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2025年5月29日，在浙江杭州舉辦的第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會上，常州龍騰光熱科技股份有限公司技術總監盧智恒發表了《第三代槽式光熱大容量電站的技術與成本分析》主題演講，系統闡述了熔鹽槽式技術在光熱發電領域的創新突破與產業化應用前景。

圖：盧智恒

1、第三代槽式光熱技術的核心特征與系統架構革新

盧智恒在演講中首先明確，雖然熔鹽槽技術并非全新概念，其技術雛形在國外已有探索，但以熔鹽槽作為載體的第三代槽式光熱技術理念，在全世界范圍內屬于由中國首次提出。該技術以8.5米以上開口寬度大槽集熱器、熔鹽傳儲熱一體化介質、機組規模200MW及以上規模為三大核心特征，通過大開口、高參數、規?；嵘凼焦鉄峒夹g的市場競爭力，以技術創新繼續推動光熱行業的降本增效。

在工藝流程對比中，盧智恒通過工藝流程圖清晰展現了熔鹽槽與導熱油槽技術的關鍵差異。

圖：圖中紅色標記字段為熔鹽槽與導熱油槽二者關鍵的區別點。

圖：圖示工藝流程中，紅色線段代表導熱油介質，綠色線段代表熔鹽介質。

盧智恒表示，傳統導熱油槽一般采用“非解耦模式”，導熱油優先驅動汽輪機組發電，僅在能量富余時才流入熔鹽儲罐，這種設計導致后端發電環節在一定程度上仍然會受前端集熱環節的影響，同時電站運行模式眾多，模式切換復雜。而熔鹽槽的工藝流程“天生就是解耦”的，集熱環節與發電環節完全獨立運行，這與熔鹽塔、熔鹽線菲技術是一致的，能夠在最大程度上降低前端集熱環節對后端發電環節的影響。

進一步地，盧智恒通過對比熔鹽塔和熔鹽槽的工藝流程，指出兩者的區別主要體現在鏡場集熱方式的不同：熔鹽槽采用短光程的槽式集熱器技術，反射鏡面至集熱管的光程的距離僅2～3米，進而通過長管程收集光熱轉換后的熱量，這種“短光程+長管程”的技術能夠在不同氣象條件下保持光熱轉換的高效率和穩定性，同時管道散熱在現有工程技術水平上是可控的，所以熔鹽槽仍然繼承了傳統槽式鏡場集熱效率高效穩定的優勢；而熔鹽塔則采用長光程的定日鏡+塔頂吸熱器技術，定日鏡面至塔頂吸熱器的光程可達200～2000米，鏡場光熱轉換效率易受浮塵、水汽、大風等氣象條件的影響，雖然從塔頂吸熱器到塔底熔鹽罐的管程較短，在管道散熱量上有優勢，但這種“長光程+短管程”技術全年累計的光學損失較高，且控制難度很大，所以熔鹽塔鏡場的集熱效率較低，最后也反映在全年累計的系統發電效率上。這種鏡場技術上的差異，直接影響了熔鹽槽和熔鹽塔兩種技術的能量轉化效率與系統穩定性。

圖：熔鹽槽式電站VS熔鹽塔式電站

2、熔鹽槽技術的關鍵性能解析與常見問題釋疑

接下來，盧智恒圍繞行業對熔鹽槽技術的關鍵性能和常見問題，通過定量計算分析給出了解答。

（一）熔鹽槽熱平衡與散熱特性的定量研究

針對行業普遍關注的熔鹽槽散熱問題，盧智恒引用2003年美國可再生能源實驗室NREL提出的導熱油槽式集熱回路二維熱平衡分析方法，將其推廣至熔鹽槽集熱回路的熱平衡分析，該方法通過解構集熱回路的熱傳遞機制和建立熱平衡模型，實現對熔鹽槽系統不同工況下熱平衡狀態的精準解析。

該熱平衡方法的分析思路，是以集熱管橫截面為基本研究對象，以管內熔鹽流體溫度、吸熱鋼管內壁溫度、吸熱鋼管外壁溫度、玻璃管內壁溫度、玻璃管外壁溫度、環境溫度、天空溫度作為溫度節點，通過入射輻射能量吸收、熔鹽流體的對流換熱、吸熱鋼管與玻璃管之間的對流散熱及輻射散熱、玻璃管與環境及天空之間的對流散熱及輻射散熱分析計算，得出橫截面處于熱平衡時各溫度節點的數值，同時在沿集熱回路軸線方向劃分多個微元，熔鹽流體溫度作為微元的進出口溫度，分析得出沿集熱回路軸線方向上的溫度分布，最終完整呈現回路的熱平衡狀態以及沿程流動阻力結果。

分析結果顯示：在正常運行工況下，以入射太陽輻射設計值同為800 W/m2為例，導熱油槽與熔鹽槽的工質質量流量分別為8 kg/s和9 kg/s，兩者的壓降分別約為6.1 bar和2.5 bar。這一差異源于熔鹽密度約為導熱油的2倍，當兩者質量流量相近時，熔鹽的實際流速僅1 m/s，而導熱油為2.8 m/s。更低的流速可以使熔鹽槽回路的沿程阻力更小，運行工況下所需的泵功明顯降低。

圖：在相同太陽輻照下，熔鹽槽回路的工質流速更慢。

在夜間散熱工況下，當入口溫度同為280℃時，熔鹽槽和導熱油槽回路的溫降均在20℃左右（導熱油約21℃、熔鹽約22℃），扣除管徑和回路長度的差別，熔鹽槽回路散熱功率與導熱油槽回路基本一致。但由于熔鹽因凝固點限制需維持入口溫度在280℃以上，而導熱油槽可將入口溫度降至最低60℃，通過降低回路溫度減少散熱量，所以熔鹽槽回路的年累計散熱量高于導熱油槽，約為導熱油槽的2倍。

圖：導熱油槽溫度允許降得更低（最低60℃），所以熔鹽槽回路的實際散熱量＞導熱油槽回路

但值得注意的是，除了集熱回路散熱以外，在母管道散熱方面，熔鹽槽因流速慢，相同鏡場面積下熔鹽槽母管的管徑尺寸僅為導熱油槽的一半，相應地母管管道表面積也僅為導熱油的一半，全年累計熔鹽槽的母管散熱量反而少約1/4，體現了小管徑在散熱控制方面的積極作用。

圖：相同鏡場面積下熔鹽槽與導熱油槽在母管管徑、表面積、散熱功率方面的對比

以德令哈場址350MW、280萬平米鏡場、14h儲熱的熔鹽槽電站為例，對電站全場能量平衡進行分析。以投射到電站的入射光輻射總量定義為100%，扣除鏡場光學損失后，熔鹽槽集熱系統可保留約54%的能量，進一步扣除集熱管年散熱量10.4%、母管道年散熱量1%（其中集夜間集熱管和母管道散熱量約為三分之一）、泵流量及儲罐液位限制導致的棄熱量0.2%、熔鹽早晨預熱升溫所需熱量1.6%、熔鹽罐年散熱量0.5%后，全年可用于發電的能量占比為39.2%，經汽輪機熱電轉換后，最終電站的年光電轉換效率達到16%，高于現有的導熱油槽、熔鹽塔、熔鹽線菲等其他光熱技術。

針對熔鹽槽是否需要進行每日卸鹽的疑問，盧智恒化繁為簡，從最基本的能量損益邏輯角度進行了分析：若采用卸鹽操作，可減少集熱管在夜間及全年35個白天陰天約200GWh的散熱量，但槽式系統卸鹽后需在次日日出后進行掃掠預熱和注鹽，要求條件為垂直集熱器開口面的日照輻射分量強度500W/㎡、持續時間約1小時的非持續對焦預熱，此過程將浪費全年共計464 GWh的能量，收益小于代價，因此每日卸鹽對熔鹽槽系統而言不合適。

此外，盧智恒將上述熔鹽槽電站方案與相同集熱面積的三塔一機熔鹽塔進行對比分析，結果發現，熔鹽塔鏡場在扣除光學損失后，能量保留率約為43%；經吸熱器預熱、管道散熱等環節損耗后，可用于發電的能量占比只有35.2%，經汽輪機熱電轉換后，最終電站的年光電轉換效率約14%。值得注意的是，該14%的數值尚未扣除三塔與中央儲罐直線距離為3×1100m連接管道的散熱量及熔鹽輸送泵功損耗。若計入這些因素，熔鹽塔的實際效率將進一步降低。

另外，盧智恒還進一步指出，即使對于單個熔鹽塔，14.0%光電效率的實際達產水平仍需商榷。從已投產6-7年的首批熔鹽塔式光熱示范項目來看，達產率最好的可勝德令哈50兆瓦熔鹽塔電站，實際達到的最高光電轉換效率為13.7%，而此項目的鏡場面積為54萬平米，由于塔式電站的光學效率與鏡場面積呈負相關，即鏡場面積越大，鏡場整體效率越低，因此當鏡場面積擴大至95萬平米時，光學損失加劇，效率極大概率會進一步下降，光電轉換效率將低于13.7%。

而在鏡場規模更大的其他熔鹽塔項目中，截至目前達產率僅在50%-70%之間。按70%的達產率折算，14%的理論效率實際可能降至10%以內。這意味著，熔鹽塔的實際發電效率仍存在較大的不確定性，需在項目設計過程中謹慎評估。

圖：第一批塔式電站項目運行情況（50MW及以上）

（二）凍堵風險防控體系的全流程設計

針對熔鹽槽技術最受關注的凍堵問題，盧智恒通過仿真數據的定量分析，總結防凍堵規律，并構建了從凍堵預防到凍堵處置的完整技術體系。

仿真數據顯示：春季夜間12小時，冷鹽溫降約12℃，平均降溫速率為1℃/h；冬季夜間極端工況下，夜間15小時熔鹽從306℃降至291℃，平均降溫速率也為1℃/h。若前一日日間優化發電策略，犧牲一小部分發電量保存高溫熔鹽熱量，則晚間完全可以避免啟動防凝系統，說明熔鹽槽電站完全可以依賴自身的儲熱容量應對一般的夜間防凝需求。

在熔鹽槽電站的日常運維中，防凍堵的預防措施采用“流水不腐、戶樞不蠹”的理念，維持熔鹽在全場的持續循環流動，避免發生全場凍堵。在日常檢修中，應將冷鹽泵作為重點檢修維護對象，避免冷鹽泵全部同時罷工。在系統設計中，適當加大冷鹽泵的冗余設計，如兩用兩備（傳統為兩用一備），并對鏡場采用“分區隔離”設計策略，各回路、各分區可單獨隔斷，一旦發生局部凍堵，果斷隔離凍堵的回路、分區，確保局部故障不影響全場運行。作為應對連續多天陰天、完全沒有DNI極端天氣的方案，設置電加熱器或輔助燃料加熱爐系統，對熔鹽進行加熱維溫至290-300℃，保證電站安全的最低紅線。

對于凍堵處置，包含多層級技術方案，包括母管道配置電伴熱，常態休眠，凍堵時啟動；集熱回路進出口連接管可采用預設電伴熱（同樣是常態休眠，凍堵時啟動），或采用可拆卸式移動加熱套，通過便攜式電源組驅動局部化鹽；集熱管利用鋼管材質特性，采用阻抗加熱技術（兩端接入低電壓大電流直流電，使管道自身發熱化鹽），在凍堵發生后對集熱管內的熔鹽進行解凍化鹽操作。

3、350MW熔鹽槽項目的經濟性突破與市場競爭力構建

盧智恒指出，在與傳統導熱油槽的經濟性對比中，350MW級熔鹽槽技術方案將可展現出多重優勢：

1）熔鹽用量減少至1/3，直接降低儲熱系統成本，在350MW規模下，導熱油槽方案超過50%造價用于儲熱系統，而熔鹽槽儲熱系統造價占比顯著下降；

2）汽輪機效率可從40.5%提升至44.5%，帶動電站光電轉化效率相比導熱油槽提高8.5%（相對值），即使在“白天讓峰、夜間發電”的調度模式下，相比能發盡發模式，效率降幅也控制在0.6%（絕對值）；

3）電站單位造價區間為1.5萬-1.7萬元/千瓦，較導熱油槽1.9萬-2.1萬元/千瓦降低約20%；

4）度電成本綜合測算顯示，熔鹽槽較導熱油槽降低約1/3，在相同廠址與裝機規模下，形成“高效率、低造價、低成本”的三重競爭力。

5）能耗數據對比表明：在相同350MW、280萬平米鏡場、14小時儲熱的電站配置下，熔鹽槽鏡場循環（冷鹽泵）年功耗約18 GWh，僅為導熱油槽35GWh的一半；綜合廠用電耗計算，熔鹽槽的全年廠用電量僅為導熱油槽的60%。

6）針對突發云層遮擋的最極端工況，熔鹽槽因為回路長度更長、流速更慢（1m/s），出口端集熱管在最極端工況下的溫度變化率為20℃/min，低于導熱油槽的26℃/min，結合運行預測及降低流速的調控策略，可進一步減緩溫度波動。30年導熱油槽運行數據表明，導熱油集熱管可以耐受此等最低端工況的溫度熱沖擊，則熔鹽槽集熱管更可以耐受要求更低的熱沖擊。

最后，盧智恒總結，在光熱發電與新能源融合發展的趨勢下，作為第三代槽式光熱技術的熔鹽槽，憑借其“高效率、低造價、低成本”三重競爭力，構建起更具市場價值和應用前景的技術路徑。隨著規?；瘧玫耐七M，第三代槽式光熱技術將在大容量調峰支撐電源、綜合能源系統等領域展現出更大的潛力，為光熱發電規模發展提供核心支撐，為全球清潔能源順利轉型提供中國方案。