科技日报记者 颉满斌
4月14日，中国科学院兰州化学物理研究所召开“沙戈荒大基地能源材料研发与示范应用”成果通报会，会上发布了塔式光热发电高熵太阳能吸收材料及吸热器国产化制造关键技术、大型调峰火电防结焦、耐高温腐蚀及节能增效关键技术、沙戈荒大基地能源装备热管理技术、风电叶片防护与延寿关键技术等四项技术成果。
兰州化物所高祥虎研究员表示，“十四五”期间，甘肃省节能与储能材料重点实验室聚焦沙戈荒新能源基地关键材料与技术瓶颈，在光热发电、调峰火电、能源设施热管理、风电叶片防护等方面开展系统性研究，取得多项关键技术突破，实现基础研究到产业化应用的全链条贯通。
针对塔式光热发电核心装备熔盐吸热器存在的短板，高祥虎及其团队攻克塔式光热发电高熵太阳能吸收材料及吸热器国产化制造关键技术。该技术创制出纳米高熵光谱选择性太阳能吸收涂层，吸热效率提升3.9%，突破吸热器管屏定制涂装与高空原位聚光固化工艺，建立起现役电站高空原位热效能评价方法，掌握吸热器结构设计、工艺制造及能效评估关键技术，实现吸热器全面国产替代与自主可控。
“目前，该成果已在敦煌100MW、阿克塞110MW、瓜州2×50MW等多座光热电站实现规模化应用，大幅提升了我国光热发电装备的自主化水平。”高祥虎在会议上介绍。
在火电领域，大型调峰火电防结焦、耐高温腐蚀及节能增效关键技术取得重大进展。针对大型调峰机组锅炉受热面结焦与高温腐蚀等行业难题，团队以纳米高熵防护与节能增效陶瓷涂层为核心，突破了传统材料在防结焦、耐腐蚀、红外增效及热膨胀系数可调等方面的性能瓶颈。该技术可使炉内有效吸热量平均提升5.19%，锅炉热效率提升0.46%，供电煤耗降低1.5g/kWh。
“该技术已在全国百万千瓦机组装机规模最大的燃调峰火电—甘肃电投常乐发电公司1000MW超超临界机组完成示范应用。”高祥虎说，“运行结果表明，涂层区域无明显结焦及腐蚀现象，显著提升了机组煤种适应性与运行可靠性。”
面向“沙戈荒”大基地极端环境下的能源装备热管理难题，团队基于无源制冷理念，开发出系列高性能辐射制冷涂层，在电化学储能系统与塔式光热电站双赛道取得突破。
在电化学储能系统中，辐射制冷涂层解决了大型储能设备散热难、能耗高的痛点，已在中国绿发青海格尔木大规模电化学储能电站进行了两年示范应用，该技术可使集装箱表面温度降低约15—30℃，日均空调制冷能耗降低10%—15%，有效提升了系统运行安全性与能效水平。
在塔式光热发电系统中，团队研发出辐射制冷高温涂层与辐射制冷漫反射涂层，其可精确调控太阳光反射光谱与2.5—16μm的中红外波段发射谱，且兼具优异的抗热震、耐紫外老化、耐磨、耐水等特点，能够在极端环境中长期稳定运行。
目前该技术已在阿克塞、格尔木、共和等10余座光热电站应用，有效保障了能源设施安全。
在风电领域，风电叶片防护与延寿关键技术取得重要突破。高祥虎团队针对“沙戈荒”地区风电叶片易受沙尘微切削及多重外力因素协同作用加速老化的问题，研发出叶片前缘保护复合弹性涂层，具备高耐磨、耐紫外老化与提质增效的耦合等特征。同时，团队还发展了风电叶片涂层高空原位修复技术，大幅降低了恶劣环境下的运维成本。
高祥虎表示：“‘十五五’期间，甘肃省节能与储能材料重点实验室将深耕沙戈荒新能源基地建设及工业领域节能降碳，围绕电站关键材料的重大科学问题和共性关键技术开展基础应用研究及示范应用，为能源新质生产力的发展提供科技支撑。”
“百万平方公里的沙漠戈壁，正在从‘生态短板’变身‘能源高地’。”高祥虎表示。这一系列关键技术的突破与落地，正为我国能源装备抵御极端环境筑牢“安全底座”，为产业效能跃升注入强劲的科技动能。
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