高溫熔鹽閥突破關(guān)鍵技術(shù),為國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)

隨著光伏風(fēng)電等新能源的大規(guī)模部署，用于解決其間歇性輸出難題的新型儲(chǔ)能技術(shù)的重要性也日益提升。在此背景下，配置高性價(jià)比儲(chǔ)熱系統(tǒng)、具有調(diào)峰優(yōu)勢(shì)的光熱發(fā)電技術(shù)，在經(jīng)歷首批示范項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)后獲得了更多的發(fā)展空間。

特別是今年以來(lái)，國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、能源局、科技部等發(fā)布了一系列支持儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電發(fā)展的相關(guān)政策，給光熱發(fā)電帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。

目前，青海、甘肅和吉林三地，已有包括111萬(wàn)千瓦光熱發(fā)電裝機(jī)的多個(gè)風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源基地進(jìn)入開發(fā)階段。關(guān)鍵核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)等全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化將是光熱發(fā)電降低成本的方向。

扭轉(zhuǎn)壟斷局面，

實(shí)現(xiàn)閥門國(guó)產(chǎn)化

在熔鹽光熱技術(shù)中，熔鹽閥門占有舉足輕重的地位?！坝捎趪?guó)內(nèi)光熱熔鹽系統(tǒng)閥門產(chǎn)業(yè)無(wú)前例可循，國(guó)內(nèi)首批熔鹽光熱電站的熔鹽閥門大多采用進(jìn)口產(chǎn)品?！北本┘褲嵞苄鹿?jié)能技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“佳潔能”）董事長(zhǎng)陳金環(huán)說(shuō)，熔鹽閥門一直被少數(shù)國(guó)際品牌壟斷，價(jià)格昂貴，售后亦無(wú)保障，特別是在新冠肺炎疫情后，交貨周期被無(wú)限期延長(zhǎng)。

陳金環(huán)告訴記者，塔式電站下降管調(diào)閥是全電站最貴、技術(shù)含量最高的一臺(tái)熔鹽閥門，是保證塔式熔鹽電站正常運(yùn)行的關(guān)鍵。基于此，佳潔能與蘇州德蘭能源科技股份有限公司聯(lián)合多家科研院所，結(jié)合光熱熔鹽特性和具體工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，對(duì)材料腐蝕性能、力學(xué)評(píng)定、冷熱交變材料匹配等方面進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)6年技術(shù)攻關(guān)，成功研發(fā)了高溫熔鹽截止閥、熔鹽調(diào)節(jié)閥、下降管大壓差熔鹽調(diào)節(jié)閥、熔鹽逆止閥、熔鹽蝶閥及熔鹽儀表閥，取得了十多項(xiàng)熔鹽閥門專利，并在多個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)和首批示范項(xiàng)目應(yīng)用近300臺(tái)。

據(jù)了解，佳潔能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求，以降壓和控制流速的循環(huán)對(duì)流為核心來(lái)研發(fā)下降管大壓差調(diào)節(jié)閥。產(chǎn)品在某項(xiàng)目運(yùn)行一年多未出現(xiàn)閥內(nèi)件沖刷和汽蝕、調(diào)節(jié)卡澀等現(xiàn)象，運(yùn)行可靠，調(diào)節(jié)性能良好。

熔鹽逆止閥：

攻克難關(guān)，降本增效

“熔鹽閥門作為熔鹽光熱電站中的關(guān)鍵設(shè)備，不僅要在復(fù)雜苛刻的工況下運(yùn)行，還要避免閥門內(nèi)漏外漏、啟閉卡澀及沖蝕等問(wèn)題?！标惤瓠h(huán)指出，熔鹽閥的可靠性和安全性關(guān)乎整個(gè)電站的正常運(yùn)行和效益，關(guān)鍵部位熔鹽閥出了問(wèn)題，可能導(dǎo)致整個(gè)電站停運(yùn)，甚至可能拖累整個(gè)工程。

據(jù)陳金環(huán)介紹，作為熔鹽儲(chǔ)罐的熔鹽泵出口，為防止泵停機(jī)反轉(zhuǎn)，熔鹽光熱系統(tǒng)需要一臺(tái)熔鹽專用逆止閥做保護(hù)，由于在第一批光熱示范項(xiàng)目期間，放眼全球都找不到適用熔鹽的逆止閥，所以大部分項(xiàng)目只能選用進(jìn)口品牌電液快動(dòng)快關(guān)蝶閥代替。

針對(duì)這種情況，佳潔能與蘇州德蘭技術(shù)團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，開發(fā)出一種新型熔鹽專用逆止閥。該閥門依靠介質(zhì)本身流動(dòng)而自動(dòng)開、閉閥瓣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)熔鹽殘留死角，無(wú)需外部動(dòng)力，故障率低。

該產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化后，不僅作為熔鹽專用閥門提高了運(yùn)行可靠性，同時(shí)也降低了成本。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于100兆瓦光熱電站而言，此項(xiàng)可節(jié)省投資近500萬(wàn)元。

良好的使用效果，

為后續(xù)項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化打下基礎(chǔ)

2017年，哈爾濱鍋爐廠與浙江大學(xué)、山東電力建設(shè)第三工程公司合作，在浙江大學(xué)聯(lián)合搭建了塔式光熱實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中熔鹽最低溫度為235攝氏度，最高溫度為565攝氏度，所用26臺(tái)熔鹽閥門全部采用佳潔能產(chǎn)品。試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行45個(gè)月，啟閉順暢，調(diào)節(jié)性能較好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。“佳潔能熔鹽閥可以滿足光熱發(fā)電集熱儲(chǔ)熱換熱系統(tǒng)使用。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、浙江大學(xué)熱能工程研究所教授周昊說(shuō)。

據(jù)悉，首航一期二期項(xiàng)目改造大范圍采用佳潔能熔鹽調(diào)節(jié)閥、截止閥、蝶閥等?！凹褲嵞苡?019年5月投入項(xiàng)目的閥門使用效果良好，完全可以替代進(jìn)口熔鹽閥。”首航高科熔鹽光熱項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人在《佳潔能熔鹽閥使用評(píng)價(jià)》中表示。

2019年4月15日，蘭州大成敦煌50兆瓦發(fā)電示范項(xiàng)目首批運(yùn)行集熱系統(tǒng)建成，并成功實(shí)現(xiàn)550攝氏度高溫運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)所用熔鹽閥門皆為佳潔能國(guó)產(chǎn)熔鹽閥。

得益于國(guó)產(chǎn)熔鹽閥在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的成功應(yīng)用，蘭州大成敦煌50兆瓦光熱發(fā)電示范項(xiàng)目采用了佳潔能近200臺(tái)閥門，這也是國(guó)內(nèi)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目較大規(guī)模采用國(guó)產(chǎn)熔鹽閥，為后續(xù)光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化開了個(gè)好頭。