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圖：濱海光熱阿克(ke)塞800米熔鹽槽項目(mu)采用(yong)超(chao)薄反射(she)鏡

圖：大明玻璃推出的超薄微弧平面反射鏡

2010年，意大利國家電力公司ENEL在西西里島建成了全球第一個熔鹽槽示范項目，2013年日本Chiyoda和阿基米德太陽能公司又在意大利合作建成了一個600米長的試驗回路。去年10月正式投運的濱海光熱阿克塞800米試驗回路則是我國首個熔鹽槽式試驗項目。

熔(rong)鹽(yan)(yan)集(ji)熱(re)管面臨(lin)的(de)(de)(de)技術(shu)難點有兩個，一(yi)是需要耐(nai)高(gao)溫涂層(ceng)(ceng)：目前的(de)(de)(de)選擇性(xing)吸收(shou)涂層(ceng)(ceng)在高(gao)溫下運行易分解或脫(tuo)落(luo)，穩定(ding)工作(zuo)溫度不超過400℃，這是槽式(shi)技術(shu)采用熔(rong)鹽(yan)(yan)做(zuo)傳熱(re)介質的(de)(de)(de)障礙之一(yi)，研發耐(nai)550℃高(gao)溫的(de)(de)(de)選擇性(xing)吸收(shou)涂層(ceng)(ceng)為集(ji)熱(re)管技術(shu)的(de)(de)(de)一(yi)個發展方向；二要增加耐(nai)腐蝕性(xing)，若(ruo)采用熔(rong)鹽(yan)(yan)做(zuo)傳熱(re)介質，其(qi)所含的(de)(de)(de)氯(lv)離子(zi)等(deng)雜(za)質將對金(jin)(jin)屬內管造成腐蝕，需采用抗(kang)腐蝕的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬材料內管，或改進熔(rong)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)成分，降低其(qi)腐蝕性(xing)。

創新方向2：DSG集熱管

DSG直接蒸汽發生(sheng)技術采用(yong)(yong)水直接產生(sheng)蒸汽，可(ke)(ke)(ke)省(sheng)去(qu)多級換熱(re)(re)(re)流程，其(qi)(qi)運行(xing)溫度可(ke)(ke)(ke)以(yi)提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)到450℃以(yi)上(shang)，系統效率和成(cheng)本效益提升明顯(xian)。DSG集熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)面臨的(de)(de)技術難題是需要(yao)承受更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)運行(xing)壓(ya)力，選用(yong)(yong)導熱(re)(re)(re)油做傳熱(re)(re)(re)介質(zhi)對集熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)造成(cheng)的(de)(de)壓(ya)力不高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)于4Mpa，但如果采用(yong)(yong)水做工質(zhi)，則需要(yao)耐壓(ya)在(zai)10Mpa以(yi)上(shang)，這(zhe)對真(zhen)空集熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)的(de)(de)耐高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫性能(neng)(neng)、承壓(ya)能(neng)(neng)力及可(ke)(ke)(ke)靠性都提出了更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)要(yao)求。國內的(de)(de)兆陽(yang)光(guang)熱(re)(re)(re)采用(yong)(yong)的(de)(de)類菲(fei)涅爾DSG技術路線即對集熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)提出了更(geng)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)要(yao)求，為(wei)適用(yong)(yong)于其(qi)(qi)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)工況，為(wei)其(qi)(qi)生(sheng)產的(de)(de)集熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)用(yong)(yong)鋼(gang)量極(ji)大(da)，單根管(guan)(guan)重量高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)達70kg以(yi)上(shang)。

創新方向3：更大尺寸的集熱管

光熱發電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)聚光比(bi)是指采光面積(ji)與吸收體(ti)面積(ji)的(de)(de)(de)比(bi)值，聚光比(bi)越(yue)高(gao)(gao)，電(dian)(dian)站運行溫(wen)度(du)(du)就越(yue)高(gao)(gao)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)(gao)發電(dian)(dian)效(xiao)率。因此，更(geng)大尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)不銹鋼內管外徑在單位長度(du)(du)內可傳(chuan)輸更(geng)多熱量，有效(xiao)降低廣場系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)整體(ti)投資。但僅僅只增(zeng)大集熱管的(de)(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun)，其聚光比(bi)將相對減小(xiao)，不易達到高(gao)(gao)溫(wen)。因此，如果要(yao)增(zeng)加集熱管尺(chi)(chi)寸(cun)，反射鏡(jing)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)尺(chi)(chi)寸(cun)也需隨之增(zeng)大。

目前國內外多(duo)家集熱管廠(chang)商都推出了內徑90MM等不同規(gui)格(ge)的(de)大口徑集熱管，以滿足創(chuang)新型大開口集熱器的(de)配套需求。

圖：龍騰光熱(re)在Solarpaces2015南(nan)非大(da)會上(shang)首次發布并(bing)展出的(de)90mm集(ji)熱(re)管

三、槽式集熱器篇

槽(cao)式(shi)(shi)集熱(re)(re)器是利用槽(cao)式(shi)(shi)拋物面(mian)聚光反射(she)鏡聚集得(de)到高(gao)熱(re)(re)流密(mi)度的(de)太陽輻射(she)能來實(shi)現系統的(de)光熱(re)(re)轉換過程，該組件在光熱(re)(re)發電(dian)系統中(zhong)占據主導地位，它為系統提供熱(re)(re)源(yuan)，其效率和(he)投資成(cheng)本(ben)會影(ying)響到整個集熱(re)(re)系統的(de)效率和(he)經濟性。

創新方向1：大開口

在光(guang)(guang)熱(re)系統的(de)(de)關鍵(jian)設備中，集熱(re)器(qi)的(de)(de)設計(ji)與集熱(re)管(guan)和反射鏡緊密(mi)相(xiang)關，目前主(zhu)要的(de)(de)設計(ji)包括：歐洲槽ET150，SENER槽，SENER?-2槽，FlagsoLHelioTrough槽，UltimateTrough終極(ji)槽。這些設計(ji)最大的(de)(de)特(te)點就是其開(kai)口面積越來越大，因此集熱(re)器(qi)的(de)(de)發展方向開(kai)始傾向于大型化，以提高聚光(guang)(guang)比。

UT槽(cao)(cao)是目(mu)前商(shang)業化應用的(de)開(kai)口最大的(de)集熱(re)器設(she)計(ji)。2013年，全球首(shou)個UT槽(cao)(cao)示范回(hui)路被成功安裝在SEGSVIII槽(cao)(cao)式光熱(re)電站(zhan)，三年的(de)運(yun)行數(shu)據證(zheng)明UT的(de)熱(re)效率高(gao)于設(she)計(ji)預期。2016年初，Flabeg又與沙特Duba1和(he)WaadAlShamal兩個ISCC聯合(he)循環電站(zhan)的(de)項目(mu)方達(da)成合(he)作，將首(shou)次在商(shang)業化項目(mu)上使用UT槽(cao)(cao)。

美國天源光熱（SkyFuel）也于今年(nian)推出了(le)(le)新(xin)一代SkyTrough?DSP槽式集(ji)熱器(qi)，此款(kuan)集(ji)熱器(qi)集(ji)合了(le)(le)具(ju)有革命性設(she)計的可滑動安裝的ReflecTech?反射(she)鏡(jing)、7米寬的大采光口和更新(xin)后的立體框架，從而降低了(le)(le)整款(kuan)集(ji)熱器(qi)產品(pin)的總成本(ben)。但(dan)目(mu)前該設(she)計還未有實(shi)際商業(ye)化(hua)應用案例。

圖：新一代SkyTrough?DSP槽式集熱器

創新方向2：輕質化

多(duo)年(nian)來，槽式(shi)(shi)集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)各方(fang)面(mian)雖(sui)然一直(zhi)都在(zai)不斷創新(xin)(xin)，但基本沒有(you)突破“鋼結構(gou)+玻璃反射鏡”的(de)(de)傳統結構(gou)。為提升槽式(shi)(shi)光熱(re)(re)電(dian)站的(de)(de)經濟性，光熱(re)(re)行業一直(zhi)以來在(zai)嘗試改變(bian)這(zhe)種傳統的(de)(de)較為笨重(zhong)的(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)設計，奧(ao)地(di)利的(de)(de)HELIOVISAG另辟蹊徑，以可(ke)(ke)回收(shou)的(de)(de)塑料薄(bo)膜(mo)作為原材(cai)料，研發(fa)出了全新(xin)(xin)的(de)(de)充氣型薄(bo)膜(mo)槽式(shi)(shi)集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)HELIOtube，其(qi)可(ke)(ke)通過簡單的(de)(de)卷裝(zhuang)方(fang)式(shi)(shi)批量生產運輸，抗風性能佳。最關鍵的(de)(de)是，集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)原材(cai)料的(de)(de)徹(che)底轉變(bian)，可(ke)(ke)大(da)幅降低電(dian)站的(de)(de)集(ji)(ji)熱(re)(re)成(cheng)本（約55%）。

圖：HELIOtube充(chong)氣薄膜(mo)型槽式(shi)集熱示范項目(mu)

為推廣該項創新技術，Heliovis去年為一家西班牙農產品企業建設了一套9米寬220米長的太陽能光熱裝置，僅用于工業供熱，目前該項目已經運行三個月，使用輸出達88%。此外，公司還計劃在中東建設第一套15MW商用混合型太陽能光熱發電系統，儲熱時長為8小時。更多具體信息可參考CSPPLAZA此前報道：HELIOVIS攜充氣薄膜槽式集熱器技術拓中國市場

來自奧地利SOLABOLIC公(gong)司的(de)(de)設計也非常獨特，該公(gong)司于2014年推(tui)出(chu)了一款新型槽式反射(she)鏡(jing)集熱技(ji)術(shu)(shu)，利用(yong)(yong)一種(zhong)類似電纜架設的(de)(de)支撐(cheng)技(ji)術(shu)(shu)，可(ke)以節約20%-30%的(de)(de)材料使(shi)(shi)用(yong)(yong)量。據(ju)悉，依據(ju)吊橋原理建設的(de)(de)新型拋(pao)物線槽式系統可(ke)以使(shi)(shi)用(yong)(yong)平面(mian)鋁鏡(jing)模(mo)塊(kuai)組合來代替(ti)昂(ang)貴的(de)(de)曲面(mian)玻璃模(mo)塊(kuai)組合，這項(xiang)技(ji)術(shu)(shu)可(ke)以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)發展中(zhong)國家光熱電站(zhan)建設的(de)(de)國產化率，使(shi)(shi)這些電站(zhan)在不使(shi)(shi)用(yong)(yong)高(gao)科技(ji)制造工藝的(de)(de)條(tiao)件下建成完美的(de)(de)拋(pao)物線槽式集熱系統，同時(shi)還可(ke)以節省大(da)(da)批投資。

雖然采(cai)用(yong)該項專利建設電(dian)站(zhan)的技(ji)術成本(ben)僅(jin)僅(jin)比常規槽(cao)式(shi)光(guang)熱發電(dian)低16%左(zuo)右(you)，但(dan)采(cai)用(yong)該技(ji)術后預(yu)計(ji)可以節約光(guang)場(chang)基礎投(tou)資(zi)費用(yong)的35%左(zuo)右(you)，同時(shi)可以使LCOE（均化電(dian)力成本(ben)）下降(jiang)15%左(zuo)右(you)，這就意味著(zhu)電(dian)站(zhan)開(kai)發商能夠通過此項技(ji)術獲取采(cai)用(yong)常規槽(cao)式(shi)光(guang)熱發電(dian)電(dian)站(zhan)2倍以上的利潤(run)。

四、塔式定日鏡篇

定日(ri)鏡是塔式(shi)光(guang)(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)必不(bu)可少的關鍵設(she)備，其(qi)制造成本(ben)和安(an)裝(zhuang)(zhuang)成本(ben)約占電(dian)(dian)站(zhan)總(zong)體投資的50%以(yi)(yi)上，同時(shi)其(qi)聚(ju)光(guang)(guang)性能也直接影響著(zhu)電(dian)(dian)站(zhan)的發(fa)電(dian)(dian)效率(lv)及(ji)經濟(ji)收益。因此(ci)，眾多(duo)(duo)國(guo)內外(wai)廠商多(duo)(duo)年來不(bu)斷從材料、整(zheng)體設(she)計及(ji)安(an)裝(zhuang)(zhuang)施工方式(shi)等多(duo)(duo)方面(mian)進(jin)行創新(xin)，以(yi)(yi)實現定日(ri)鏡的進(jin)一步優化(hua)和升(sheng)級。

創新方向1：獨特的鏡面設計

塔式定日鏡(jing)(jing)由(you)跟(gen)蹤控制(zhi)器、機械支撐結構和反射鏡(jing)(jing)三(san)大組件構成(cheng)，與槽式集熱系統大規(gui)(gui)模應用(yong)最成(cheng)熟的(de)(de)RP3反射鏡(jing)(jing)不(bu)同(tong)，其(qi)規(gui)(gui)格因設計方的(de)(de)不(bu)同(tong)而不(bu)同(tong)，不(bu)同(tong)的(de)(de)設計方有不(bu)同(tong)的(de)(de)尺寸設計。因此可以(yi)說，塔式定日鏡(jing)(jing)不(bu)是標準化產品，而是定制(zhi)化產品。但(dan)是，雖然尺寸設計各(ge)有不(bu)同(tong)，但(dan)大多數定日鏡(jing)(jing)的(de)(de)形(xing)狀一般(ban)呈方形(xing)或矩(ju)形(xing)，其(qi)它多邊形(xing)狀的(de)(de)較(jiao)少。

2013年，Schlaichbergermannpartner（SBP）領(ling)導(dao)的聯(lian)合(he)小組開(kai)發出(chu)了(le)創新型的Stellio定(ding)日(ri)鏡(jing)，其(qi)采(cai)用(yong)獨特(te)的五邊形設(she)計，呈中(zhong)心對稱(cheng)結構，用(yong)料(liao)少，材質堅(jian)固，且聚光均勻(yun)，抗風性能佳，凈采(cai)光面積47.5平方(fang)米。該定(ding)日(ri)鏡(jing)曾在(zai)SolarPaces2015大會上(shang)獲得了(le)技術創新大獎(jiang)，并在(zai)西班牙PSA進行了(le)相關測試，在(zai)距(ju)離集熱塔(ta)(ta)400米外驗證了(le)其(qi)聚光精度。中(zhong)電工(gong)程哈密(mi)50MW熔鹽塔(ta)(ta)式電站將采(cai)用(yong)此款(kuan)定(ding)日(ri)鏡(jing)，開(kai)啟該定(ding)日(ri)鏡(jing)的首次商業化(hua)應(ying)用(yong)。

創新方向2：更大的定日鏡設計

單塊定日(ri)鏡(jing)的面(mian)積(ji)從1.2平方米(mi)(mi)至120平方米(mi)(mi)不(bu)等，業內對定日(ri)鏡(jing)的大(da)(da)小問題(ti)一(yi)直以來存(cun)在(zai)不(bu)少爭論(lun)，但直到今天，仍沒(mei)有人能(neng)百(bai)分(fen)百(bai)地確定大(da)(da)定日(ri)鏡(jing)更(geng)好還是小定日(ri)鏡(jing)更(geng)優。一(yi)般(ban)來講，鏡(jing)子越大(da)(da)，集熱效率就會越高，但同時要做到毫弧度(du)級別的精(jing)度(du)就越困難。

在建中的(de)(de)摩洛哥(ge)NOORIII塔式光熱電站(zhan)采(cai)用的(de)(de)單臺(tai)定日鏡面積(ji)達178㎡，是Sener設(she)計的(de)(de)最(zui)新一款定日鏡，是目前已商業化應用的(de)(de)定日鏡的(de)(de)最(zui)大尺寸(cun)。

圖：NOORIII電站的定(ding)日鏡(jing)（單臺定(ding)日鏡(jing)由(you)6*9共(gong)54面子鏡(jing)組成）

創新方向3：定日鏡支架結構創新

傳統的(de)(de)定日(ri)(ri)鏡(jing)裝置多(duo)(duo)是“蘑菇型(xing)”，僅由一(yi)根獨立的(de)(de)立柱撐(cheng)起鏡(jing)面，這種(zhong)設計雖然廣泛應用(yong)于全球大多(duo)(duo)數(shu)塔(ta)式光熱電站中(zhong)，但具(ju)體到(dao)某個國家，卻(que)常常需要(yao)針對不同的(de)(de)地理氣(qi)候條件做(zuo)出創新以(yi)適應當地的(de)(de)獨特(te)情況。深圳(zhen)市智康(kang)新能科技(ji)有限公司(si)（簡(jian)稱(cheng)深圳(zhen)智康(kang)）推出了(le)一(yi)種(zhong)中(zhong)國特(te)色的(de)(de)“中(zhong)式樹(shu)型(xing)定日(ri)(ri)鏡(jing)”，該(gai)公司(si)稱(cheng)，與蘑菇型(xing)鏡(jing)架(jia)相比，其鏡(jing)架(jia)結構非常穩，抗風性能強(qiang)，安(an)裝維護方便，精度可與機床媲美。今年4月(yue)份，第二代樹(shu)型(xing)定日(ri)(ri)鏡(jing)已(yi)經通(tong)過了(le)中(zhong)科院延(yan)慶太陽能基(ji)地的(de)(de)測試，測試結果顯(xian)示，在11m/s風速(su)下其跟蹤準確度達到(dao)3.5mrad的(de)(de)概(gai)率為93.7%。但目前該(gai)技(ji)術還(huan)沒有實際應用(yong)案例。

圖：深圳(zhen)智(zhi)康(kang)創新(xin)樹型(xing)定日鏡

美國創(chuang)業(ye)公司(si)Skysun最新研發的(de)“聯動(dong)定日(ri)鏡”則突破了這一(yi)傳統設計(ji)結構，其將(jiang)多個(ge)定日(ri)鏡集(ji)中固定在同一(yi)個(ge)支(zhi)架(jia)上，利用共享的(de)驅動(dong)電(dian)(dian)機和支(zhi)架(jia)。據悉，采用該設計(ji)電(dian)(dian)站的(de)總體(ti)安裝成本有望降低一(yi)半左右，該項目目前正在美國能源部SunShot計(ji)劃的(de)基金(jin)支(zhi)持下進行模擬優(you)化，進一(yi)步走(zou)向市場仍需(xu)時日(ri)。

圖：安裝在(zai)桑迪亞國家實驗室的聯(lian)動定日鏡(jing)樣機

創新方向4：定日鏡無線控制系統

定(ding)日鏡要(yao)充分發(fa)揮自身作用離不(bu)開一(yi)個(ge)關(guan)鍵設備(bei)——定(ding)日鏡控制(zhi)(zhi)系統，它對定(ding)日鏡的(de)精度和聚(ju)光效率起著至關(guan)重要(yao)的(de)作用。隨著新(xin)技術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，控制(zhi)(zhi)系統的(de)創新(xin)也是降低成本(ben)的(de)主要(yao)環節。

據悉(xi)，今年(nian)年(nian)初，BrightSource位于以色(se)列(lie)(lie)的裝機121MW的Ashalim1塔式光熱電(dian)站使用(yong)了一種(zhong)無線太陽島傳輸與控制系(xi)統(tong)。這種(zhong)新型控制系(xi)統(tong)的應用(yong)在太陽能(neng)光熱發(fa)電(dian)行(xing)業中尚屬首次(ci)。以色(se)列(lie)(lie)Tadiran Batteries（塔迪蘭電(dian)池(chi)公司，法(fa)國SaftGroup下(xia)屬公司）將為該項目供應50000組電(dian)池(chi)，用(yong)以驅(qu)動定日鏡。Tadiran為此設計的這批電(dian)池(chi)環境適應性強，壽命為期(qi)25年(nian)。

BrightSource企業通(tong)訊高級(ji)總監Jennifer Rigney曾表示：“我們的(de)太陽(yang)能集(ji)成控制(zhi)系統主要是通(tong)過運用(yong)實(shi)(shi)時定日鏡(jing)追蹤數(shu)據來(lai)控制(zhi)集(ji)熱器(qi)上的(de)太陽(yang)能分(fen)布。Ashalim電(dian)站(zhan)太陽(yang)島(dao)(dao)上的(de)50600套定日鏡(jing)均采用(yong)該套太陽(yang)能集(ji)成控制(zhi)系統與集(ji)熱器(qi)實(shi)(shi)現無線(xian)傳(chuan)輸。該無線(xian)控制(zhi)系統減少了整個太陽(yang)島(dao)(dao)85%的(de)電(dian)纜使(shi)用(yong)量(liang)，大大降低(di)了太陽(yang)島(dao)(dao)的(de)建(jian)設成本(ben)。”

創新在(zai)任何產(chan)業(ye)的(de)(de)發展(zhan)(zhan)歷程中都扮(ban)演著(zhu)不(bu)(bu)可(ke)或缺的(de)(de)角色(se)，光熱產(chan)業(ye)也不(bu)(bu)例外。無論(lun)是(shi)技術創新還是(shi)關鍵設(she)備(bei)的(de)(de)創新都在(zai)不(bu)(bu)斷推動(dong)著(zhu)整個行業(ye)的(de)(de)良性發展(zhan)(zhan)。我(wo)們上文總(zong)結(jie)的(de)(de)關鍵設(she)備(bei)創新方向大多是(shi)以提高設(she)備(bei)的(de)(de)精度和效(xiao)率為目(mu)標，但與此相對應的(de)(de)成本控(kong)制不(bu)(bu)可(ke)忽(hu)略(lve)，否則就很難擁有市場競爭力。實現成本和性能(neng)的(de)(de)最佳平衡才具有發展(zhan)(zhan)的(de)(de)可(ke)持(chi)續性。