2025年10月30日(星期四)下午,是中国科学院大学(简称“国科大”)工程科学学院《太阳能热发电技术》课程本学期的第三次外出实习课,本次实习课由郭明焕老师负责组织,在太阳能光热联盟理事长/中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会主任委员所在的单位——中国科学院电工研究所北京延庆八达岭太阳能热发电实验电站开展。
12点30分,56个上课同学在国科大雁栖湖校区西区图书馆前集合,分两组,乘坐大小两辆大巴车,向太阳能热发电实验电站出发。
实验电站在八达岭镇大浮坨村路西,四周是八达岭山脉,电站的118米白色水泥太阳塔,秀美又庄重,是延庆区地标性的高塔,与蜿蜒雄伟的八达岭古长城相望,为此从京礼高速路出口到太阳塔的路命名为太阳塔路,实验电站的位置是太阳塔路5号。高耸的太阳塔的北方,是延庆区最高山峰—海坨山,因此有中央媒体称电站的太阳塔为海坨塔,高峰对高塔,也应景。
经过1个半小时的车程,下午2点,两个大巴车准时到达实验电站,风和日丽,暖洋洋的,难得的好天气,最适合登塔观光。
实验电站正好晴天,为珍惜本学期最后一次外出实习机会,实习课不再分组,郭明焕老师紧凑安排实习内容。首先在电站门口合影,佩戴安全帽后大家在太阳塔前的草坪上合影留念,接着是盼望中的登塔观光,参观塔内新能源科普展厅和园区内1号实验室,聚光场巡游观摩,操作运行教学用20㎡H型定日镜、多碟式高倍聚光器、多功能双轴太阳跟踪器,观摩二次反射式高倍聚光太阳炉,再走康庄大道,最后观摩在研的国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项“CPC聚光式太阳能界面蒸发海水淡化系统关键技术研究”的示范系统和国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项“宽波段平面超表面太阳能聚光器及其集热系统”的聚光集热性能实验系统。

电站门口合影(助教滕振宇摄)

太阳塔前的草坪上合影(助教滕振宇摄)

面向太阳塔在草坪上合影(助教滕振宇摄)

太阳塔顶平台上合影(助教滕振宇摄)
在太阳塔顶观光,同学们非常兴奋,大家分批有序乘电梯到达14层,再踩着遍地臭虫的楼梯,上到塔式平台,味儿是不太好,但心情无限好。这也是塔顶观光人数最多创纪录的一次,合影中郭明焕老师有幸站在前排的中间位置,头顶的每个奥运五环重60吨,总共300吨的冬奥会五环标志,近看满眼的震撼感。
照片中远处是绵延起伏的八达岭山脉,塔下西边就是八达岭机场,宽阔的停机坪,平直宽阔的机场跑道,各式小飞机,正在进行的跳伞和滑翔表演,让同学们大饱眼福。塔的西北边是兵营靶场,扶梯观望,士兵们在操练。塔的北边,近处有高铁支线东西穿过,远处是有名的海坨山,北京市第二高峰,东北远处可见延庆县城。塔的东边是京礼高速公路和环形高速路出口。在塔顶平台的北部俯瞰,尽览电站聚光场全景。

在太阳塔顶俯瞰聚光场

1号实验室内氙灯太阳模拟器和聚光加热式水泥熟料煅烧实验台

多功能双轴太阳跟踪器
多功能双轴太阳跟踪器有5种跟踪模式:碟式双轴跟踪,固定采光面跟踪,槽式聚光器水平单轴俯仰跟踪、竖直单轴方位跟踪、固定横向入射角和纵向入射角的双轴跟踪,以及定日镜双轴跟踪。

用于操作实习的20㎡H型定日镜

同学们在各式聚光镜前观摩、实操和讨论

实验中的二次反射高倍聚光太阳炉,背景的太阳塔以及中间绿色临建房边上的多碟式聚光器
实习课上,正逢研究生陈兆茹在准备太阳炉加热的钙循环(CaCO₃/CaO)热化学实验,反应器处理固体颗粒(CaO/CaCO₃)和CO₂气体,测试集热性能和分析气体成分。陈兆茹为同学们演示了反应器的升降,升降台主要由固定支架、活动平台、升降液压杆、复杂滑轮组、链条和钢丝绳等组成,同学们饶有兴趣,就链条传动的齿轮是定滑轮还是动滑轮起了争论,有人愿意打赌5元钱,认为是定滑轮,有人愿意打赌100元,认为是动滑轮,到底是动滑轮还是定滑轮呢?看着有点儿反直觉。

太阳炉反应器升降台的链条齿轮以及下方的钢丝绳滑轮是定滑轮还是动滑轮?

同学们观摩施工中的CPC聚光式太阳能界面蒸发海水淡化系统
同学们在郭明焕老师的带领下,观摩了施工中的超表面太阳能聚光器集热系统和CPC聚光式太阳能界面蒸发海水淡化系统,踩过跨季储热水体松软又结实的浮体顶盖,开始向实验电站的门口走去,要去大巴车集合了,返程的时间要到了。
沿途看着实验电站牧场中的牛群,郭明焕老师不自然地吟出打油诗:“镜场一片草,养牛草一片,黄牛身上白,白牛身上花。” 有同学说“身上花”不押韵,不如“身上黑” 好。的确,黑牛犊的身上是白花,于是改成:“镜场一片草,养牛草一片,黄牛身上白,白牛身上黑。” 这一改,引得大家哄笑,白牛腿上黑,黑牛身上白,黑白花色,谁说它是白牛还是黑牛?
两辆大巴车即将返程出发,同学们带着实验电站深秋的景色记忆,相互讨论着今天的实习课,实习课的切身体验,是课堂教学的深化和延拓。今天的实习课结束了,望着落山的红日,授课老师也在总结教学过程,思考如何进一步改进教学实践,让同学们不白学一回。

授课老师回程走路中拍到树林空隙中的红色落日,映着红霞