太陽能熱發(fā)電技術(shù)突破

太陽能熱發(fā)電技術(shù)突破雷東強DongqiangLei皇明太陽能股份有限公司HiminSolarCo.,Ltd2010年9月17日TechnologyBreakthroughofSolarThermalPowerContents1塔式太陽能技術(shù)研發(fā)SolarPowerTowerDevelopment1槽式太陽能技術(shù)研發(fā)ParabolicTroughSolarPowerDevelopment2菲涅爾太陽能技術(shù)研發(fā)FresnelsolarPowerDevelopment

3碟式太陽能技術(shù)研發(fā)SolarPowerDishDevelopment4兩條技術(shù)路線做大做小>100平米<20平米ATS，SENERBrightsource,esolar148平米ATS100平米皇明7平米Brightsource1平米esolar1塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)

1SolarPowerTowerDevelopment第一代定日鏡

FirstGenerationHeliostat2000年開始研制定日鏡，目標：低成本，高精度，結(jié)構(gòu)可靠第一代定日鏡，結(jié)構(gòu)可靠優(yōu)點：單元鏡尺寸大，加工方便

Advantages:Thesizeofoneunitmirrorislarge,whichmakesiteasyforhandling.

缺點：

1.桶狀結(jié)構(gòu)，聚光效果稍差

2.重量重，安裝、調(diào)試、維修困難Disadvantages:1.Tubbystructureandtwodimensionspotlightmakeitalittlebitpoorinfocusingsunlight.2.Itsweightismuchheavy,whichmakesithardtoinstall,modifyandrepair.

定日鏡風洞試驗研究湖南大學HD－2大氣邊界層風洞模型縮比1/10WindTunnelTestforHeliostatHD-2BoundaryLayerWindTunnelinHunanUniversityScale:1/10第二代定日鏡（2007年）：高精度SecondGenerationHeliostat(2007):HighAccuracy特點：通過定日鏡面型設計，提高精度

1.六邊形結(jié)構(gòu)和方形結(jié)構(gòu)，鋼化夾膠玻璃反射鏡，強度高，

缺點：

.平面結(jié)構(gòu)，聚光效果稍差2.形狀特殊，浪費材料Advantages:Hexagon，temperedandlaminatedglass,highhardness.Disadvantages:Flatstructuremakesitssunlight-focusmuchpoor.Materialwaste定日鏡風荷載現(xiàn)場實測測試對象：100m2定日鏡測試參量：風速風向、風壓、應變測試工況：將定日鏡調(diào)到迎風狀態(tài)，使高度角變換姿態(tài)依次為0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°WindLoadTestontheHeliostatinNaturalWindField定日鏡風荷載現(xiàn)場實測

WindLoadTestontheHeliostatinNaturalWindField

實驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果的對比輪胎面定日鏡

Toroidalheliostat中科院-皇明聯(lián)合實驗室研制的新型定日鏡：16m2輪胎面定日鏡每面小鏡子在兩個方向都存在弧度，提高聚光效果ANovelHeliostatdevelopedbyIEECAS&HiminToroidalheliostatwith16m2reflectivearea西安交通大學第三代定日鏡（2009年）：高精度+低成本ThirdGenerationHeliostat(2009):HighAccuracy&LowCost100m2塔式熱發(fā)電關(guān)鍵部件——定日鏡通過國家“863”項目驗收，為延慶1MW電站提供1萬平米定日鏡10000m2heliostatfor1MW

SolartowerplantinYanqing；2槽式太陽能熱發(fā)電研發(fā)

Parabolictrough突破4m高溫真空集熱管關(guān)鍵制作技術(shù)：4msolarvacuumtube國際通用槽式太陽能聚光器parabolictroughcollector13HEC開始研制樣品研制成功中試生產(chǎn)PTR

批量生產(chǎn)PTR2004200820092010相關(guān)研究耐高溫選擇性吸收涂層；玻璃與金屬封接技術(shù)成果2米長鍍膜鋼管匹配封接樣品500mm長樣管成果確定生產(chǎn)工藝，集熱管制作專利獲得授權(quán)中試生產(chǎn)線建設4米長集熱管試驗測試建設年產(chǎn)2萬支管生產(chǎn)線工藝優(yōu)化實際運行測試槽式太陽能集熱管

HCEMatchedglass-to-metalseals

Automaticsealing3intermediateglassDesignwithreducedbellowlength,activelength>96%Newdesignedgetterassembly,

canabsorbHydrogen.Increasedgetterquantitymountedincoolplace,maintained20years.Pressure<10-2Parassembyhightemperaturesolar-selectiveabsorbercoatingEmittanceε<14%at400℃Absorptance

>

95%Highesttemperature：550℃atvacuum，380℃atairLowprofileradiationshield.15集熱管的封接方式端面平封；熱壓封技術(shù)，依靠玻璃管端面與金屬片端面相封接的結(jié)構(gòu)形式；平封具有較大的封接應力使用溫度低300℃以內(nèi)，封接處暴露于環(huán)境中雙面立封：將金屬環(huán)封入到玻璃管的管壁里，金屬環(huán)封接處兩面均被玻璃包圍；目前高溫真空集熱管中均是采用該種封接結(jié)構(gòu)。16匹配封接特點：采用膨脹系數(shù)相接近的玻璃和金屬；封接處不需加工成刀口形狀；膨脹系數(shù)匹配的玻璃與金屬材料較少非匹配封接方法特點：Housekeeper理論；該結(jié)構(gòu)主要用來封接膨脹系數(shù)差比較大的玻璃與金屬；為降低封接應力，金屬環(huán)封接端成刀口形狀，金屬壁較薄，<0.03mm

關(guān)鍵技術(shù)：玻璃與金屬封接Keytechnology：glass-to-metalseal17利用過渡玻璃實現(xiàn)金屬與高硼硅玻璃管封接。工藝掌握成熟，已完成測試，抗拉、氣密和耐熱沖擊性能良好。目前玻璃管表面涂有納米自潔膜層，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。2.1Keytechnology：glass-to-metalseal18采用不銹鋼與高硼硅玻璃非匹配封接StainlesssteeltoPyrexglassseal，特點：不銹鋼薄壁機械加工成本較高。封接件在溫差150℃耐熱沖擊20次未發(fā)生封接失效或漏氣；集熱管經(jīng)460℃的長時間高溫真空排氣，封接處氣密性良好；目前進行批量制作，并進行性能。Keytechnology：glass-to-metalseal19選擇性吸收膜層Solarselectivecoating

采用新型金屬陶瓷選擇性吸收膜層（patentedbyHimin）屬內(nèi)管：長4060mm，外徑70mm，壁厚3mm,最高試驗壓力為16MPa。允許最高使用溫度和壓力：450℃/6MPa最高耐溫：550℃atvacuum，380℃atair；德國FraunhoferISC膜層檢測Acceleratedagingtest20Outgassingcharacterization

材料放氣氣體成分和總量隨時間變化情況材料放氣公式：Q(t)=q0t1-a/(1-a)+C

根據(jù)真空老化理論分析，確定20年壽命中需要吸氣劑的數(shù)量。

21整管檢漏，leakingrate<1×10-11Pam3/s優(yōu)化了高溫真空排氣工藝集熱管封離真空度可達3×10-4Pa,長期真空度監(jiān)測，真空度高于10-2Pa。關(guān)鍵技術(shù)：真空排氣和真空維持技術(shù)Keytechnology：vacuumoutgassingandmaintenance22槽式聚光器焦距：1710mm開口寬度：5760mm集熱器模塊長度：12m較低的用鋼量：用鋼量為18.5kg/m2。峰值光學效率≧78%工作溫度：-40℃～+50℃較強的抗風能力23輕量化支撐結(jié)構(gòu)設計Designoflightsupportstructure支撐結(jié)構(gòu)由3個相同的三角形截面；鋼管加工而成，有利于輕量化，剛度好；便于制造、運輸、安裝。a)變形分布b)mises應力分布24彎制的拋物面反射鏡

highaccurateparabolicreflector復合式反射鏡單層拋物面反射鏡：采用4±0.2mm超白浮法玻璃制造，在反射層上再沉積一層銅保護層，再噴涂三層漆層進行防腐。25低成本的控制與驅(qū)動系統(tǒng)lowcostoftrackingsystem驅(qū)動系統(tǒng)⑴傳動精度高：液壓系統(tǒng)，可實現(xiàn)低速大扭矩傳動，無爬行；

⑵使用壽命長：元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損?、嵌喾N規(guī)格：油缸直徑為125和160的液壓缸兩種控制系統(tǒng)由PLC控制器進行閉環(huán)控制，達到跟蹤精度±0.1o。延慶24m長槽式集熱系統(tǒng)安裝現(xiàn)場

24mParabolicTroughcollector目前鍍膜鋼管的核心技術(shù)獲得了國家發(fā)明專利，此產(chǎn)品的膜層在空氣中耐高溫可達400℃，其吸收率α>95%，發(fā)射率ε<15%（400℃）；其各項

性能穩(wěn)定可靠。鍍膜鋼管的產(chǎn)品已經(jīng)銷往：澳大利亞、西班牙、美國等3菲涅爾太陽能技術(shù)研發(fā)3Fresnelsolar鍍膜鋼管產(chǎn)品測定的吸收比為95%（AM1.5）；發(fā)射比為7%～8%（300℃）

Atthebeginningof2008,theGermanyFraunhoferISCtestedourcoating’sabsorptanceis95%（AM1.5）.德國FraunhoferISC的測試數(shù)據(jù)皇明鍍膜鋼管在PE1熱發(fā)電站實際應用PE1Fresnelsolarstation由德國的NBS公司設計，建造于西班牙；功率為1.4MW；2008年運行至今已近兩年，運行穩(wěn)定，性能未衰減。產(chǎn)品用戶反饋Feedbackformourcustomer澳大利亞SHP公司系統(tǒng)上應用TheapplicationofourproductinSHP菲涅爾太陽能熱發(fā)電示范Demonstration

ofFresnelsolarpower地點：德州工廠房頂集熱面積：3.3萬平方米裝機容量：2.5Mw布局：6組聚光*480mSite:DezhouRoofoftheindustry

Aperturearea:33,000m2Installedcapacity:2.5MWDistribution:6setsheliostat*480m2003年，研究完成了5米多碟式點聚焦高溫集熱系統(tǒng)，在中科院電工所通縣實驗基地的斯特林發(fā)電系統(tǒng)截光口當量直徑：Φ5m焦距：3250mm焦斑直徑：≦200mm聚焦比：625鏡面反射率：≧93%可承載吸熱器重量：