新甘肃客户端兰州讯(新甘肃·甘肃日报记者 吴涵)助力“生态短板”,变身“能源高地”。近年来,中国科学院兰州化学物理研究所在光热发电先进光学材料及熔盐吸热器制造、大型调峰火电机组节能增效、能源设施热管理、风电叶片防护与延寿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。
在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上,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。技术成果已在敦煌100MW、阿克塞110MW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。研究成果获2025年甘肃省科技进步奖一等奖。

敦煌首航100MW光热电站。(本文图片由中国科学院兰州化学物理研究所提供)
在火力发电领域,研究团队针对高碱煤燃烧过程中易引发锅炉受热面结焦、高温腐蚀、爆管、煤耗高、热效率低等问题,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%,排烟温度降低4.5℃,灰渣物理热损失降低0.21%,锅炉热效率提升0.46%。该技术已在甘肃电投常乐发电有限责任公司1000MW超超临界机组完成工程验证及示范应用。运行结果表明,喷涂区域无明显结焦及高温腐蚀现象,显著提升机组煤种适应性与运行可靠性。
甘肃电投常乐发电有限责任公司6×1000 MW超超临界机组。
针对沙戈荒能源装备温度高、散热难、能耗高等问题,研究团队基于无源制冷,构建太阳-外太空-地球能源利用体系,开发了系列高性能辐射制冷涂层,实现大型能源设备的有效降温和动态辐射热调控。团队研发的辐射制冷涂层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%,显著提升了系统运行安全性与能效水平。
针对风电叶片在沙戈荒地区老化较快的问题,团队研发了叶片前缘保护复合弹性涂层,耐磨,耐紫外老化性能优异、长寿命、可靠性强、多功能复合、实现防护与提质增效耦合,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。
兰州化物所研究员高祥虎告诉记者,面向“十五五”,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。