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　　東西軸(zhou)向陽傾斜布置的(de)(de)HLIACS集(ji)熱(re)(re)(re)系統由于(yu)僅(jin)在早晚較短的(de)(de)低DNI值的(de)(de)時段，由于(yu)太(tai)陽光(guang)線入射角度稍大，而(er)余(yu)弦損失較大；但(dan)其余(yu)時間(jian)段的(de)(de)高DNI值下的(de)(de)太(tai)陽光(guang)線余(yu)弦損失很小(xiao)，所以全(quan)年得熱(re)(re)(re)量(liang)較高、各(ge)月的(de)(de)得熱(re)(re)(re)量(liang)相對(dui)更加均衡，并(bing)且設計(ji)的(de)(de)配套(tao)儲熱(re)(re)(re)換熱(re)(re)(re)系統容(rong)量(liang)更為科(ke)學、有效(xiao)，運行(xing)時緩(huan)沖(chong)較為平滑，能夠(gou)滿足(zu)全(quan)年不(bu)同季節的(de)(de)電網(wang)運行(xing)調度要求。

　　實現高聚光倍率，保效率降成本

　　中國的太陽資(zi)源在全球范(fan)圍相比(bi)只能(neng)算較(jiao)為豐富資(zi)源，適合光(guang)熱(re)發電建設的區域平均有效的DNI值整(zheng)體不高，基(ji)本在1400-1950kWh/㎡/a范(fan)圍，再加上緯度較(jiao)高、冬季酷寒、風沙較(jiao)大等不利因素(su)，對聚光(guang)集熱(re)效率帶來(lai)很(hen)大挑戰。

圖7：集熱溫度-系統效率曲線

　　從光(guang)熱(re)研究領域廣泛使(shi)用的上圖可(ke)以大(da)致推論，集(ji)熱(re)器輸出溫度(du)450～480℃時，聚(ju)光(guang)比大(da)約在(zai)140倍(bei)左右(you)時具(ju)有最(zui)(zui)佳(jia)的系(xi)統效率(lv)，但如果進(jin)一步(bu)考慮到中國光(guang)熱(re)電站(zhan)建設區域的太陽能資源平均(jun)低于美(mei)國30%~35%，且環境(jing)平均(jun)溫度(du)更(geng)低等等具(ju)體(ti)條(tiao)件差(cha)異(yi)導(dao)致聚(ju)光(guang)集(ji)熱(re)效率(lv)偏低，實際最(zui)(zui)佳(jia)聚(ju)光(guang)倍(bei)率(lv)與(yu)上圖應有所區別，聚(ju)光(guang)倍(bei)率(lv)需要有較大(da)幅(fu)度(du)的提(ti)高才能夠達到系(xi)統效率(lv)最(zui)(zui)優點，因此，HLIACS集(ji)熱(re)系(xi)統設計選用160-200倍(bei)左右(you)的聚(ju)光(guang)倍(bei)率(lv)，使(shi)其能夠更(geng)加適合我(wo)國光(guang)熱(re)電站(zhan)開發(fa)區域的環境(jing)資源條(tiao)件（具(ju)體(ti)詳細計算過程略）。

圖8：HLIACS聚光集熱(re)系統示意圖

　　那么，如(ru)何實現(xian)高倍聚(ju)(ju)(ju)光呢？HLIACS系統利用了兆(zhao)陽(yang)光熱(re)的(de)(de)(de)專利技術：小(xiao)角(jiao)度(du)(du)入射(she)(she)(she)時二次(ci)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡的(de)(de)(de)高倍聚(ju)(ju)(ju)光特(te)性實現(xian)鏡場(chang)組合(he)高倍聚(ju)(ju)(ju)光效果(guo)。例如(ru)將200倍的(de)(de)(de)綜合(he)聚(ju)(ju)(ju)光倍率分配(pei)為(wei)25倍*8倍的(de)(de)(de)組合(he)，其中(zhong)一(yi)次(ci)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡面(mian)總寬(kuan)度(du)(du)與吸熱(re)器CPC開(kai)口(kou)寬(kuan)度(du)(du)比達到25倍，經特(te)殊(shu)設(she)計及特(te)殊(shu)工藝加(jia)工的(de)(de)(de)二次(ci)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡（CPC）由于入射(she)(she)(she)光線夾(jia)角(jiao)范(fan)圍較小(xiao)，能夠實現(xian)8倍甚至(zhi)更高的(de)(de)(de)二次(ci)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)聚(ju)(ju)(ju)光效果(guo)，將小(xiao)夾(jia)角(jiao)匯(hui)(hui)聚(ju)(ju)(ju)而來的(de)(de)(de)鏡場(chang)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)光進一(yi)步相對均勻地反(fan)(fan)射(she)(she)(she)匯(hui)(hui)聚(ju)(ju)(ju)至(zhi)集熱(re)管的(de)(de)(de)整(zheng)個圓周表(biao)面(mian)；而向(xiang)陽(yang)傾斜鏡場(chang)布局、微(wei)弧曲面(mian)鏡、高度(du)(du)角(jiao)跟(gen)蹤方(fang)式能夠將入射(she)(she)(she)太陽(yang)光線用較小(xiao)的(de)(de)(de)匯(hui)(hui)聚(ju)(ju)(ju)夾(jia)角(jiao)和較高的(de)(de)(de)25倍聚(ju)(ju)(ju)光射(she)(she)(she)入CPC入口(kou)，在(zai)跟(gen)蹤較小(xiao)的(de)(de)(de)高度(du)(du)角(jiao)變化(hua)范(fan)圍時，始終保(bao)持很(hen)好的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)光效果(guo)，從(cong)而有效保(bao)證了較少的(de)(de)(de)軸數、高倍聚(ju)(ju)(ju)光時仍有較大的(de)(de)(de)光學容(rong)差(cha)角(jiao)度(du)(du)。

　　在電(dian)(dian)站設計總(zong)(zong)發電(dian)(dian)量(liang)或(huo)鏡(jing)(jing)場(chang)總(zong)(zong)面積確定后，高倍(bei)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)HLIACS聚(ju)光(guang)鏡(jing)(jing)場(chang)能(neng)夠(gou)(gou)使(shi)回路(lu)數(shu)量(liang)比通常的(de)(de)(de)80-100倍(bei)聚(ju)光(guang)鏡(jing)(jing)場(chang)的(de)(de)(de)回路(lu)數(shu)量(liang)減少(shao)(shao)一(yi)半以(yi)(yi)上(shang)，因此所(suo)需的(de)(de)(de)管(guan)道、閥門、儀(yi)器儀(yi)表以(yi)(yi)及(ji)(ji)真空集熱(re)(re)管(guan)的(de)(de)(de)使(shi)用數(shu)量(liang)大幅(fu)(fu)度(du)(du)減少(shao)(shao)，大幅(fu)(fu)降低(di)了采購(gou)建設成(cheng)本(ben)(ben)；另外(wai)，HLIACS的(de)(de)(de)高聚(ju)光(guang)倍(bei)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)集熱(re)(re)管(guan)外(wai)表面積的(de)(de)(de)單(dan)位(wei)熱(re)(re)流(liu)密度(du)(du)超(chao)(chao)過槽式(shi)單(dan)位(wei)熱(re)(re)流(liu)密度(du)(du)兩倍(bei)多，二(er)者(zhe)使(shi)用相(xiang)同(tong)(tong)介(jie)質且(qie)輸出相(xiang)同(tong)(tong)參數(shu)時，前(qian)者(zhe)的(de)(de)(de)熱(re)(re)損失/得(de)熱(re)(re)量(liang)的(de)(de)(de)比例較(jiao)后者(zhe)要(yao)低(di)得(de)多。相(xiang)同(tong)(tong)工況(kuang)下(xia)單(dan)位(wei)長(chang)度(du)(du)集熱(re)(re)管(guan)散熱(re)(re)損失功率(lv)(lv)(lv)相(xiang)同(tong)(tong)，由于較(jiao)低(di)DNI地區(qu)或(huo)較(jiao)低(di)倍(bei)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)聚(ju)光(guang)系(xi)統中(zhong)單(dan)位(wei)長(chang)度(du)(du)集熱(re)(re)管(guan)得(de)熱(re)(re)功率(lv)(lv)(lv)較(jiao)低(di)，故相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)集熱(re)(re)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)也(ye)就較(jiao)低(di)，同(tong)(tong)時對低(di)DNI時段(duan)的(de)(de)(de)光(guang)資源(yuan)也(ye)難(nan)(nan)以(yi)(yi)利用；于是，槽式(shi)鏡(jing)(jing)面開(kai)口變(bian)大倍(bei)率(lv)(lv)(lv)變(bian)高成(cheng)為趨勢，但實(shi)際(ji)上(shang)，綜合評估電(dian)(dian)廠(chang)所(suo)在地的(de)(de)(de)大風(feng)等(deng)(deng)自然條(tiao)件、光(guang)學(xue)跟(gen)蹤(zong)精(jing)度(du)(du)及(ji)(ji)容(rong)差角(jiao)度(du)(du)等(deng)(deng)因素(su)，不(bu)難(nan)(nan)看(kan)出槽式(shi)開(kai)口變(bian)大不(bu)僅(jin)要(yao)考(kao)慮技術和工程細(xi)節問(wen)題，更要(yao)考(kao)慮成(cheng)本(ben)(ben)實(shi)現問(wen)題，實(shi)現起(qi)來較(jiao)困難(nan)(nan)，目前(qian)一(yi)般很難(nan)(nan)超(chao)(chao)過100倍(bei)；而HLIACS鏡(jing)(jing)場(chang)系(xi)統能(neng)夠(gou)(gou)在保持(chi)較(jiao)好的(de)(de)(de)光(guang)學(xue)容(rong)差角(jiao)度(du)(du)情況(kuang)下(xia)，很容(rong)易實(shi)現低(di)成(cheng)本(ben)(ben)高聚(ju)光(guang)比（200倍(bei)左右），在降低(di)一(yi)半的(de)(de)(de)聚(ju)光(guang)集熱(re)(re)損失的(de)(de)(de)同(tong)(tong)時，還可(ke)有(you)效(xiao)(xiao)收集利用DNI強(qiang)度(du)(du)250W/㎡以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)較(jiao)低(di)光(guang)照(zhao)資源(yuan)，并可(ke)減少(shao)(shao)溢(yi)出能(neng)量(liang)損失，提高系(xi)統集熱(re)(re)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)(lv)，節流(liu)開(kai)源(yuan)降低(di)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)顯(xian)著。

　　需要特(te)別說明的一(yi)點(dian)是，經(jing)過近一(yi)年的測(ce)試運(yun)行、改進完善(shan)和考驗(yan)驗(yan)證，在(zai)發現并解決了常(chang)規真(zhen)(zhen)空集(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)的設計不周問題后(hou)，現在(zai)可以(yi)證明在(zai)HLIACS聚光(guang)(guang)系統的200倍光(guang)(guang)強環境(jing)下(xia)，多(duo)家國產(chan)真(zhen)(zhen)空集(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)產(chan)品均可初(chu)步(bu)滿足使用要求，已經(jing)批量(liang)安裝并經(jing)過四個月連續運(yun)行使用，目前真(zhen)(zhen)空集(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)無(wu)爆管(guan)(guan)現象，質(zhi)量(liang)表現穩(wen)定，真(zhen)(zhen)空集(ji)熱(re)(re)管(guan)(guan)彎曲程度、失真(zhen)(zhen)空比例(li)等指標遠遠優于一(yi)些槽(cao)式(shi)電站案例(li)的披露信(xin)息。

　　實現低建造成本，保證投資回報

　　?支架用鋼量大幅下降

　　HLIACS聚光(guang)系(xi)(xi)統的(de)支(zhi)架體系(xi)(xi)采用(yong)架空式金(jin)屬(shu)支(zhi)撐(cheng)結構，在陣(zhen)列周(zhou)邊進行增強處理后，可(ke)起到類似于擋(dang)風墻的(de)作用(yong)，聚光(guang)系(xi)(xi)統內部的(de)風速大幅(fu)減(jian)小，因此對聚光(guang)系(xi)(xi)統內部支(zhi)架的(de)抗風載能力(li)要求明顯降低，在可(ke)抵御10級(ji)風的(de)情況下(xia)(xia)，鏡(jing)場(chang)支(zhi)架體系(xi)(xi)的(de)總(zong)用(yong)鋼量依然可(ke)以大幅(fu)度下(xia)(xia)降。以上設計已經(jing)成功通過流體力(li)學(xue)有限元分析、模型(xing)風洞試驗及實際安裝現場(chang)10級(ji)大風條件下(xia)(xia)的(de)考驗驗證(zheng)。

圖9：HLIACS聚光(guang)系(xi)統(tong)風(feng)洞實驗

圖(tu)10：HLIACS聚光系(xi)統風(feng)洞實驗（含農業(ye)大棚和擋風(feng)墻）

　　?驅動系(xi)統簡(jian)單可靠

　　兆陽光熱開發的(de)驅(qu)動(dong)(dong)系統采用純(chun)機(ji)械電(dian)機(ji)（減(jian)速(su)機(ji)加連桿結(jie)構）的(de)跟蹤驅(qu)動(dong)(dong)方式，對光線追(zhui)蹤角(jiao)度的(de)控制(zhi)更加精確(que)，整套驅(qu)動(dong)(dong)的(de)減(jian)速(su)比(bi)可以達到(dao)約30萬，大(da)減(jian)速(su)比(bi)驅(qu)動(dong)(dong)對長距離回路驅(qu)動(dong)(dong)精度更高。由于未采用液壓(ya)裝置，該驅(qu)動(dong)(dong)系統耐寒(han)、抗(kang)風沙(sha)，即使布(bu)置在多風沙(sha)的(de)嚴寒(han)地區，也能(neng)有非(fei)常好的(de)適應性，同時(shi)檢查維護(hu)直觀簡單，工作量小(xiao)。

圖11：驅動系統

　　?鏡(jing)場緊(jin)湊(cou)占地較少

　　HLIACS聚光系統，相較普(pu)通(tong)菲涅耳、槽式和塔(ta)式光熱電(dian)站而言，相同發電(dian)量(liang)情況下，鏡(jing)場占地(di)(di)面(mian)積最(zui)少（見下表），并且土地(di)(di)綜(zong)合利(li)用(yong)率非常(chang)高(gao)，除(chu)了鏡(jing)面(mian)陣列下方架空高(gao)度能夠滿足(zu)各類養殖種(zhong)植生產需要外，還可以對回路間(jian)20米左右(you)間(jian)隔(ge)的露天區域進行正常(chang)利(li)用(yong)，幾乎全部鏡(jing)場土地(di)(di)均能實現(xian)有效綜(zong)合開發，因此折算到(dao)光熱發電(dian)的土地(di)(di)成本很(hen)低。

表1：幾種(zhong)光熱技術(shu)路線(xian)的(de)(de)反射鏡面積與鏡場占地面積的(de)(de)比(bi)值

　　再者，兆陽光(guang)(guang)熱具(ju)有自主知識(shi)產權（目(mu)前已取得13個(ge)國家(jia)或地區(qu)專利授權）的(de)微曲面(mian)反(fan)(fan)射(she)(she)鏡制造技術，利用(yong)雙(shuang)平板玻璃冷(leng)彎(wan)成型，面(mian)形(xing)精(jing)度(du)可控，反(fan)(fan)射(she)(she)率(lv)高達94.5%。該曲面(mian)反(fan)(fan)射(she)(she)鏡的(de)復合結構大大增強了反(fan)(fan)射(she)(she)鏡耐沖擊強度(du)，即使(shi)特殊(shu)情況下發生破裂也僅對(dui)聚光(guang)(guang)效果產生微弱影響，聚光(guang)(guang)鏡可長期繼續(xu)工作。

　　該(gai)反射(she)(she)鏡前后均為玻(bo)璃結構(gou)，保證了反射(she)(she)鏡耐(nai)腐蝕及磨損，耐(nai)惡劣氣候，已經通過國家權威檢測(ce)機構(gou)（國家安全玻(bo)璃及石英玻(bo)璃質量(liang)監(jian)督檢測(ce)中心）的(de)(de)全面(mian)測(ce)試(shi)，各項(xiang)指(zhi)(zhi)標(biao)均達到(dao)和超(chao)過國際水(shui)平，能夠真正適應(ying)多風沙、寒冷的(de)(de)環境，預(yu)期使用(yong)壽命(ming)達到(dao)50年(nian)以上(shang)。微曲(qu)(qu)面(mian)反射(she)(she)鏡的(de)(de)使用(yong)，使聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)(guang)系(xi)統(tong)(tong)匯聚(ju)(ju)(ju)后的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線更(geng)加集中，溢出損失更(geng)少，更(geng)能夠滿足系(xi)統(tong)(tong)容差的(de)(de)要求(qiu)，對(dui)聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)(guang)系(xi)統(tong)(tong)跟蹤精度(du)的(de)(de)要求(qiu)相應(ying)降低(di)。特(te)別是該(gai)微曲(qu)(qu)面(mian)反射(she)(she)鏡采(cai)用(yong)平面(mian)鍍銀(yin)、鍍鋁鏡片為原料(liao)，自動化(hua)高效生產(chan)，精度(du)高、反射(she)(she)率更(geng)高，且無(wu)需復雜的(de)(de)熱(re)彎(wan)鋼化(hua)、曲(qu)(qu)面(mian)鍍銀(yin)、太陽能級(ji)高檔背漆等復雜工序，成本遠低(di)于(yu)常規太陽能彎(wan)鋼化(hua)曲(qu)(qu)面(mian)鏡，有力確保了HLIACS聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)(guang)集熱(re)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性(xing)和經濟(ji)性(xing)指(zhi)(zhi)標(biao)。

　　除(chu)此以外(wai)，兆陽光(guang)(guang)熱還開發(fa)出了與(yu)HLIACS聚(ju)光(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)相配套的低成本高頻次干式清掃(sao)車，能夠使聚(ju)光(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)鏡面常年保持在93%以上的反(fan)射率，確保聚(ju)光(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong)高效運行（將(jiang)另文介紹），提高聚(ju)光(guang)(guang)集熱效率。

　　HLIACS聚(ju)(ju)(ju)光(guang)集熱系統通過(guo)對國際成(cheng)熟可(ke)(ke)靠(kao)的(de)線性聚(ju)(ju)(ju)光(guang)集熱技術體系進(jin)行深入(ru)分析和消化吸收(shou)，為充分適(shi)應中國特殊(shu)的(de)資源(yuan)(yuan)環境(jing)條件而進(jin)行了徹底的(de)再創新，具有(you)完整的(de)自主知識產權，可(ke)(ke)全部采(cai)用(yong)國產原材(cai)料及零(ling)部件，能夠有(you)效(xiao)(xiao)克服較低DNI資源(yuan)(yuan)、高(gao)(gao)緯度、風沙大、冬季嚴(yan)寒(han)、土地資源(yuan)(yuan)短缺等等不利因素(su)，實現全年均衡穩定可(ke)(ke)靠(kao)運行，清(qing)潔安全，聚(ju)(ju)(ju)光(guang)集熱效(xiao)(xiao)率高(gao)(gao)，制(zhi)造(zao)安裝成(cheng)本低，經測算，在同一地點相同年發(fa)電量(liang)情況下可(ke)(ke)比常規線性聚(ju)(ju)(ju)光(guang)集熱體系的(de)建設成(cheng)本降低1/3以上，具有(you)顯著的(de)可(ke)(ke)靠(kao)性和經濟性優勢，適(shi)合(he)大規模開發(fa)建設。

　　注(zhu)：兆陽光熱代表(biao)將出席1月19日在北京召開的中國光熱發(fa)電產(chan)業回顧(gu)與展望領導者(zhe)峰會暨CSPPLAZA2018新年匯，欲進一步了解該技術詳情，請會上(shang)交流。