前言

我国西北沙漠、戈壁、荒漠组成的 “沙戈荒” 区域，已成为国家清洁能源战略的核心阵地，光伏、风电、光热、调峰火电多能互补，撑起新型电力系统的重要支点。但极端高温、强腐蚀、大温差、强风沙的恶劣环境，让能源装备长期面临运行损耗大、安全风险高、运维成本高的难题。

中国科学院兰州化学物理研究所高祥虎团队扎根工程一线，紧扣 “沙戈荒” 能源装备真实需求，历经数年攻坚，成功研发四大特种涂层技术，为火电、储能、光热、风电装备量身定制 “防护铠甲”，以材料创新破解极端环境运维瓶颈，为国家能源绿色转型筑牢根基。

一、火电防护铠甲：破解高碱煤腐蚀结焦顽疾

火电机组是新能源并网的“调峰压舱石”，为控制成本，电厂大量使用新疆准东高碱煤，但该煤种燃烧易引发炉膛结焦、高温腐蚀，甚至爆管，一次非计划停机损失超千万元。

传统防护涂层导热率低、易随热胀冷缩剥落，无法适配调峰机组。团队针对性研发纳米高熵陶瓷涂层，集防结焦、耐高温腐蚀、高导热于一体，既守护炉膛安全，又不影响发电效率。

经权威测试，该涂层可使1000兆瓦机组锅炉热效率提升0.46%，年节煤1.5万吨、减排二氧化碳3.4万吨。目前已在全国最大百万千瓦调峰电厂 —— 甘肃常乐电厂稳定运行3年，无明显结焦、腐蚀隐患，“十五五”期间将全面推广至新疆、青海、内蒙古等西北省区。

二、储能降温铠甲：零能耗辐射制冷守护安全

“沙戈荒” 地区盛夏光照极强，储能集装箱表面温度可达90℃，高温不仅降低设备效率，还会加剧电池热失控风险，传统空调降温能耗高、效果有限。

团队依托光谱学原理，颠覆传统制冷思路，研发零能耗辐射制冷涂层：可反射大部分太阳光，同时通过大气窗口向太空辐射散热，全程无需额外耗能。

在青海格尔木电化学储能电站示范应用两年，储能集装箱降温15—30℃，空调制冷能耗降低10%—15%；该技术还首次应用于光热电站吸热塔，实现局部降温150—250℃，有效保护核心电子器，填补国内外高温辐射制冷应用空白。

三、光热助攻铠甲：国产化涂层替换“中国芯”

光热电站吸热器是光能转热能的 “心脏”，其表面高温吸热涂层长期依赖进口，成为产业发展短板。

团队自主创制纳米高熵光谱选择性太阳能吸收涂层，在敦煌百兆瓦塔式熔盐光热电站测试中，吸热效率提升3.9%，性能全面超越国外同类产品。同时突破高空原位聚光固化、热性能评价等关键技术，实现吸热器材料、装备、系统全链条国产化。

截至目前，该成果已在甘肃、新疆、青海等 12 座光热电站落地应用，装机规模突破1吉瓦，荣获 2025 年度甘肃省科技进步奖一等奖，彻底打破国外技术垄断。

四、风电耐蚀铠甲：抗风沙耐紫外守护叶片

戈壁强风沙、强紫外线持续侵蚀风电叶片，易导致涂层粉化、脱落，降低发电效率、增加运维成本。

团队研发高耐磨、抗冲蚀、耐紫外老化多功能复合材料涂层，配套百米高空叶片原位快速修复技术，大幅减轻叶片磨损，延长维护周期，有效降低 “沙戈荒” 风电场长期运维成本。

扎根一线攻关：以工程需求倒逼技术创新

这支青年团队的“实验室”不在楼宇内，而在高温炉膛、戈壁高空、电厂检修天窗期。为抢抓作业窗口，团队常凌晨 2 点进入现场，连续工作至清晨；在狭小危险的炉膛内，顶着恶劣环境完成试验，用工程现场的真实痛点定义研发方向，摒弃“闭门造车”，确保每一项技术都能落地实用。

团队还创新 “常乐范式” 产学研合作模式”，与企业风险共担、数据共联、迭代共进，打通 “需求 — 研发 — 应用 — 优化” 闭环，实现成果从实验室到工程现场的快速转化。

面向“十五五”，团队将聚焦高碱煤高效利用、极端工况材料稳定性等核心问题持续攻关。从火电炉膛到光热吸热塔，从储能电站到戈壁风机，兰化所团队以硬核 “中国铠甲” 守护大国重器，为“沙戈荒” 清洁能源基地安全、高效、低碳运行，注入源源不断的材料科技力量。

（来源参考：光明日报、人民日报）