国产率90%！夜晚也能发电的太阳能！拥有万亿级市场

图源网络 | 阿克塞项目采用塔式聚光集热技术，使用国内首创的五边形巨蜥式定日镜，单块定日镜重约1.2吨，面积48平方米，总镜场面积达58万平方米。

2023年1月23日，国内在建最大规模塔式光热项目——甘肃阿克塞汇东新能源光热项目关键部件——11960面定日镜全部安装完成。

阿克塞汇东新能源项目是国内首批“光热+光伏”试点项目，总投资50.6亿元，总装机容量750MW，结合110MW光热发电与640MW光伏发电，为甘肃在建的最大“光热+光伏”项目。项目建成后，预计年发电量17亿千瓦时，将节约标煤50.7万吨，减排二氧化碳147万吨，对当地新能源发展与经济提升具有积极推动作用。

光热发电，也叫太阳能热发电，是一种创新且环保的发电技术，能在夜间持续供电。

它利用高精度智能定日镜实时追踪太阳，将阳光反射并聚焦于吸热器，将吸热器中的熔盐加热至560摄氏度以上高温。

随后，储存这些高温熔盐，并在需要发电时，通过热交换产生高温高压蒸汽，进而驱动汽轮发电机组进行发电。

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漫反射涂层技术助力光热发电技术升级

太阳能热发电根据收集太阳光装置的不同，主要可分为槽式、塔式、线性菲涅尔式和碟式-斯特林等几种技术路线。槽式和线性菲涅尔式属于线聚焦技术，它们通过反射镜将阳光聚焦到一条线上，加热工作介质以产生热能。而塔式和碟式则属于点聚焦技术，它们通过反射镜或透镜将阳光聚焦到一个点上，实现高浓度的热能聚集。这些技术路线各具特点，适用于不同的环境和应用场景。

根据国家太阳能光热联盟发布的《中国太阳能热发电行业蓝皮书2021》，在我国已建成的太阳能热发电系统中，塔式技术路线占比约60%，槽式技术路线占比28%，线菲约占12%。

阿克塞汇东新能源项目即使用的是塔式光热发电装备，其国产化率目前已达90%，但光学材料却完全依赖进口。

2024年1月23日，中科院兰州化物所高祥虎团队研发的SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层在阿克塞110MW塔式熔盐光热发电项目中成功应用。

SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层以无源制冷为核心理念。光束校准系统用于塔式太阳能镜场与吸热塔间，确保定日镜光束质量与跟踪校准精度。为确保图像采集准确，吸热塔目标区需具备漫反射特性。同时，漫反射涂层还需具备自制冷降温功能，以防止镜场聚光造成混凝土表面过热。

该涂层通过精确调控太阳光反射光谱（反射率高达97.5%）和中红外波段（2.5-16μm）发射谱（发射率达95.2%），实现了太阳能辐射反射，并增强了与周围环境和整个大气窗口之间的辐射传热。

该涂层不仅能有效为混凝土基材降温，还具备优异的漫反射、耐老化、耐磨、耐碱、耐水及与混凝土相容等特性。

2023年，SolarShot1108也在敦煌100MW塔式熔盐光热电站取得成功应用，西安热工研究院测试结果表明，相较国外产品，SolarShot1108的整体吸热率比国外产品提升约3.9%。

2024年，SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层还将在三峡恒基能脉瓜州全球首座2*50MW“双塔一机”风光热储一体化项目中使用。

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光热和光伏有何不同？

近年来，我国“可再生能源”发电行业呈现迅猛发展态势。据“国家能源局”统计，2022年全国风电、光伏新增装机总量跃升至1.2亿千瓦；发电量首次突破1万亿千瓦时大关，高达1.19万亿千瓦时，同比增长21.0%，占全社会用电量比重提升至13.8%。其中，光伏装机量增长尤为亮眼，达到8741万千瓦。

但在快速发展的同时，也存在诸多挑战。风电、光伏、水电等可再生能源发电会受季节、天气等多重因素制约，出现发电不稳定和间歇性等问题。可当区域发电量供大于求，电力不能及时并入电网并得到有效利用，又会引发“弃风”、“弃光”等现象，造成电力资源浪费问题。

在风电、光伏、生物质能等众多发电技术路线中，太阳能光热发电因其独特的功能特性——“发电储能、消纳调峰”——与光伏、风电互补，为“风光热”大型可再生能源基地的稳定送电和100%绿色发电提供了有效解决方案，成为可再生能源发电领域中最具应用前景的技术之一。

太阳能光热发电遵循“光能-热能-机械能-电能”的转换路径，它利用大规模的抛物面或碟形镜面阵列来集中收集太阳热能，然后通过换热装置用来产生蒸汽，进而驱动传统汽轮发电机进行发电。这种方式更直接地利用了太阳能，在转换过程中避免了多次能量形式的转换，从而提高了能量利用效率。

光伏发电则是一个多步骤的能量转换过程。首先，光子被转化成电子，随后这些电子被存储在化学电池中。之后，化学电池中的直流电需要进一步转化为交流电，才能为房屋和电网供电。这一过程的每个转换环节都会伴随着能量损失，这意味着从原始的光能到最终的电能，会有相当一部分的能量被浪费。

光伏发电既适合大规模集中式发电，也适用于家庭屋顶等分布式场景，灵活便捷。而光热发电目前主要是集中式，适合在光照充足、地势开阔的地区建设。

图源网络 | 光热发电

光伏发电受天气影响较大，供电不稳定，传统锂电池储能方式价格昂贵且存在安全隐患。而太阳能光热发电技术则避免了高成本的硅晶光电转换，通过储存多余热能，在晚间或阴雨天释放，实现24小时稳定发电，且储能成本低廉、环保清洁。

但从技术发展水平上看，常规光伏发电技术在我国已成熟稳定，而光热发电虽在国外早有应用，但在我国仍处于技术创新与持续改进阶段。

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中国光热发电：撬动的万亿级市场

据最新统计数据显示，“十四五”期间，我国光热发电的新增开工规模每年高达300万千瓦。国际能源署（IEA）预测称，到2030年，中国的光热发电装机容量将达到29GW，到2040年将翻一番至88GW，并预计在2050年进一步增长至118GW。这表明，中国有望成为继美国、中东、印度、非洲之后的全球第四大光热发电市场。由此可见，光热发电的万亿级市场才刚刚开始崭露头角。

尽管光热发电市场展现出巨大的潜力，但事实上，截至2021年底，我国光热发电的实际装机容量仍相对较小，且分布相对集中，相较于光伏2021年装机量的306GW，仅约为59万千瓦，共涉及12个项目：重点分布在甘肃（21万千瓦）、青海（21万千瓦）、内蒙古（10万千瓦）以及新疆（5万千瓦），其他省份约占2万千瓦。关键词：水性色浆，涂料色浆，纺织色浆，UV，通用色浆，轻防腐色浆，木器漆色浆，乳胶色浆

我们再来看看国内现有的光热电站。 

甘肃的亚洲第一熔岩塔式光热发电站，投资高达16亿元，被誉为现实版的“光棱塔”。占地20平方公里，由超过2万块反光镜构成，总反射面积达到140多万平方米。

新疆熔岩塔式光热发电站总投资16亿，建有14500面巨蜥式定日镜和181米高的聚光塔，实现24小时稳定发电，年发电量达1.98亿度。 

首航高科计划在酒泉投资100亿至110亿，建设包含200MW光热、800MW风电和520MW光伏的多能互补新能源项目。此外，新疆第二批市场化并网新能源项目清单中我们也看到有包含135千瓦时的光热发电项目。

光热发电若想要在未来几十年内实现大规模增长，仍需要进一步的技术升级、市场培育和政策支持。而光学材料的进一步国产化和技术水平的持续提升，亦对光热发电市场的增长至关重要。

但不可否认的是，光热发电作为储能的重要形式，与风电、光伏可以协同互补，对保障国家电力稳定输出、提升可再生能源占比具有重要意义。其潜力巨大，未来发展值得期待。

而谁将成为光热发电领域的佼佼者，谁又能在这万亿级市场掘金，还需时间的见证。

编辑整理：Ella

排版设计：Cathy

#参考信息来源：

太阳能光热产业技术创新战略联盟：《槽式和塔式太阳能热发电技术路线对比》

中国科学院兰州化物所：《兰州化物所辐射制冷漫反射涂层技术在110MW塔式熔盐光热电站获应用》

科技日报：《国内在建规模最大塔式光热项目关键部件安装完成》