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圖：濱海光熱(re)阿克(ke)塞(sai)800米(mi)熔(rong)鹽槽(cao)項目采用超(chao)薄反射鏡

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)(rong)鹽集(ji)熱(re)管(guan)面臨的(de)(de)技術難點有(you)兩個，一是(shi)需(xu)要(yao)耐(nai)高(gao)溫涂(tu)層：目前的(de)(de)選擇(ze)性(xing)(xing)吸收涂(tu)層在高(gao)溫下(xia)運行易分(fen)(fen)解或(huo)脫落(luo)，穩定工作(zuo)溫度不超過(guo)400℃，這是(shi)槽式(shi)技術采(cai)用(yong)(yong)熔(rong)(rong)鹽做傳(chuan)熱(re)介質的(de)(de)障礙之一，研(yan)發耐(nai)550℃高(gao)溫的(de)(de)選擇(ze)性(xing)(xing)吸收涂(tu)層為集(ji)熱(re)管(guan)技術的(de)(de)一個發展方向；二(er)要(yao)增加耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)(xing)，若采(cai)用(yong)(yong)熔(rong)(rong)鹽做傳(chuan)熱(re)介質，其所含(han)的(de)(de)氯離子(zi)等雜質將對金(jin)屬(shu)內管(guan)造成腐(fu)蝕，需(xu)采(cai)用(yong)(yong)抗腐(fu)蝕的(de)(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料內管(guan)，或(huo)改進熔(rong)(rong)鹽的(de)(de)成分(fen)(fen)，降低其腐(fu)蝕性(xing)(xing)。

創新方向2：DSG集熱管

DSG直(zhi)接(jie)(jie)蒸汽發(fa)生技(ji)(ji)術(shu)采(cai)(cai)用(yong)水直(zhi)接(jie)(jie)產生蒸汽，可省去多(duo)級換熱(re)(re)(re)流程，其(qi)運行溫(wen)度可以提(ti)高(gao)(gao)(gao)到450℃以上，系統效率和成(cheng)本效益提(ti)升明顯(xian)。DSG集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管面臨(lin)的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)難題是需要承受更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)運行壓(ya)力，選用(yong)導熱(re)(re)(re)油做(zuo)傳(chuan)熱(re)(re)(re)介質(zhi)對集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管造成(cheng)的(de)(de)壓(ya)力不高(gao)(gao)(gao)于4Mpa，但如果采(cai)(cai)用(yong)水做(zuo)工質(zhi)，則需要耐(nai)壓(ya)在(zai)10Mpa以上，這對真空集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管的(de)(de)耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)性能(neng)、承壓(ya)能(neng)力及可靠性都提(ti)出了更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)要求。國(guo)內的(de)(de)兆陽光(guang)熱(re)(re)(re)采(cai)(cai)用(yong)的(de)(de)類(lei)菲涅爾DSG技(ji)(ji)術(shu)路線(xian)即對集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管提(ti)出了更高(gao)(gao)(gao)要求，為(wei)(wei)適(shi)用(yong)于其(qi)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)工況，為(wei)(wei)其(qi)生產的(de)(de)集(ji)(ji)(ji)熱(re)(re)(re)管用(yong)鋼量極大，單根管重(zhong)量高(gao)(gao)(gao)達70kg以上。

創新方向3：更大尺寸的集熱管

光(guang)(guang)熱(re)發電系(xi)統(tong)的聚(ju)光(guang)(guang)比是(shi)指采光(guang)(guang)面積與吸收體面積的比值，聚(ju)光(guang)(guang)比越高，電站(zhan)運行溫度(du)就越高，從而提高發電效率(lv)。因(yin)此，更(geng)(geng)大尺(chi)寸的不銹鋼內管(guan)外(wai)徑在單(dan)位長度(du)內可傳輸更(geng)(geng)多熱(re)量，有效降低廣場系(xi)統(tong)的整體投資。但僅僅只增大集(ji)熱(re)管(guan)的尺(chi)寸，其聚(ju)光(guang)(guang)比將相對(dui)減(jian)小，不易達到(dao)高溫。因(yin)此，如果要增加集(ji)熱(re)管(guan)尺(chi)寸，反(fan)射鏡系(xi)統(tong)的尺(chi)寸也需隨之增大。

目前國內外多家集熱管(guan)廠商(shang)都(dou)推出了內徑(jing)90MM等(deng)不同規(gui)格(ge)的大口徑(jing)集熱管(guan)，以滿足創(chuang)新型大開(kai)口集熱器(qi)的配套需求。

圖：龍騰光熱在(zai)Solarpaces2015南(nan)非大會(hui)上(shang)首次發布并展(zhan)出的90mm集(ji)熱管

三、槽式集熱器篇

槽式集熱器是利用(yong)槽式拋物面聚(ju)光(guang)(guang)反射(she)鏡聚(ju)集得(de)到(dao)高熱流密度的太(tai)陽(yang)輻(fu)射(she)能來(lai)實現(xian)系(xi)統的光(guang)(guang)熱轉換過程，該(gai)組件在光(guang)(guang)熱發電(dian)系(xi)統中(zhong)占據主導地位，它為系(xi)統提供熱源，其效率和投資成(cheng)本會影響到(dao)整個集熱系(xi)統的效率和經濟性。

創新方向1：大開口

在光熱(re)系統的關(guan)鍵設(she)備中(zhong)，集熱(re)器的設(she)計與集熱(re)管和反射鏡緊密相關(guan)，目(mu)前(qian)主要的設(she)計包括：歐(ou)洲槽(cao)ET150，SENER槽(cao)，SENER?-2槽(cao)，FlagsoLHelioTrough槽(cao)，UltimateTrough終極槽(cao)。這些設(she)計最大的特點就是(shi)其開口面積越來越大，因此(ci)集熱(re)器的發展方(fang)向開始(shi)傾(qing)向于大型化，以提高(gao)聚(ju)光比。

UT槽(cao)是(shi)目(mu)前商(shang)業(ye)(ye)化應用的開(kai)口最(zui)大的集(ji)熱(re)器設計。2013年(nian)，全球(qiu)首個UT槽(cao)示范(fan)回路被成功安裝在SEGSVIII槽(cao)式光(guang)熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)，三年(nian)的運(yun)行數(shu)據證明UT的熱(re)效率高于設計預期。2016年(nian)初，Flabeg又與沙特Duba1和WaadAlShamal兩個ISCC聯合循環電(dian)(dian)站(zhan)的項(xiang)目(mu)方達成合作(zuo)，將(jiang)首次在商(shang)業(ye)(ye)化項(xiang)目(mu)上(shang)使用UT槽(cao)。

美國天源光(guang)熱(re)（SkyFuel）也于今(jin)年(nian)推出了(le)(le)新一代SkyTrough?DSP槽式(shi)集(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)，此款集(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)集(ji)(ji)(ji)合了(le)(le)具有革命性設(she)計的(de)(de)(de)可滑動安裝的(de)(de)(de)ReflecTech?反射(she)鏡、7米寬的(de)(de)(de)大采(cai)光(guang)口和更新后的(de)(de)(de)立體框架，從而降低了(le)(le)整(zheng)款集(ji)(ji)(ji)熱(re)器(qi)(qi)產品(pin)的(de)(de)(de)總成本。但目前(qian)該設(she)計還未有實際商業化應用案(an)例。

圖：新一代(dai)SkyTrough?DSP槽(cao)式集熱(re)器

創新方向2：輕質化

多年來(lai)，槽式(shi)集(ji)熱(re)器(qi)的(de)(de)(de)(de)各方面(mian)雖然一(yi)直(zhi)都在(zai)不斷創新，但基本(ben)沒有突破“鋼結(jie)構+玻璃反射(she)鏡”的(de)(de)(de)(de)傳統結(jie)構。為(wei)(wei)提升槽式(shi)光熱(re)電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)(de)經濟性(xing)，光熱(re)行業一(yi)直(zhi)以來(lai)在(zai)嘗試改變(bian)這種傳統的(de)(de)(de)(de)較為(wei)(wei)笨重的(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)器(qi)設計，奧地利的(de)(de)(de)(de)HELIOVISAG另辟蹊徑，以可回收(shou)的(de)(de)(de)(de)塑(su)料薄(bo)膜作為(wei)(wei)原(yuan)材料，研發出了全新的(de)(de)(de)(de)充氣型薄(bo)膜槽式(shi)集(ji)熱(re)器(qi)HELIOtube，其可通過簡單的(de)(de)(de)(de)卷裝(zhuang)方式(shi)批量生產運輸，抗風性(xing)能(neng)佳。最關鍵的(de)(de)(de)(de)是，集(ji)熱(re)器(qi)原(yuan)材料的(de)(de)(de)(de)徹底轉變(bian)，可大幅降低(di)電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)(de)集(ji)熱(re)成本(ben)（約55%）。

圖：HELIOtube充氣薄膜型(xing)槽式(shi)集熱(re)示范項目

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(ao)地利SOLABOLIC公(gong)司(si)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)也(ye)非(fei)常獨特，該公(gong)司(si)于2014年推出了一款新(xin)(xin)型(xing)槽式(shi)反射鏡集熱技(ji)(ji)術，利用一種類似(si)電(dian)纜架(jia)設的(de)(de)(de)(de)支(zhi)撐技(ji)(ji)術，可(ke)(ke)以節約20%-30%的(de)(de)(de)(de)材料使(shi)用量。據(ju)悉，依(yi)據(ju)吊橋原理建(jian)設的(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)型(xing)拋物(wu)(wu)線槽式(shi)系(xi)統(tong)可(ke)(ke)以使(shi)用平面鋁鏡模塊(kuai)組合來代替昂貴的(de)(de)(de)(de)曲(qu)面玻璃模塊(kuai)組合，這項技(ji)(ji)術可(ke)(ke)以大(da)(da)大(da)(da)提(ti)高發展中(zhong)國家(jia)光熱電(dian)站建(jian)設的(de)(de)(de)(de)國產化(hua)率，使(shi)這些電(dian)站在(zai)不使(shi)用高科技(ji)(ji)制造(zao)工藝的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下建(jian)成完美的(de)(de)(de)(de)拋物(wu)(wu)線槽式(shi)集熱系(xi)統(tong)，同時還可(ke)(ke)以節省大(da)(da)批(pi)投資(zi)。

雖然采(cai)用(yong)該項專利建設電(dian)(dian)(dian)站的(de)技(ji)術成本僅僅比常規(gui)槽(cao)式光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)低16%左右(you)，但采(cai)用(yong)該技(ji)術后預計可(ke)以(yi)(yi)節(jie)約光(guang)場基(ji)礎投資費用(yong)的(de)35%左右(you)，同時可(ke)以(yi)(yi)使(shi)LCOE（均化電(dian)(dian)(dian)力成本）下(xia)降15%左右(you)，這就意味(wei)著(zhu)電(dian)(dian)(dian)站開發商能夠通過此(ci)項技(ji)術獲取采(cai)用(yong)常規(gui)槽(cao)式光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)站2倍以(yi)(yi)上的(de)利潤(run)。

四、塔式定日鏡篇

定(ding)日鏡(jing)是塔式光熱電(dian)站(zhan)(zhan)必不(bu)可少的(de)(de)關鍵設備，其制造(zao)成本和(he)安裝(zhuang)成本約占(zhan)電(dian)站(zhan)(zhan)總體投資的(de)(de)50%以上，同時其聚光性(xing)能也(ye)直接影響著(zhu)電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)(de)發電(dian)效(xiao)率及經濟收益。因此，眾多國內外廠(chang)商(shang)多年來不(bu)斷從(cong)材料、整體設計及安裝(zhuang)施(shi)工方式等多方面進(jin)行創新，以實現定(ding)日鏡(jing)的(de)(de)進(jin)一(yi)步優(you)化和(he)升級。

創新方向1：獨特的鏡面設計

塔(ta)式(shi)定日(ri)鏡(jing)由(you)跟蹤控制器(qi)、機械支(zhi)撐結構和(he)反(fan)射(she)鏡(jing)三(san)大組(zu)件構成，與槽式(shi)集熱系統大規模(mo)應用最成熟(shu)的(de)(de)RP3反(fan)射(she)鏡(jing)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，其規格因(yin)(yin)設計(ji)方的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)而不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)設計(ji)方有(you)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)設計(ji)。因(yin)(yin)此(ci)可以說(shuo)，塔(ta)式(shi)定日(ri)鏡(jing)不(bu)(bu)是標準(zhun)化產品(pin)，而是定制化產品(pin)。但(dan)是，雖然尺寸(cun)(cun)設計(ji)各有(you)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，但(dan)大多數定日(ri)鏡(jing)的(de)(de)形(xing)狀一般呈方形(xing)或矩形(xing)，其它(ta)多邊(bian)形(xing)狀的(de)(de)較少。

2013年，Schlaichbergermannpartner（SBP）領導的聯合小(xiao)組開發出了(le)(le)創新型的Stellio定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)，其(qi)采用獨特的五邊形設計，呈中(zhong)心對(dui)稱結(jie)構，用料少，材質堅(jian)固，且聚(ju)光(guang)均勻，抗風性能佳，凈采光(guang)面(mian)積47.5平方米。該定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)曾在SolarPaces2015大會(hui)上獲得了(le)(le)技術創新大獎，并在西班牙PSA進行了(le)(le)相(xiang)關(guan)測試(shi)，在距離集熱塔400米外驗(yan)證了(le)(le)其(qi)聚(ju)光(guang)精度。中(zhong)電(dian)工程(cheng)哈密(mi)50MW熔鹽(yan)塔式電(dian)站將采用此款定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)，開啟該定(ding)日(ri)鏡(jing)(jing)的首(shou)次(ci)商業(ye)化(hua)應用。

創新方向2：更大的定日鏡設計

單塊(kuai)定(ding)日(ri)鏡(jing)的面積(ji)從1.2平方米至120平方米不(bu)等(deng)，業內對定(ding)日(ri)鏡(jing)的大(da)小問題一(yi)(yi)直以來存在不(bu)少爭論(lun)，但直到(dao)今(jin)天(tian)，仍沒有(you)人能百分百地(di)確(que)定(ding)大(da)定(ding)日(ri)鏡(jing)更好還是小定(ding)日(ri)鏡(jing)更優。一(yi)(yi)般(ban)來講，鏡(jing)子越(yue)大(da)，集熱效率就會越(yue)高，但同時要做到(dao)毫弧度(du)級別(bie)的精度(du)就越(yue)困(kun)難。

在建中(zhong)的(de)摩洛哥NOORIII塔式(shi)光熱電站采(cai)用(yong)的(de)單臺(tai)定(ding)日(ri)鏡面積(ji)達178㎡，是Sener設計(ji)的(de)最新(xin)一(yi)款定(ding)日(ri)鏡，是目前已(yi)商業(ye)化應用(yong)的(de)定(ding)日(ri)鏡的(de)最大尺寸(cun)。

圖：NOORIII電(dian)站(zhan)的定(ding)日(ri)鏡(jing)（單臺定(ding)日(ri)鏡(jing)由6*9共54面子鏡(jing)組成）

創新方向3：定日鏡支架結構創新

傳(chuan)統的定日鏡(jing)裝置多(duo)是“蘑菇型”，僅由(you)一根獨立(li)的立(li)柱撐(cheng)起鏡(jing)面(mian)，這種設計雖然廣泛應(ying)用于全球大多(duo)數塔式光熱電站中，但具體到某個國家，卻常(chang)常(chang)需(xu)要針對不同的地(di)(di)理(li)氣候條(tiao)件做出(chu)創新以(yi)適應(ying)當地(di)(di)的獨特情況。深圳市智(zhi)康(kang)新能(neng)(neng)科(ke)技(ji)有限公司（簡稱(cheng)深圳智(zhi)康(kang)）推出(chu)了一種中國特色的“中式樹型定日鏡(jing)”，該(gai)公司稱(cheng)，與蘑菇型鏡(jing)架(jia)相比，其鏡(jing)架(jia)結(jie)構非常(chang)穩，抗風性(xing)能(neng)(neng)強，安裝維護方便，精度可(ke)與機(ji)床媲美。今年4月份(fen)，第二(er)代(dai)樹型定日鏡(jing)已經通(tong)過了中科(ke)院(yuan)延慶太陽能(neng)(neng)基地(di)(di)的測試，測試結(jie)果顯示，在11m/s風速(su)下其跟(gen)蹤準確(que)度達(da)到3.5mrad的概率為(wei)93.7%。但目(mu)前該(gai)技(ji)術還沒有實際(ji)應(ying)用案例(li)。

圖：深圳智康(kang)創新樹(shu)型定日鏡

美(mei)國(guo)創(chuang)業(ye)公司Skysun最新研發的(de)“聯動定(ding)日鏡”則突破了這一(yi)傳統設計(ji)結(jie)構，其將多個定(ding)日鏡集(ji)中固定(ding)在同一(yi)個支架(jia)上，利(li)用(yong)共享(xiang)的(de)驅(qu)動電機和支架(jia)。據(ju)悉(xi)，采用(yong)該設計(ji)電站的(de)總(zong)體(ti)安裝成(cheng)本(ben)有望降低一(yi)半(ban)左右，該項目目前正在美(mei)國(guo)能源部SunShot計(ji)劃的(de)基(ji)金支持(chi)下進行(xing)模擬優化(hua)，進一(yi)步走向市場仍需(xu)時(shi)日。

圖：安裝在桑迪亞(ya)國家實驗室的聯動定日鏡樣(yang)機

創新方向4：定日鏡無線控制系統

定(ding)日鏡要(yao)充(chong)分發揮自(zi)身(shen)作用離(li)不開(kai)一個關鍵(jian)設備——定(ding)日鏡控制系統，它對定(ding)日鏡的(de)(de)(de)精度和聚光效率起(qi)著至關重要(yao)的(de)(de)(de)作用。隨(sui)著新技術的(de)(de)(de)發展，控制系統的(de)(de)(de)創(chuang)新也(ye)是降低成本的(de)(de)(de)主要(yao)環節(jie)。

據悉，今年年初，BrightSource位于以色列的(de)裝(zhuang)機121MW的(de)Ashalim1塔式光熱(re)電(dian)站使用了一種無線太陽(yang)島傳輸與控制(zhi)(zhi)系統。這種新型控制(zhi)(zhi)系統的(de)應(ying)用在太陽(yang)能光熱(re)發電(dian)行業中(zhong)尚屬(shu)首次。以色列Tadiran Batteries（塔迪(di)蘭電(dian)池(chi)公司，法(fa)國SaftGroup下屬(shu)公司）將為(wei)該項目供(gong)應(ying)50000組電(dian)池(chi)，用以驅動定(ding)日(ri)鏡。Tadiran為(wei)此(ci)設計的(de)這批電(dian)池(chi)環境適(shi)應(ying)性強(qiang)，壽(shou)命為(wei)期(qi)25年。

BrightSource企業通(tong)訊高級(ji)總監Jennifer Rigney曾表示：“我們(men)的(de)(de)太陽能(neng)(neng)集成控(kong)制(zhi)系統(tong)主要是通(tong)過運用實(shi)(shi)時定日(ri)鏡追(zhui)蹤數據來(lai)控(kong)制(zhi)集熱器(qi)上的(de)(de)太陽能(neng)(neng)分布。Ashalim電(dian)(dian)站太陽島(dao)上的(de)(de)50600套(tao)定日(ri)鏡均采(cai)用該套(tao)太陽能(neng)(neng)集成控(kong)制(zhi)系統(tong)與集熱器(qi)實(shi)(shi)現(xian)無線傳輸(shu)。該無線控(kong)制(zhi)系統(tong)減少(shao)了整個(ge)太陽島(dao)85%的(de)(de)電(dian)(dian)纜(lan)使用量，大大降低了太陽島(dao)的(de)(de)建(jian)設成本(ben)。”

創新(xin)在任何(he)產(chan)業(ye)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)歷程中都扮演(yan)著不(bu)可或缺的(de)(de)角色，光熱產(chan)業(ye)也(ye)不(bu)例外。無論是技術創新(xin)還(huan)是關(guan)鍵設備(bei)的(de)(de)創新(xin)都在不(bu)斷推(tui)動著整個行業(ye)的(de)(de)良性發(fa)展(zhan)(zhan)。我們上文總結的(de)(de)關(guan)鍵設備(bei)創新(xin)方向大多是以提高設備(bei)的(de)(de)精度和(he)(he)效率為(wei)目標，但與此相(xiang)對應的(de)(de)成本控制不(bu)可忽略(lve)，否則就很難(nan)擁有市場競爭力。實現成本和(he)(he)性能的(de)(de)最(zui)佳平衡才具有發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)可持(chi)續性。