兰州化物所在沙戈荒大基地能源材料研发领域取得系列突破

兰州化物所在沙戈荒大基地能源材料研发领域取得系列突破

为“十五五”新型能源体系建设提供重要科技支撑

三峡恒基能脉瓜州2×50兆瓦全球首座“双塔一机”项目（兰州化物所供图）

　　2026年3月13日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》正式发布，首次将“能源强国”写入五年规划。《纲要》部署了109项重大工程，其中包括沙戈荒新能源基地及重点行业领域节能降碳。“十四五”期间，依托中国科学院兰州化学物理研究所的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，在光热发电先进光学材料及熔盐吸热器制造等方面开展系统性研究，取得多项关键技术突破，为“十五五”新型能源体系建设提供重要科技支撑。

　　为塔式光热发电打造“中国芯”

　　兰州化物所高祥虎研究团队针对塔式光热发电的“心脏”——熔盐吸热器存在的短板，从关键材料、核心技术、吸热器国产化制造及产业化应用出发，构建全产业创新链条；创制了纳米高熵光谱选择性太阳能吸收涂层，吸热效率提升3.9%，实现国产替代进口；突破吸热器管屏涂层定制涂装、高空原位太阳能聚光固化关键技术，填补行业空白；首次建立吸收涂层在现役大型光热电站高空原位热效能评价方法，填补国内外空白；突破吸热器结构设计、工艺制造及能效评估关键技术，实现吸热器国产化自主可控制造，为光热发电行业打造“中国芯”。

　　技术成果已在敦煌100兆瓦、阿克塞110兆瓦、瓜州2×50兆瓦等多座光热电站实现规模应用，显著提升我国光热发电核心装备的自主化水平。研究成果《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》荣获2025年甘肃省科技进步一等奖。

　　技术应用使千兆瓦机组 年节煤1.5万吨

　　在火力发电领域，燃煤成本占发电总成本的70%-80%，燃用低价准东高碱煤已成为调峰火电及常规煤电盈利的重要路径。然而，高碱煤中碱金属及氯、硫元素含量高，燃烧过程中易引发锅炉受热面结焦、高温腐蚀等问题。

　　针对上述难题，高祥虎团队研发了纳米高熵防护与节能增效陶瓷涂层，突破了陶瓷材料防结焦、耐高温腐蚀、红外增效、高导热率、热膨胀系数可调等关键技术。经西安热工研究院测试，该技术可使炉内有效吸热量平均提升5.19%，供电煤耗降低1.5克/千瓦时。按1000兆瓦机组测算，每年节煤1.5万吨，减排二氧化碳3.4万吨。

　　该技术已在甘肃电投常乐发电有限责任公司1000兆瓦超临界机组完成工程验证及示范应用。“十五五”期间，项目成果将辐射推广至新疆、青海、内蒙古、贵州等省区。

　　高性能辐射制冷涂层 “护航”大型储能设备

　　针对沙戈荒能源装备温度高、散热难、能耗高等问题，高祥虎团队开发了高性能辐射制冷涂层，实现大型储能设备的有效降温和动态辐射热调控。该技术已在中国绿发青海格尔木大规模电化学储能电站进行了2年示范应用。

　　在塔式光热发电系统中，团队研发的辐射制冷高温涂层和漫反射涂层可精确调控太阳光反射光谱（反射率97.5%）和2.5-16微米的中红外波段发射谱（发射率95.2%），从而实现基材的有效降温，保护吸热器安全。该技术已在国内阿克塞110兆瓦、格尔木100兆瓦、共和100兆瓦等10余座光热电站应用。

　　沙戈荒地区典型沙尘好比“微型玻璃刀”，在高速气流冲击下可造成叶片微切削，沙尘磨损与紫外线、温差、盐雾等协同作用，加速复合材料老化。针对此问题，团队研发了叶片前缘保护复合弹性涂层，满足我国西北地区风电叶片高耐磨需求。同时发展了风电叶片涂层高空原位修复技术，极大降低了运维成本。研究成果已在国内某风电场完成4年的示范应用。

　　高祥虎表示，团队将继续深耕该领域关键材料和核心技术开发，实现基础研究和产业化应用的全链条贯通，推动科技创新和产业创新深度融合。

　　记者 何燕