电动推杆在光热塔式发电行业应用浅析

摘要：近年来，在“双碳”战略目标指引下，国家相继出台能源政策，加快推进能源转型步伐，光热发电已成为能源结构转型的重要方向。电动推杆是光热塔式发电精准逐日的核心执行机构，应用需求大，技术要求高。本文针对塔式发电行业电动推杆的技术要求和特点，在国家政策的扶持下，对电动推杆应用前景进行了分析。

关键词：光热发电、电动推杆、应用前景

一、光热发电介绍

光热发电有塔式光热发电、槽式光热发电、蝶式光热发电和线性菲涅尔式光热发电四种发电方式。其中，应用最多的是塔式光热发电和槽式光热发电电站。在中国市场，塔式发电是主流技术，已建成项目中，塔式占比约63%，槽式占比约25%，菲涅耳式占比约12%，碟式几乎没有。

槽式光热发电系统结构简单，技术也较为成熟，可以实现较大规模的热发系统，但其聚光比小，系统工作温度相对较低。

菲涅耳式光热发电由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的水蒸气热品质不高，使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右，但由于系统结构简单、直接使用导热介质产生蒸汽等特点，其建设和维护成本也相对较低。

碟式光热发电系统聚光比大，工作温度高，系统效率高，机构紧凑，安装方便，更适合于分布式能源系统，但其核心部件斯特林发动机技术难度较大。

塔式光热发电是一种通过定日镜阵列将太阳光反射至塔顶接收器实现光热转换的发电技术。光热发电是指利用不同类型的聚光装置，将太阳辐射能转化为热能，然后通过常规的热机或其他发电技术将其转换成电能的技术。由于这一发电方式要求高温，对太阳光斑聚焦有较高要求，需用上万面追日镜。

图1:太阳能塔式发电电动推杆应用

二、电动推杆用途

电动推杆又称电动执行器、电动缸，原理是通过控制系统将指令传达至机械结构，将电机的旋转运动转换为活塞杆的直线运动，从而达到推拉、升降重物的效果。由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、活塞杆、外壳及蜗轮蜗杆、感应开关等组成，是众多行业核心动作执行部件，能应用到众多智能终端领域。除塔式光热发电外，还能应用到医疗床和护理床的电动调节、智能沙发腿靠伸出和收回、人形机器人关节动作等。塔式光热发电中，电动推杆主要进行追日镜的倾斜和转向，自动跟踪太阳同步，实现追日镜精准转角控制，直接提升光热转换效率；其结构简洁、免维护特性降低运维成本和停机风险；同时替代传统液压系统，减少泄露污染并降低噪声，符合绿色制造要求。

图2：电动推杆原理结构图

三、光热塔式发电行业电动推杆技术特性

用于光热塔式发电的电动推杆，是一款为极端户外环境定制的高精度、高可靠、长寿命工业级线性执行器。其技术特性的核心在于在严酷的自然条件下，实现稳定、精确、可靠的机械驱动，保障整个光热电站高效、安全运行。在光热发电站中，推杆将来自控制系统的电信号，转换为精确的直线机械运动，推动定日镜旋转。其技术特性如下。

极端环境适应性与超长寿命：设计寿命达25年以上，采用三级密封结构和特种润滑，平均无故障时间（MTBF）超过10万小时。

高防护等级：极高的IP防护等级（通常IP66以上），以抵御风沙、雨水、盐雾、凝露的常年侵蚀。

宽温域工作：工作温度范围极宽，需在沙漠地区-40℃至+65℃的极端气温下稳定运行，内部润滑、密封和电子元件需特殊设计。

抗风载与抗冲击：能承受并推动巨型镜面在强风（包括阵风）载荷下的高精度运动。

低回差：推杆内部的机械传动（如丝杠、齿轮副）需采用合理的间隙，尽可能消除因风振等导致的镜面抖动和定位误差。

高可靠性与免维护性：要求与电站同寿命（通常25年以上），维护窗口极少；采用终生密封设计和长寿命特种润滑脂，防止沙尘进入导致磨损和润滑失效。

高传动效率：电机通常采用高能效永磁同步电机或直流无刷电机，在待机或维持位置时功耗极低；传动和润滑系统也需要考虑高效传动特性。

安全自锁：传动机构具备机械自锁能力（如蜗轮蜗杆或自锁丝杠），在断电时能牢牢锁死位置，防止镜面因自重或风力失控转动，造成安全事故或光斑散焦。

四、国家政策支持

近年来，国家陆续出台了《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》、《2024年能源监管工作要点》、《关于开展第四批智能光伏试点示范活动的通知》、《电子信息制造业2023-2024年稳增长行动方案》、《关于促进退役风电、光伏设备循环利用的指导意见》、《关于推动能源电子产业发展的指导意见》等多项政策，推动太阳能发电行业发展，优化我国电网和电源布局，促进电力工业协调发展。太阳能追踪系统作为太阳能发电的核心组成部分，同样受政策利好，行业有望蓬勃发展。具体政策如下：

表1：我国太阳能发电行业相关政策一览表

五、市场前景预测

2025年12月23日，国家发改委、国家能源局联合发布的《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》提出总体目标：积极推进光热发电项目建设，不断拓展光热发电开发利用新场景，保障光热发电规模化发展。到2030年，光热发电总装机规模力争达到1500万千瓦左右。

截止2025年10月，中国光热发电在运装机规模162万千瓦，在建装机规模为310万千瓦，根据《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》推算，“十五五”期间年均光热装机规模为（1500-162-310）/5=205.6万千瓦，约21个100MW光热项目，按照每年21个100MW热发电项目,塔式占比63%，每100MW，配置50万㎡镜面，每个镜面30-50㎡(以40㎡测算)，一个镜面配置两个电动推杆，推杆单价1500元，市场容量约为1500×2×500000/40×21×63%≈4.96亿元。

六、结语

通过对光热塔式发电行业电动推杆的技术特性、市场前景综合进行分析，光热电动推杆符合国家绿色发展理念，有较高技术门槛，有广阔的市场前景。在国家相关能源政策支持下，光热发电即将迎来市场喷发期，建议开展光热电动推杆专项技术研究，解决瓶颈技术，积极获取市场订单，发挥市场规模效应。