發電,沒光發不了電。光熱電站的特點是能24小時平穩可控發電。可以把光聚焦、把熱量儲存,根據電網需要進行發電。所以它具有電網友好型的特點,能夠根據電網的需要進行調峰、調頻。
該電站是采用12000個的反射鏡,專業術語叫定日鏡。每面定日鏡有115平米,由35片小鏡子組成。這些鏡子要隨著太陽高精度的轉動,要達到60分之1的精度,如果稍微偏一點點,能量就吸收不了。定日鏡將收集的太陽光聚焦到一個中心點上,采用熔鹽介質將聚焦的熱能吸收并存儲在熔鹽罐,通過熱功轉換過程,將熱能轉化成電能。
一萬多面定日鏡圍繞著吸熱塔,遍布在方圓800公頃的場地內,在高精度RV減速機的驅動下,即使遠在1.6公里以外,定日鏡仍然能精確地將陽光反射到集熱塔頂,將收集到的陽光反射并聚焦到巨型吸熱器上。吸熱器設置在260米高的吸熱塔頂,由多根傳熱管組成朝外的吸熱管屏,流體通過上升管到達吸熱器并吸收聚焦陽光所產生的熱量。我們采用流體材料是熔鹽,熔鹽是60%的硝酸鈉和40%硝酸鉀的混合物在220℃下就熔化成液體,這種液體具有良好的導熱和流動特性。而且該流體具有較高的比熱容和密度,因此工業界應用該物質作為傳熱介質和儲存熱量。
而塔式熔鹽技術就是利用熔鹽的這些特點把不穩定的太陽能儲存成穩定的熱能。熔鹽儲存在地面的兩個可容納3萬噸熔鹽的儲罐中,其中一個低溫儲罐的儲熱溫度為300℃,另一個為高溫罐的儲熱溫度高達565℃。通過塔式熔鹽光熱發電技術熔鹽溫度可從300加熱到565攝氏度。低溫罐內的熔鹽在太陽升起后被泵打入塔頂部的吸熱器。在吸熱器內高速流動的熔鹽吸收定日鏡反射的光能。達到高溫(565℃)后通過下降管流入熱罐,并以高溫的液態形式儲存,日溫降不超過2℃,熱存儲效率高達99%。這個能量收集過程也稱為吸熱過程。液態熔鹽不但能收集能量,還可以儲存大量能量,當電網不能完全消納風電或者光伏發電等能源時,這些過剩的能源可以通過電加熱系統,把低溫熔鹽加熱成高溫熔鹽,并儲存在高溫罐中。
該儲能系統可以把熱能的收集和發電分離開來,發電時高溫熔鹽日夜不間斷的流入蒸汽發生器,從水罐中來的水也同時進入蒸發器產生蒸汽,高溫熔鹽與水發生熱交換產生蒸汽后汽輪機做功,熔鹽得到冷卻被送回冷罐,然后再次流回到塔上的吸熱器或者吸收過剩能源進行重新加熱,此過程不斷循環。高溫高壓的蒸汽對汽輪機做功后,排入空冷器凝結成水后,返回水罐,需要時會返回蒸汽發生器。高溫熔鹽可產生高品質過熱水蒸汽,驅動普通的汽輪機,在用電高峰時,以最大效率生產出源源不斷的電能,中間無需轉換。由于儲罐可以儲存大量的熔鹽,滿負荷發電下可以使用10到16小時,在太陽落山后依然可以像火電機組一樣穩定發電。吸熱過程和蒸汽發生過程是解列的,不耦合的,他們唯一參與連鎖的只有儲罐內的液位。也就是說該技術把發電過程與自然界的能量波動完全分離。蒸汽發電過程與傳統的核電、燃煤以及燃氣發電方式一樣,為電網源源不斷提供清潔、穩定、持續的優質電力。
未來商勢力:首航高科作為國內同時掌握三種光熱發電技術的企業,如何保持自己的競爭優勢?
黃文博:企業首先要有自己的精神使命。首航指的是“首次航行,敢為人先,積極創新,追求卓越”的首航精神。我們提出“讓地球更美麗”的使命和“讓天藍、地綠、氣凈、水清、人和”的企業發展目標,圍繞著發展目標,加大科研投資力度。
我們對科研很重視,重視人才培養跟技術儲備,有一個國家級的企業技術中心和博士后工作站,有好幾個系統的人才都在行業里邊曾經做過很有代表性的項目。
我們主要致力于清潔能源和低碳環保的技術開發。比如把熱電站發完電的乏汽冷凝成水的空冷島,它曾經是國家十一五十大重大裝備國產化的技術。我們把它攻克了之后,并逐步從300兆瓦級、到600兆瓦級、到1000兆瓦級進行研發,其中1000兆瓦級技術榮獲得國家科技進步二等獎,并進行產業化,目前該機型市場占有率是最高的。
同時我們掌握中國乃至亞洲最大的光熱電站的設計、制造、工程建設、工程運行維護的成熟經驗及核心設備開發制造能力和經驗,及擁有塔式、槽式的反射鏡生產線、定日鏡生產線、吸熱器生產線,生產技術和先進生產工藝;擁有熱儲能系統的設計、制造和生產技術和工藝。
我們的研發、人才儲備、技術儲備都是聚焦于清潔能源跟節能低碳領域,而且我們持續加大研發力度,促進研發成果的精細化、產業化,提質降本增效。這些都成為我們的競爭優勢。
未來商勢力:首航高科在推動行業創新方面進行了哪些努力?
黃文博:創新是一個企業發展的生命線。一直以來,我們就很重視產品創新、系統創新和工程創新。
比如我公司榮獲國家科技進步二等獎的1000兆瓦級電站空冷系統,它是熱電站的一個節水冷卻系統,我們的技術創新不是簡單把機組放大。當時國內只有60萬機組,我們要做到100萬的機組已經是全球最大了。要做到最大,首先是在微觀創新,在換熱器翅片上進行優化,從流體方面進行研究,讓空氣在換熱氣上逗留的時間更長,還要讓它的導熱性能更高,通過結構的改變,提高傳熱性,這些方面做了很多創新工作。然后反復進行風洞實驗,確保換熱效率最高,結構緊湊;其次,在宏觀布局上創新,對結構進行推敲和反復進行力學分析及流體分析;還有對生產線上的生產精度和生產效率進行創新,提高產品質量,提高生產速度,降低產品造價。這些從微觀到宏觀,從產品到生產線,再到項目整體創新,提高產品的性價比,讓用戶用起來更放心、更省心,從而奠定了客戶的粘性,市場占有率不斷提高。
未來商勢力:雙碳目標的提出,對于電站空冷和光熱發電市場有哪些影響?
黃文博:雙碳戰略提出后,中國以煤炭為主的能源結構會進行調整,意味著核電站的占比會越來越高,新能源建設越來越多。電站空冷是對發電站的蒸氣進行冷凝變成水的技術。以前大部分都是用在火電站上,但火電站建設減少了,也會相應減少。但在雙碳戰略提出來之后,市場上出現一個變化,很多原來獲得許可的火電站的建設速度會提速,可能會增加空冷短期需求的增長。
火電站建設完之后,電站空冷的市場就會轉向低碳領域轉型,比如天然氣電站、移動電站、生物式發電站、核電站,光熱電站。
提出雙碳戰略之后,光熱發電也會迎來新的風口。光熱發電具有24小時發電,穩定可控的優勢,雙碳戰略要大規模建設清潔能源,包含風電光伏等間歇性明顯的能源,要建大量穩定的能源跟它搭配,就要光伏風電光熱互相搭配。
國務院在2021年10月24號發了一個通知,要求大力發展光熱發電+光伏、光熱+風電,建設大型的清潔能源基地,大概每個基地按一千兆瓦及以上,一定要帶儲能,在這種基礎上,光熱發電的市場就會迎來新的一個風口。
未來商勢力:未來將如何實現成本優勢轉化成市場的優勢?
黃文博:光熱發電由多系統組成,每個系統要求精度高,必須要有專業的生產線。每個生產線的投資相對較高,如果只生產一套,成本就很高。所以要把成本優勢轉換成市場優勢,首先是政策上的支持,有大量的光熱電站建設,需求越來越旺盛,規模化越來越大,投資產出越來越多,成本才能降低,市場化的優勢就能凸顯。
我們正在研究更多高效能低成本的技術。當它在大規模建設、生產的時候,不需要再重復建設那些生產線,市場化的優勢就凸顯了。
未來商勢力:如何看待我國光熱產業的發展階段,當前面臨哪些挑戰,您有哪些建議?
黃文博:光熱發電技術在我國處于起步階段,國家的第一批示范剛建設完畢,起到示范引領作用。它的優勢很明顯,發展品質穩定、電能友好、可控、可調峰、調頻。
隨著國家提出雙碳戰略,它的需求量自然水漲船高,整個清潔能源的比例增高之后,光熱肯定是其中不可或缺的組成部分,市場前景會很好。
從成本優勢要轉換成市場優勢要有一個消化過程,由于光熱發電行業處于初始階段,需要投入大量自動化程度較高的生產裝備,我國第一批示范項目裝機少,所以成本相對高。但是光熱發電自帶儲能,能為電網端、電源端、用戶端提供儲能,是以新能源為主導的新型動力系統的不可或缺的穩定器之一,從而產生了一個新的風口,勢必拉動新的需求,光熱發電產業迎來新的規模效應,從而促進光熱產業成本下降,形成良性循環。
現在國家調峰有抽水蓄能電站,把用不完的電通過抽水機儲存起來,要用電的時候開閘發電。光熱發電自身帶有這種功能,電力需求低谷的時候,把電變成熱能儲存起來,需要高峰時再發進行發電。且建設周期短、占地面積小、儲能密度高、技術成本低、使用壽命長。
建議國家給儲能的光熱電站和抽水蓄能一樣的調峰電價,那么目前光熱造價比較高的現狀能夠得到緩解,帶儲能的光熱能得到好的發展,能快速提高我國的儲能比裝機,為構建新型電力系統注入新鮮動力。
未來商勢力:3月23日,國家發改委、能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》,首航高科當天就公告了甘肅光伏制氫項目,首航高科對這個領域有哪些計劃?
黃文博:首航一直以來都關注清潔能源,我們的技術研發方向、人才儲備、技術儲備都圍繞著清潔能源跟節能環保,進行研究跟開發。氫能也作為我們研究的方向之一,也在幾年前就開始布局投入研發,本次公告恰好是公司在甘肅酒泉立項的清潔能源制氫、儲氫項目公司設立完成公告與國家規劃披露時間重合。在這之前,我們公司就為了更好開發當地太陽能資源而遷址到酒泉。那里陽光充沛,是我們的主戰場。我們很多核心技術人員、項目上的管理、建設都在那里。同時政府也給我們一些配套的政策支持,包括光熱配套、氫能配套的支持。
在國家推出之前,我們就在綠氫生產,還有氫的儲存、氫的運輸、氫的運用方面進行一些技術開發。比如利用綠色能源制氫,把能源轉換成氫能,氫能又可以隨時轉化成熱能、電能,也可以變成汽車的動力。
這個項目重點還是在制氫之后,開發儲氫、運氫的壓力容器也是環節之一,實現末端的加氫,跟汽車動力的氫運用、氫的應急電源、移動的應急電源都是我們研究跟開發的方向。
未來商勢力:首航高科的營收結構上看,設備制造、光熱發電都有較高的比例,你希望未來主業營收上實現什么目標?
黃文博:隨著國家雙碳戰略的提出,清潔能源的設備需求也會越來越高,設備制造是我們主要的營收方向。另外,我們光熱電站的投資在有條不紊地進行,針對敦煌首航100MW光熱電站進一步磨合,提高發電效率。隨著發電效率提高,系統穩定,它的發電量會越來越多,這也是主要的營收之一。
首航除了設備跟電站運行的經驗之外,還具備整個電站的建設經驗、總承包經驗。隨著國家提出大型能源基地的建設,都配置相應比例的光熱電站,不管從設備的供應或者工程的總承包,我們希望能為用戶提供更專業、更有價值的的項目建設,在這方面產生相應的營收。
未來商勢力:您也是清華EMBA的畢業生,在清華讀EMBA最大的收獲是什么?
黃文博:我本來是偏技術型的,當時為了補短板,提高宏觀的管理跟決策,跟企業管理的理念來到清華。
除了學到很多企業管理的知識,開闊視野、更新理念、提高決策的能力以外,最大的收獲還是結識了很多優秀的老師跟同學,同時也認識了很多校友。在經營過程中,如果碰到問題,都能及時找到相應的老師或者校友來排疑解難,這是我最大的收獲。
未來商勢力:你認為成為一名成功的創始人要具備哪些條件?
黃文博:我認為作為企業的開拓者,首先要有敏銳的觀察能力,有分析社會需求的能力。企業是服務于社會,滿足適合社會需求而存在的,要大量調研社會存在的需求。在這個基礎上,找到符合自己優勢,為社會提供服務,做利國、利民、利企、利己的事情。