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光热发电关键设备和组件的创新方向

2017-10-26 13:37| 发布者: wendy| 查看: 10642| 评论: 0|来自: CSPPLAZA

摘要: 近几年来,在应对全球气候变化的大背景下,作为多国重点支持发展的战略性新兴产业,光热发电在全球范围内迎来了又一波发展热潮,中国、南非、中东北非等新兴市场为光热发电行业发展注入了新的动力。 为尽快降低光 ...

       创新方向3:减少防护漆

       反射镜一般要镀上三层防护漆,常见的第一层保护漆是丙烯酸树脂层,第二层是醇酸树脂层,第三层是聚氨酯树脂层。如若能减少防护漆的层数同时不影响对反射镜的防护,可相对降低反射镜的成本。但目前尚无厂商公开发布在此领域的相关研发成果。

       创新方向4:微弧平面镜

       在实际应用中,为获得较好的聚光效果,平面镜也经常通过支架固定等方式形成一定的微弧。除了机械方式外,部分厂商已生产或正在开发“天然”的微弧反射镜,即生产出的成品即为微弧镜,而非后期安装时通过机械作用力产生。

        “天然”微弧镜的生产技术和工艺难度并不太高,也可以减少镜场安装时的工作量。但其产品生产流程较为复杂,成本一般要远高于普通平面镜。如果可以生产出低成本的微弧平面镜,将大大降低镜场的安装成本,提升聚焦精度。

       世界领先的玻璃生产商Guardian公司声称拥有微弧平面镜的生产技术和能力,但该公司内部人士也承认这种镜子的造价要高出一般的平面镜,具体价格可能要根据每个项目的具体要求来测算。

       国内厂商浙江大明玻璃有限公司也能够生产这种微弧镜,并在CSPPLAZA年会上多次展出该款反射镜。其宣称该款反射镜实际反射率可达95.5%以上,同时,复合式设计大大减轻了反射镜自重,相较传统反射镜自重减轻50%以上。


图:大明玻璃推出的超薄微弧平面反射镜

       创新方向5:减反射膜层

       减反射膜,又称增透膜,它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。因此,在玻璃反射镜前表面镀减反射膜层,则可降低前表面的反射率,增加透光率,使更多光到达反射层,从而增加反射率。

       这种技术面临的主要障碍仍是成本,增加膜层不应过多增加反射镜的成本,否则则不具推广价值。

       创新方向6:自洁净

       光热电站开发的自然环境一般较为恶劣,特别是在中国西部沙尘较大的地区,反射镜极易附着大量灰尘从而降低其反射率。但由于对镜面的的清洗耗时耗资,开发拥有自洁净功能的反射镜成为一大发展方向。Rioglass表示其一直在开展减轻镜面染污率的研究,Rioglass方面介绍称其开发的一种新的玻璃反射镜的抗污涂层(自清洁)已经被成功的集成在玻璃热弯钢化工艺中,即将推向市场。

       二、集热管篇

       集热管是太阳能热发电系统的核心组件之一。典型的集热管由带选择性吸收涂层的金属内管(不锈钢内管)、同心玻璃外管、波纹管等部件组成。槽式抛面镜或菲涅尔平面镜将太阳光反射聚焦至集热管上,加热其内部流动的工作介质,为蒸汽发生提供热源。

       目前使用最广泛的导热介质是导热油,但由于其使用温度的限制,该技术运行温度较低(最高400℃),发电效率相比塔式及碟式系统要低。随着熔盐槽式光热发电技术的发展和大开口槽式集热器的出现,对集热管的耐高温等性能也提出了更高要求。

       创新方向1:槽式熔盐集热管

       熔盐作为另一种广泛使用的工作介质,相比导热油,它的使用温度可达到550℃以上,可以直接进行储热,而且价格低,安全可靠,从而显著提高电站效率。

       2010年,意大利国家电力公司ENEL在西西里岛建成了全球第一个熔盐槽示范项目,2013年日本Chiyoda和阿基米德太阳能公司又在意大利合作建成了一个600米长的试验回路。去年10月正式投运的滨海光热阿克塞800米试验回路则是我国首个熔盐槽式试验项目。

熔盐集热管面临的技术难点有两个,一是需要耐高温涂层:目前的选择性吸收涂层在高温下运行易分解或脱落,稳定工作温度不超过400℃,这是槽式技术采用熔盐做传热介质的障碍之一,研发耐550℃高温的选择性吸收涂层为集热管技术的一个发展方向;二要增加耐腐蚀性,若采用熔盐做传热介质,其所含的氯离子等杂质将对金属内管造成腐蚀,需采用抗腐蚀的金属材料内管,或改进熔盐的成分,降低其腐蚀性。

       创新方向2:DSG集热管

       DSG直接蒸汽发生技术采用水直接产生蒸汽,可省去多级换热流程,其运行温度可以提高到450℃以上,系统效率和成本效益提升明显。DSG集热管面临的技术难题是需要承受更高的运行压力,选用导热油做传热介质对集热管造成的压力不高于4Mpa,但如果采用水做工质,则需要耐压在10Mpa以上,这对真空集热管的耐高温性能、承压能力及可靠性都提出了更高的要求。国内的兆阳光热采用的类菲涅尔DSG技术路线即对集热管提出了更高要求,为适用于其高温高压工况,为其生产的集热管用钢量极大,单根管重量高达70kg以上。

       创新方向3:更大尺寸的集热管

       光热发电系统的聚光比是指采光面积与吸收体面积的比值,聚光比越高,电站运行温度就越高,从而提高发电效率。因此,更大尺寸的不锈钢内管外径在单位长度内可传输更多热量,有效降低广场系统的整体投资。但仅仅只增大集热管的尺寸,其聚光比将相对减小,不易达到高温。因此,如果要增加集热管尺寸,反射镜系统的尺寸也需随之增大。

        目前国内外多家集热管厂商都推出了内径90MM等不同规格的大口径集热管,以满足创新型大开口集热器的配套需求。


图:龙腾光热在Solarpaces2015南非大会上首次发布并展出的90mm集热管


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