龙腾光热：技术创新推动中国光热发电产业跨越发展

　　槽式热发电集热系统内蒙示范工程

　　4060×125 mm高温真空集热管

　　集热管磁控溅射镀膜连续生产线

         2013年10月11日，北京海淀区钓鱼台大酒店，由国家发改委能源局组织的名为“槽式太阳能集热系统关键技术及示范”的国家级能源科学技术成果鉴定会，正在紧张而热烈的进行着。鉴定会专家组以徐建中院士为组长，包括周远院士、金红光院士、863计划光热发电首席专家王志峰研究员及国内主要电力集团高级工程师共九人，阵容堪称权威豪华。材料审查、技术成果介绍、现场测试汇报、专家质疑与企业答辩，经过反复的讨论和严苛的评审，最终，鉴定组的全体专家们在结论书上郑重落笔：该“槽式太阳能集热系统关键技术及示范”科技成果总体上达到了国际先进水平，建议加快该技术成果的产业化及工程示范与应用，推动光热发电项目的建设。

　　 2013年9月，在内蒙古巴音淖尔市乌拉特中旗一片辽阔而荒芜的草原上，两条共长600米的标准槽式光热发电集热回路，在耀眼的阳光下熠熠闪动着魔幻般的蓝光。笨拙的重达124吨的集热系统装置在四组液压驱动的作用下，以误差不超过2mard的精度敏锐和精确地追随着太阳光线的变动，3500平方米面积的阳光被准确地聚焦在宽度125毫米、长度600米真空集热管上。导热油循环启动，在真空集热管中流过，温度被加热到393℃并最终送至冷却装置，空冷系统的风扇急切地吹动，热浪在空气里一浪一浪地向四周弥漫。两位来自德国宇航中心（DLR）的专家在紧张有序地忙碌着，检查、测试、计量、记录、统计、分析。一周的时间后，德国宇航中心（DLR）给出了测试结论：该槽式集热场在功率和效率测试中表现优异，相当于在以合成导热油为传热流体，在商业电站的典型运行工况下，光热转换效率达67.1%，此结果与Euro-Trough聚光集热系统在西班牙PSA测试结果一致，该回路总的性能达到了世界上大规模CSP项目中使用类似聚光器设计的聚光集热系统性能水平。

　　 所有这些成果，来自于江苏的一家民营控股公司——常州龙腾太阳能热电设备公司（下称龙腾公司）的成功转型。五年前，从事纺织生产的龙腾公司以独有的洞察力与商业逻辑，在面临产业转型时选择聚光太阳能热发电（英文简称“CSP”——Concentrating Solar Power）产业。

　　 CSP产业发展前景好。根据相关研究机构预测，到2020年欧洲CSP装机容量将达30GW，2030年为60GW，这分别占了欧盟27国电力容量的2.4%和4.3%。而国际能源署CSP路线图预测更为乐观，全球CSP市场装机容量2020年增加到147GW，其中北美50GW，中东和北非23GW。到2030年，全球CSP装机容量增加为337GW，到2050年增加到1089GW。

　　 相较于传统火力发电技术，太阳能光热发电利用太阳能光热代替化石燃料燃烧释放的热，减少空气污染。同时，它还避免了类似光伏发电过程中多晶硅产生的二次污染，真正意义上做到了零排放、零污染。以2013年底建成投运的美国solana槽式太阳能电站为例，其装机容量280MWe，年发电9.4亿度，可满足当地约70000户居民用电需求，相较于传统燃气电站，年减排475000吨二氧化碳。

　　 彼时，在国际上CSP也刚刚兴起，产业处于启动期，技术进步空间大，竞争程度低，市场格局可塑性强。由于其技术难度高，生产工艺复杂，工程专业跨度大，资金门槛高，故而形成了国际寡头市场格局。德国的SCHOTT公司、SIEMENS公司控制着核心部件的制造和供应，西班牙ABENGOA公司垄断着太阳能光热发电工程市场。在国内，CSP尚未引起企业或产业资本的重视，技术研发和商业应用更是一片空白。

　　 既然选定了方向，面对挑战，龙腾公司义无反顾地踏上了新的征程。聚光太阳能热发电（CSP）分为槽式、塔式、碟式、菲涅尔式，其中槽式最为成熟，应用最为广泛。一开始，龙腾公司就把目光瞄准了槽式热发电最核心部件——高温真空集热管研发上。

　　 高温集热管的研发，首先涉及到“磁控溅射镀膜技术、玻璃表面高温增透膜技术、玻璃与可伐合金的过渡封接技术……”等多个世界级技术难题的突破。在全球上，只有极少数公司真正具有高温集热管的产业化制造能力。

　　 龙腾公司转型于传统产业，从事高新技术创业，必须“扬长避短”。龙腾公司必须有自己独特的研发和产业化策略，充分发挥团队在产业化组织能力方面的优势和长处。在技术研发过程中，龙腾坚持科技为本，自主创新，实施技术引进、吸收、领先策略。

　　 太阳能热发电的核心部件技术能够掌握这些技术全球仅有德国SCHOTT和SIEMENS公司。龙腾公司成立伊始，无人才、无技术，同时还受到国外技术封锁。公司在组建人才团队时，以稳定现有人才、用好关键人才、引进急需人才、广招专业人才、培养储备人才、打造顶尖人才为原则，深化国内外资深院校、研究机构的合作。同中科院宁波材料研究所进建太阳能先进镀膜研发中心，同常州大学、常州工业大学共建产学研基地。实施“走出去、引进来”战略。在技术研发方向与路线上，龙腾公司不是闭门造车，而是走出去，以放眼全球的视野，从一开始就瞄准国际最先进技术，确立了以国际产业巨头为标杆的高起点的研发策略。以欧债危机造成的欧洲经济衰退为契机，引进外智，与欧洲顶级的科研院所建立合作关系，聘请国际权威技术专家。目前龙腾公司拥有的ZL实现了槽式聚光太阳能热发电核心部件制造技术全覆盖，打破了国外的封锁和垄断。

　　 技术突破后，新的挑战随之而生。如何通过生产装备将技术成果转化为工业化、商业化的产品？引进国外成熟装备，但全球仅德国Von Ardenne、FHR公司具备制造能力，并且价格高、供货周期长、维护难，更为严重的是会造成公司核心技术与生产工艺的扩散。

　　 企业投入巨资搞研发，“开弓没有回头箭”，认准的路必须持之以恒坚持下来。面对艰难的产业化挑战，龙腾公司的决策层及时调整了推进战略：通过与国际研究机构联合设计，以江苏地区发达的装备制造能力为配套，再从国外采购核心部件，依靠龙腾公司自己的研发人员和能工巧匠，以大胆放大、科学推测、试错摸索的方式，自行装配制造工业化级的集热管生产线。

　　 经过一年多的努力，龙腾公司建设的国内唯一的、综合性能国际先进水平的磁控溅射镀膜连续生产线顺利投产，标志着龙腾公司摆脱了核心装备受制于人局面，使公司具备了根据市场需求迅速放大产能的能力。

　　 瞄准国际技术水平，到国际市场去弄潮，一直是龙腾公司研发及市场策略。龙腾公司进行了一系统的产品国际检测。2013年3月，龙腾公司生产的真空集热管的太阳吸收率和热发散率由德国Fraunhofer太阳能应用研究所进行了测试认证，结果显示综合性能达到了国际先进水平。同年9月，由德国宇航中心（DLR）聚光式太阳能发电技术测试资格中心（QUARZ）进行了模拟太阳光条件下的抛物面槽式集热管热损失功率及光学效率的测量，结果显示性能全面超越对比标准管，达到了国际先进水平。取得了国际权威检测标志着龙腾公司取得了到国际市场竞技的入场券。

　　 要想实现推动中国CSP产业的应用与发展，仅仅拥有核心部件的制造能力是不够的，CSP电站的系统集成能力起着举足轻重的作用，也是制约中国CSP产业发展的核心因素。集热系统是槽式CSP电站最为核心的组件，其建设成本约占整个热发电站的建设成本的50%，是热电站能量的来源和热效率的基础，它的光热转换效率并终决定了整个电站的发电效率。

　　 成立伊始，龙腾公司就把自己定位于具备核心部件制造能力的槽式CSP电站集热系统供应商。因此，龙腾公司在研发集热管制造技术与集成设备的同时，槽式CSP集热系统的集成技术的研究与开发也同步进行着。通过创新的结构设计，结合中国西部地区特殊自然环境，龙腾公司开发出适合在我国中西部地区使用的Royal Trough 150系列支架产品。在支架的驱动方式上，龙腾公司采取自主设计的是双缸液压系统驱动，该系统拥有比电机驱动更大的扭矩，因而可以驱动更大面积的阵列和具备更强的抗风运行能力；液压系统长期运行不会产生机械磨损，运行精确度不会因为使用期限而变化；可以采用液压蓄能器避免系统的频繁启停从而延长使用寿命；采用的工程液压缸久经考验,技术成熟可靠，维护简单。槽式聚光集热系统采用一维单轴跟踪，系统内部程序逐时计算所需角度，通过聚光系统上安装传感器进行修正，达到了对日跟踪精度<2mrad的使用要求。龙腾公司自主研发集热系统安装工艺，实现了在数十平方米的集热面积上达到了三维空间<1mm的精度，保证了单元间耦合以及与中央驱动系统的同步，消除了两端扭转迟滞对于系统效能的影响。

　　 2012年5月，龙腾公司开始按照国际商业化电站要的要求与标准，使用公司自主研发的高温真空集热管和集热场集成技术在内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗投资建设一条600米的标准槽式光热发电集热场回路示范工程，并运行于293oC-393oC的商业化槽式光热电站典型工况。经过近一年多时间，该槽式集热阵列回路自建成至今状况良好。

　　 现今，龙腾公司已具备了槽式CSP电站核心部件生产、核心装备制造、核心集成系统的供应能力，放眼全球，龙腾公司已形成的独树一帜竞争能力。由于中国制造和工程人工成本优势，龙腾公司进入市场，将大幅度打开槽式CSP电站成本的下降空间，并将会深刻改变国际光热发电市场的竞争格局。同时由于成本下降，光热发电较光伏发电相比不再具有成本劣势，由此将不但对推动中国，而且对推动全球光热发电产业的更快的发展和更广泛应用，将起到积极的促进作用。

　　 龙腾公司5年来在1.3亿元的研发经费的支撑下，在攻坚克难的努力下，在整个团队始终如一的坚持下，打破了国外对光热发电技术的封锁，打破了国外在核心生产装备的垄断，开发了光热发电和分布式工业供热的二大系列产品，将对推动我国的治理环境污染、改善雾霾天气的历史进程做出巨大的贡献。