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近日，在浙江杭州盛大召開的第十二屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會中，藍星（北京）化工機械有限公司（簡稱藍星北化機）熔鹽儲能事業部總經理趙國峰出席會議并從熔鹽儲罐行業痛點出發，結合項目實戰經驗分享了光熱發電大容量高低溫熔鹽儲罐加工制造過程中的關鍵控制點。

圖：趙國峰

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公司簡介

藍星北化機是國資委直屬中國中化旗下中國藍星（集團）股份有限公司全資子公司，經歷多年的不斷變革和摸索，藍星北化機從傳統單一的氣堿裝備、壓力容器逐步形成了以電解業務、儲能業務、生物質業務、特種閥門為主的四大產品鏈。

趙國峰詳細介紹了儲能業務版塊：

該業務依托藍星北化機傳統的壓力容器制造優勢發展而來。1980年代，熔鹽已作為熱媒應用于北化機的氯堿等化工業務；1990年代左右，正式開展熔鹽熱媒相關技術研究；2015年起切入熔鹽儲罐領域。

在技術資質方面，公司具有A1設計、A2制造資質、ASME設計制造資質以及石油化工總承包二級和電力施工總承包二級資質。

在設備計算方面，實現熔鹽設備強度計算、非標設備強度計算和壓力容器強度計算的有機融合；利用ansys軟件、Aspen軟件和E3D軟件進行鋼平臺結構分析、管道應力分析以及熱應力、流體動力學模擬。

在創新研發方面，公司參與9項標準編著；獲多項省部級科技進步獎、科學技術成果及示范項目等獎項；擁有共31項專利，部分專利獲得部級專利金獎。

在生產制造方面，公司擁有完善的服務理念、成熟的焊接工藝、專業的焊接團隊、踏實的質量管理。

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熔鹽儲罐的行業痛點

作為光熱電站的核心組件，熔鹽儲罐的安全性和穩定性對光熱電站的穩定運行起到至關重要的作用——一旦儲罐失效，不僅會導致系統長期停滯，還面臨修復難度高的問題。這對儲罐“一次建設即達高標準、高保障”提出了嚴苛要求。

針對這一關鍵設備，趙國峰從儲罐失效類型、全球典型失效案例、失效原因以及降本路徑四方面展開了系統分析。

▌熔鹽儲罐失效類型

①疲勞失效

熔鹽儲罐運行中常面臨±50℃/h級別的頻繁溫度波動，這種波動會導致儲罐材料反復熱脹冷縮，進而承受周期性交變熱應力。盡管該應力幅值通常低于材料屈服極限，但反復加載會引發材料內部位錯結構重組，加速晶界損傷的累積，最終表現為宏觀裂紋的萌生與擴展。尤其需要注意的是，儲罐焊縫區域因存在焊接殘余應力，與交變熱應力疊加后，其疲勞壽命會大幅衰減，僅為母材的30%-50%，成為疲勞失效的高發區域。

②高溫蠕變失效

在光熱電站的高溫運行環境中，熔鹽儲罐材料會發生高溫蠕變，整個失效過程可分為三個階段：（1）減速階段：位錯滑移主導，應變速率逐漸降低；（2）穩態階段：動態恢復平衡，形成恒定蠕變速率；（3）加速階段：晶界空洞擴展導致材料最終斷裂。

③屈曲風險

儲罐設計尤其是罐底板設計不合理，或者在運行過程中受力不均勻局部膨脹受阻的情況下，可能導致設備結構尤其是儲罐底板區域發生屈曲變形。

▌全球三大塔式光熱電站熔鹽儲罐失效案例

①西班牙Gemasolar光熱電站（20MW）熔鹽儲罐失效

作為全球首座可實現24小時發電的太陽能電站，位于西班牙塞維利亞的Gemasolar光熱電站在2011-2017年間，先后發生3次熔鹽儲罐開裂、熔鹽泄漏事故。

事故原因：設計階段未充分考慮當地地下水因素，儲罐基礎未能有效阻隔地下水流——地下水流不僅導致罐體內形成巨大溫差，引發過量熱應力，還使高溫狀態下的罐體出現不均勻沉降，雙重作用最終造成罐底破裂、熔鹽泄漏。

②美國Crescent Dunes光熱電站（110MW）熔鹽儲罐失效

位于美國內達華州的該電站于2015年9月啟動商業化運營，但僅1年后（2016年10月）便因熔鹽儲罐失效停產；經8個月修復恢復運營后，2019年4月儲罐再次失效停運。

事故原因：核心問題集中在制造與施工環節——首次泄漏源于儲罐底部設計未符合規范，且建設時罐體焊接質量不達標，施工驗收階段未排查出該安全隱患；第二次泄漏則是返修過程中未嚴格執行焊接規范，導致新的焊接缺陷引發失效。

③摩洛哥努奧三期項目（150MW）熔鹽儲罐失效

該電站于2018年10月投運后，曾發生熱鹽罐泄漏（暫無公開明確原因），且同一熱鹽罐后續再次泄漏。業內人士推測，失效可能與儲罐設計缺陷、材料選擇不當、施工質量不達標相關，也可能是長期運行中熱應力、熔鹽腐蝕等因素累積導致罐體破損。目前電站已完成修復，于2025年4月恢復運營。

▌熔鹽儲罐失效原因

基于上述失效類型與案例分析，趙國峰將熔鹽儲罐失效的原因歸納為設計、制造、運行三大維度：

①設計方面：溫度范圍不適用、結構設計不合理、材料（基礎保溫、結構材料等）選擇不當等。

②制造方面：預制加工不執行技術要求、組對不嚴謹、焊接有缺陷、檢驗檢測不準確、驗收未嚴格執行要求等。

③運行方面：溫度梯度大、熔鹽雜質含量高、瞬態運行工況復雜、運維管理不到位等。

▌熔鹽儲罐降本路徑

趙國峰表示，“降本”是行業持續發展的根本，針對當前熔鹽儲罐的降本路徑，藍星北化機總結出兩大關鍵方向，具體如下：

①寬溫域儲能介質的適配裝備

核心是通過寬液體溫域高溫熔鹽儲熱系統優化設計、大容量高溫熔鹽儲罐及其地基設計制造工藝、系統集成與控制等關鍵技術的攻關，讓熔鹽儲罐適配更高溫、更高儲熱密度的熔鹽介質，進而優化系統效率、降低單位儲熱成本。

②儲熱系統的結構變革降低熔鹽死鹽的用量

趙國峰表示，常規的設計方案由于熔鹽儲罐底部采用近平底設計，而熔鹽泵因結構屬性只能抽取距離底板0.5m以上的熔鹽介質，因此0.5m液位以下的熔鹽無法參與系統循環，業內通常稱其為“死鹽”。當前100MW級光熱電站主流熔鹽儲罐的直徑在30m以上，以35m直徑的儲罐為例，冷熱鹽雙儲罐死鹽量超700噸，成本高達數百萬元。

為解決“死鹽”問題，北化機提出兩種系統改造方案：（1）改變儲罐底板設計結構，將儲罐底部設計為局部漸變式下沉結構，確保熔鹽泵伸入儲罐底部下沉區域；（2）采用主體儲罐外下沉低位罐設計。熔鹽儲熱系統在高、低溫熔鹽儲罐外增設低位罐，高低溫熔鹽儲罐與低位罐之間結構獨立但通過管路連通，該系統可以有效降低死鹽量的同時增加熔鹽泵的可靠性。

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藍星北化機熔鹽儲罐的過程控制

趙國峰表示，藍星北化機熔鹽儲罐的過程控制涵蓋設計方案、施工過程、質量管控和運維支持四個方面。

▌設計方案

一方面，對熔鹽儲罐及其基礎進行基礎方案選型、設計強度計算、結構強度分析、溫度場分析、散熱損失分析，持續優化儲罐整體方案；另一方面，根據已有數據不斷迭代優化設計方案以及熔鹽儲罐運行工況注意事項，包括不限于溫升速率控制范圍、最大溫差控制、靜設備在動態系統內的使用方式等要求。

▌施工過程

藍星北化機擁有成熟的施工工藝以及嚴格的儲罐安裝焊接質量管控，具備多年的項目現場管理經驗，擁有數支成熟的項目管理團隊；擁有多支專業化的施工隊伍，現場定期對鉚工、焊工進行系統化培訓并考核，擁有成熟的施工人員培訓系統；所做的焊接工藝評定有三百多項，涉及NB/T47014、ASME和歐盟標準，焊接檢測一次合格率≥98%。

▌質量管控

原材料環節執行“現場內控+隨機取樣+自送檢+第三方專業檢測”；通過獨立供應商評價體系篩選優質合作方；實施數字化材料檢測管理，記錄從采購、檢測、入庫到使用的全流程數據；擁有成熟的焊接工藝、專業技術團隊以及先進的檢驗手段來保證施工質量。

▌運維支持

面對熔鹽儲罐在系統運行中所面對的隱患，結合以往已投運項目的實踐經驗，以及對儲罐基礎、罐體結構的仿真分析結果，持續更新完善《熔鹽儲罐使用說明書》，針對儲罐運行工況選擇、溫升速率控制標準、罐體溫差限值等核心運維要點，明確具體使用要求，為客戶提供可落地的運維依據。

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典型業績案例

2015-2025年藍星北化機熔鹽儲罐項目業績

▌2015年國內首臺套青海中控10MW熔鹽儲罐項目

作為國內首臺套熔鹽配儲光熱發電項目，藍星北化機在無經驗可依的情況下做好前期規劃，綜合分析儲罐的所有特殊應用場景，使用了硬質基礎。

▌2017年青海中控二期50MW熔鹽儲罐項目

該項目是國內首批光熱發電示范項目，也是全球唯一發電量超設計值的塔式光熱電站，2023年發電1.524億度創行業記錄。

▌2017-2022年國家第一批光熱示范項目

▌2019年迪拜項目100MW塔式光熱發電熔鹽儲罐項目

“一帶一路”重要項目之一，國家綠電出海標志項目，是全球規模最大、技術最先進、儲熱時間最長的塔式儲能項目。公司最終打造出高質量、高進度的明星工程，收獲了業主、總包、分包、監理的一致好評。

▌2022-2023年首批風光配儲大基地建設

▌2023年青海中控太陽能發電有限公司10MW吸熱器改造項目

吸熱器管屏主體材料由國內廠商焊接成型，是國產化替代的重要實踐。

▌2024-2025年中標5個新疆區域光熱項目和1個火電靈活改造項目