中国科学院电工研究所八达岭太阳能热发电实验科普基地位于北京市延庆区八达岭镇大浮坨村西,京藏、京张、延崇高速的交汇点。基地于2009年正式启动建设,2012年塔式太阳能热发电站正式发电,总占地面积约300亩。依托国家863、973、国家科技支撑计划、自然科学基金、中国科学院、北京市科委、国家电网公司、欧盟FP7项目等技术科学重大项目,建成以太阳能热发电关键部件、集成技术、运行技术、关键装备与材料检测、人员培训、科普等集太阳能热发电科学技术研究与科普教育为一体的世界一流的太阳能热发电研究基地。
2012年,基地建成我国首座MW级塔式太阳能热发电实验示范电站,完成了基于直接过热蒸汽工质塔式太阳能热发电全系统测试,过热蒸汽参数400℃,2.8MPa。塔式太阳能热发电系统由定日镜场、吸热岛、蓄热岛和发电岛等组成。系统镜场由100面定日镜构成,总镜面面积10000 m2,定日镜以太阳能吸热塔吸热器采光口为中心,自南向北呈扇形分布。吸热塔高118米,设计有三个吸热窗口,可以进行不同类型吸热器实验与测试工作,目前正在进行国家重点研发计划陶瓷颗粒吸热器和发电系统的研制。
2017年,基地建成MW级槽式太阳能热发电实验示范系统,示范系统由槽式集热场、导热油/蒸汽发生系统、常规岛等构成。槽式集热场由3个导热油回路并联组成,单回路长度600 m,采用东西布置和南北布置两种设计,集热器总面积10368m2;槽式集热器采用了扭矩管和扭矩框等不同的钢结构设计,反射镜、真空集热管和测试控制系统分别进行了多种产品选型与设计,示范系统对不同布置方案、关键材料和关键部件进行长期运行的对比性测试研究,并为塔-槽联合循环等测试与对比奠定了基础。
2019年,建成2个500m3太阳能跨季节储热水体和配套的充热设施及全套的数采和分析系统,可为跨季节储热水体提供多手段的技术研究。
“十一五”以来,先后开展了直接饱和蒸汽介质、联苯导热油、硅油、熔融盐介质、空气介质、颗粒介质等多种不同吸/传热工质的4代太阳能热发电技术核心装备研发。
根据产业发展和科学研究需求,基地先后建成了风洞装备气动力学测试平台、光学测试平台、储热/传热材料与系统性能测试平台、材料抗老化性测试平台、槽式集热器及真空管系统能稳态热性能测试平台、中低温集热器热性能测试平台、太阳炉大聚光比高温测试平台、太阳能模拟器、反射面精度测试台、定日镜跟踪准确度测试仪、槽式反射镜精度在线测量仪等,建成了较为完备的太阳能热发电与热利用研究手段,可提供太阳能热发电与热利用基础研究和装备测试实验平台。
同时八达岭太阳能热发电实验基地作为太阳能热发电实验科普基地,是北京市中小学生社会大课堂资源单位和北京市科普基地单位。可进行参观和研学项目包括:(1)太阳能热发电技术讲座,科研人员通过科普讲座,学习太阳能热发电技术的基本概念和系统原理;通过沙盘和声光电技术,介绍太阳能的发展;(2)太阳能光热科考路,通过走进定日镜场、走近槽式集热器、近距离观摩光热电站的运行控制,了解太阳能光热电站相关知识;(3)太阳能光热利用实验课题,依托基地已有实验装置,通过理论学习和实验操作,学习太阳能聚光器跟踪聚焦、学习反射镜和集热管等关键部件的性能检测,学习聚光、吸热、传热、储热和发电的系统运行及原理。
每年定期开展公众科普活动,组织大学生课题实习活动、高中生科学实践活动、中小学生暑期节能环保夏令营活动、科普进社区等活动,深受大家的欢迎。
图1 塔式太阳能热发电站全景图