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CSPPLAZA光熱發電網報道：隨著太陽能的熱水應用逐步向熱能應用的中高溫轉變，采用拋物線聚光原理的槽式太陽能應用技術逐漸在國內諸多清潔工業生產、居民供熱采暖項目上嶄露頭角。為了能夠讓核心部件——吸熱管在技術發展中發揮更加突出的作用，如何突破創新降低成本是未來規模化發展應用的必要基礎。

首(shou)先介紹一下槽(cao)式(shi)集熱(re)(re)(re)器(qi)技(ji)術(shu)。槽(cao)式(shi)太陽能集熱(re)(re)(re)技(ji)術(shu)是利用槽(cao)式(shi)聚(ju)光鏡將(jiang)太陽光聚(ju)在拋物面焦點形(xing)成的一條直線上，在這條線上安裝有管狀真(zhen)空(kong)吸熱(re)(re)(re)管，用來吸收太陽能，并對傳(chuan)熱(re)(re)(re)工質(zhi)進行加熱(re)(re)(re)傳(chuan)導，再通過循環(huan)泵將(jiang)熱(re)(re)(re)流體輸送(song)到(dao)儲熱(re)(re)(re)系(xi)統，或(huo)者直接(jie)輸送(song)到(dao)換熱(re)(re)(re)器(qi)進行熱(re)(re)(re)交(jiao)換，根據(ju)不同的應用場景(jing)提供合適的用熱(re)(re)(re)溫(wen)度或(huo)產生蒸汽。

集(ji)熱(re)回路由(you)(you)集(ji)熱(re)器陣列組(zu)成(cheng)，集(ji)熱(re)器的組(zu)件(jian)主要包(bao)(bao)括：反射鏡、吸熱(re)管、金屬(shu)支架(jia)、跟(gen)蹤系(xi)統（包(bao)(bao)括驅(qu)動(dong)、控制和(he)傳感器）等，集(ji)熱(re)器組(zu)合是主要的功能(neng)組(zu)件(jian)。各集(ji)熱(re)回路采用并(bing)聯方式連接，形成(cheng)太陽能(neng)集(ji)熱(re)場。每個集(ji)熱(re)組(zu)合均(jun)由(you)(you)若干個集(ji)熱(re)單元組(zu)成(cheng)，每個集(ji)熱(re)組(zu)合配置(zhi)驅(qu)動(dong)裝置(zhi)，可(ke)實現單軸轉(zhuan)動(dong)，驅(qu)動(dong)集(ji)熱(re)組(zu)合跟(gen)蹤太陽。

圖1：美國SEGSI電站吸熱(re)管參(can)考圖

目(mu)(mu)前規模(mo)化(hua)應用最早的中高溫槽式光熱(re)項目(mu)(mu)是(shi)用來進(jin)行(xing)發電的美國(guo)莫哈維沙漠(mo)SEGSI項目(mu)(mu)，該(gai)項目(mu)(mu)建于(yu)1984年(nian)(nian)，規模(mo)為(wei)13.8MW，太(tai)陽能集熱(re)場面積82,960m2；集熱(re)單元長度(du)6300mm，采用長度(du)為(wei)3000mm，直徑40mm的不銹鋼鍍(du)膜真空吸熱(re)管，導熱(re)油(you)回(hui)路運(yun)行(xing)出口溫度(du)307℃。項目(mu)(mu)運(yun)行(xing)至2017年(nian)(nian)4月份，成(cheng)功運(yun)行(xing)32年(nian)(nian)之(zhi)久。

從35年前的LUZ公司開發的中溫集熱器系統，到今天的國內中高溫領域諸多企業的吸熱管產品（非光熱發電用），沒(mei)有(you)進行技術創新、升級改造或優化(hua)利用，而(er)現在國內的吸熱管長度(du)都集中在2000mm左右。

以35年前的(de)(de)13.8MW項目大小為例，當初采(cai)(cai)用長度(du)3000mm的(de)(de)吸(xi)熱管(guan)(guan)大約用了11100支(zhi)，如果(guo)采(cai)(cai)用今天(tian)國內吸(xi)熱管(guan)(guan)長度(du)2000mm的(de)(de)產(chan)品(pin)需要的(de)(de)數量(liang)將會(hui)是16500支(zhi)，不僅僅吸(xi)熱管(guan)(guan)數量(liang)增加的(de)(de)問題(ti)，同樣吸(xi)熱管(guan)(guan)支(zhi)撐臂、安裝(zhuang)焊接焊口數量(liang)同樣也會(hui)增加5400個數量(liang)級，試問我(wo)們的(de)(de)吸(xi)熱管(guan)(guan)技術(shu)怎么能夠降(jiang)低成本，才能趕(gan)上(shang)35年前的(de)(de)國外技術(shu)。

作為(wei)(wei)槽式集熱(re)系(xi)統核(he)心部件(jian)的(de)(de)吸(xi)(xi)熱(re)管(guan)在未來的(de)(de)發(fa)展應用(yong)，對于太陽能中高(gao)溫的(de)(de)市(shi)場(chang)開發(fa)利用(yong)將起到(dao)決定(ding)性的(de)(de)作用(yong)，特此呼吁行業內(nei)企業突破創新，在吸(xi)(xi)熱(re)管(guan)的(de)(de)外形尺寸上面，能夠改(gai)變(bian)從固有的(de)(de)長(chang)度(du)(du)2000mm盡快發(fa)展到(dao)長(chang)度(du)(du)3000mm尺寸，為(wei)(wei)實施降低集熱(re)系(xi)統成(cheng)本走出重要的(de)(de)一步(bu)。針對長(chang)度(du)(du)6000mm的(de)(de)集熱(re)器，每個集熱(re)單元如果由2000mm換成(cheng)3000mm的(de)(de)吸(xi)(xi)熱(re)管(guan)，就直接減少(shao)了1支集熱(re)管(guan)的(de)(de)使用(yong)。

當然了，是否可(ke)以(yi)考慮不僅僅在長度上面優化(hua)，也應(ying)該能(neng)夠盡快(kuai)在管(guan)徑上面做些發展，從原來(lai)的(de)直(zhi)徑40mm能(neng)否提高(gao)(gao)到直(zhi)徑50mm左右，通過變(bian)徑后(hou)的(de)設計能(neng)夠減少(shao)吸熱管(guan)在變(bian)長后(hou)的(de)變(bian)形問(wen)題，希望(wang)能(neng)夠透過技術升(sheng)級為太陽能(neng)中(zhong)高(gao)(gao)溫熱利用帶來(lai)新的(de)發展機遇。

表1：中溫吸熱管35年前后尺寸(cun)對比

下面(mian)針對中(zhong)溫(wen)（非光熱(re)發電）吸熱(re)管的參考結構進(jin)行說明(ming)，方便行業專(zhuan)家討論(lun)分析，提出(chu)優化(hua)降低成本(ben)的建議(yi)(yi)方案，提高性(xing)價比加速促(cu)進(jin)太(tai)陽能中(zhong)溫(wen)領域的技術優化(hua)適應(ying)性(xing)改進(jin)建議(yi)(yi)：

圖2：吸熱管(guan)結構(gou)參考圖

1）波紋管(guan)(guan)(guan)連接段——焊接在金屬(shu)內管(guan)(guan)(guan)上，利(li)用(yong)(yong)其密閉性及可(ke)(ke)伸縮(suo)性，來(lai)保持吸熱(re)管(guan)(guan)(guan)夾層的(de)(de)真空及抵消部分(fen)由于(yu)熱(re)脹冷縮(suo)產生(sheng)的(de)(de)應力；針對中(zhong)溫(wen)熱(re)利(li)用(yong)(yong)部分(fen)是否可(ke)(ke)以考(kao)慮簡(jian)化(hua)，也就是設計為一頭固(gu)定的(de)(de)方(fang)案，考(kao)慮在每(mei)個集熱(re)器單元(yuan)的(de)(de)兩(liang)側兩(liang)支吸熱(re)管(guan)(guan)(guan)兩(liang)端采(cai)用(yong)(yong)波紋管(guan)(guan)(guan)設計的(de)(de)方(fang)案，如此以來(lai)實現降低成本的(de)(de)目標(biao)，考(kao)慮設計130℃以下專用(yong)(yong)。

2）玻(bo)(bo)璃(li)－金(jin)屬(shu)過(guo)渡(du)段(duan)——與(yu)金(jin)屬(shu)波紋(wen)管和(he)(he)玻(bo)(bo)璃(li)管封(feng)接在一起，由多(duo)段(duan)過(guo)渡(du)玻(bo)(bo)璃(li)及可伐合金(jin)組成。主(zhu)要作用(yong)是(shi)實現(xian)玻(bo)(bo)璃(li)和(he)(he)金(jin)屬(shu)的匹配焊接過(guo)渡(du)，并保證(zheng)吸(xi)熱(re)管的密(mi)閉性，此種過(guo)渡(du)方(fang)式可加大(da)金(jin)屬(shu)－玻(bo)(bo)璃(li)的結合強度，大(da)大(da)提高該吸(xi)熱(re)管的使(shi)用(yong)壽命和(he)(he)安全(quan)性。有沒有可能采用(yong)壓封(feng)的方(fang)案(an)，能夠降(jiang)低(di)多(duo)少(shao)成本，影響(xiang)多(duo)少(shao)產品使(shi)用(yong)壽命？

3）長效吸(xi)氣(qi)(qi)劑——固定在金屬(shu)管(guan)上，主要(yao)用來吸(xi)收管(guan)內(nei)部(bu)的氣(qi)(qi)體，保持(chi)其(qi)真空(kong)(kong)度，減小集熱管(guan)真空(kong)(kong)夾層內(nei)的空(kong)(kong)氣(qi)(qi)密度，降低對流熱損。

4）金屬管——是(shi)一個吸熱和導熱管，兩端留有(you)連接法蘭，金屬管采用耐腐蝕、高(gao)(gao)熱導性及高(gao)(gao)壽(shou)命(ming)的材料制造，管內(nei)流動著吸熱介質。

5）玻璃管(guan)——與兩端(duan)玻璃－金屬過(guo)渡管(guan)封接，太陽光透過(guo)玻璃管(guan)照射到金屬管(guan)上(shang)。

6）抽氣(qi)口(kou)——位(wei)于(yu)玻璃管上，用于(yu)抽走(zou)集(ji)熱(re)管內部的氣(qi)體，抽氣(qi)結束(shu)后(hou)，要把該抽氣(qi)口(kou)密封。

7）耐高溫選擇性(xing)吸(xi)(xi)收涂(tu)層(ceng)——涂(tu)鍍在(zai)金屬管上，涂(tu)層(ceng)的(de)最高工(gong)作溫度(du)(du)在(zai)300℃～500℃，可(ke)(ke)以(yi)使吸(xi)(xi)熱介質產生(sheng)更合適的(de)溫度(du)(du)，是否有可(ke)(ke)以(yi)鍍膜金屬管來代(dai)替吸(xi)(xi)熱真空管的(de)分析研究，或者考慮墻體吸(xi)(xi)熱器的(de)降低成本方案可(ke)(ke)行性(xing)。

8）增(zeng)(zeng)透(tou)膜(mo)涂(tu)層(ceng)——涂(tu)鍍在玻璃管(guan)內外表面上(shang)，以減小(xiao)玻璃管(guan)對太陽(yang)光的反射率，增(zeng)(zeng)加透(tou)光率，以獲(huo)得(de)更大的太陽(yang)光利用率。

圖3：探索中(zhong)低溫吸熱(re)管(guan)中(zhong)間段去掉波紋管(guan)創(chuang)新思路

根據(ju)吸熱(re)(re)管的(de)結(jie)構內容，以(yi)適(shi)用性優化(hua)降(jiang)低成本，避免統一(yi)按照高溫(wen)光熱(re)(re)發(fa)電(dian)產(chan)品的(de)同一(yi)標準來做過(guo)度(du)設計，基(ji)于中溫(wen)熱(re)(re)利(li)用的(de)溫(wen)度(du)集中在100-300℃范圍；考(kao)慮到(dao)清潔供熱(re)(re)采(cai)暖領域(yu)，可(ke)以(yi)參考(kao)130℃以(yi)下(xia)的(de)優化(hua)減配模(mo)式(shi)；如(ru)果針對工業蒸汽領域(yu)，考(kao)慮到(dao)吸熱(re)(re)介質(zhi)溫(wen)度(du)在130-285℃范圍，再根據(ju)這個溫(wen)度(du)區間搭(da)配合(he)理方案，以(yi)達到(dao)優化(hua)合(he)理技術滿足(zu)應用要求。

吸(xi)(xi)熱(re)管自身的優化設計是各大(da)制(zhi)造商重點開發研究的內(nei)容，除(chu)了以上(shang)(shang)工廠內(nei)的優化降(jiang)低成本方(fang)案，是否還(huan)會有其(qi)他(ta)的想象空間呢(ni)？首先(xian)想到(dao)的是吸(xi)(xi)熱(re)管的支撐結構，既要保證滿(man)足(zu)支撐吸(xi)(xi)熱(re)管的功能，又(you)要滿(man)足(zu)設計冷熱(re)吸(xi)(xi)熱(re)管不同工況下的熱(re)脹冷縮(suo)膨脹量的合(he)理釋放。目前市場上(shang)(shang)面相(xiang)對較(jiao)多還(huan)是以增加彈簧板的方(fang)式來實現膨脹變形難題。

圖4：吸(xi)熱(re)管(guan)不同的(de)熱(re)膨(peng)脹設計方案參考

當然對于吸(xi)熱管(guan)的(de)創(chuang)新降本方案，除了從產(chan)品優化、支撐臂(bei)設計優化外，還可以從現(xian)場(chang)焊(han)接安(an)(an)裝施工等環節考慮降低成本方案，如何快速實現(xian)吸(xi)熱管(guan)的(de)安(an)(an)裝保證現(xian)場(chang)焊(han)接工作的(de)高效質量保證等都(dou)至(zhi)關重要，也呼吁眾多吸(xi)熱管(guan)制造商從單(dan)純的(de)產(chan)品供貨(huo)，向后延伸到(dao)能夠提(ti)供產(chan)品安(an)(an)裝施工等服(fu)務增項，做到(dao)吸(xi)熱管(guan)產(chan)供裝一(yi)條龍服(fu)務，為槽式(shi)中(zhong)溫太陽(yang)能熱利用的(de)快速發(fa)展(zhan)向下走一(yi)步，讓專業(ye)的(de)吸(xi)熱管(guan)產(chan)品最佳(jia)匹配到(dao)優化集熱系統里面，發(fa)揮穩定的(de)堅強功能。

目(mu)前，我(wo)國(guo)(guo)已成長為(wei)中溫吸(xi)(xi)熱管(guan)最(zui)大(da)(da)的(de)(de)制造(zao)(zao)國(guo)(guo)，也呼吁最(zui)大(da)(da)的(de)(de)吸(xi)(xi)熱管(guan)制造(zao)(zao)國(guo)(guo)能(neng)(neng)夠向(xiang)最(zui)強(qiang)的(de)(de)制造(zao)(zao)國(guo)(guo)轉變，首(shou)先從外形尺(chi)寸開始，行(xing)動起來(lai)，為(wei)了太陽(yang)能(neng)(neng)中溫的(de)(de)更大(da)(da)規模利用(yong)，給(gei)吸(xi)(xi)熱管(guan)注入(ru)陽(yang)光創(chuang)新的(de)(de)靈魂。希望國(guo)(guo)內(nei)各大(da)(da)制造(zao)(zao)商能(neng)(neng)夠加速(su)自主創(chuang)新，盡快推出(chu)適應未來(lai)不同溫度區間的(de)(de)優(you)質高效低成本的(de)(de)吸(xi)(xi)熱管(guan)產品和服務。

國內涉足中高溫吸熱管制(zhi)造商參考，排(pai)名不分(fen)先后(hou)：奧凱利、北(bei)太所、常(chang)州龍騰、河北(bei)道榮、航天星光(guang)熱、皇(huang)明太陽能(neng)、江蘇京展、奇威特、瑞環太陽能(neng)、山東中信、山西(xi)(xi)奧博(bo)、陜西(xi)(xi)寶(bao)光(guang)、深圳唯(wei)真(zhen)、天瑞星、威海金太陽、旭宸能(neng)源、有(you)色金研院等。

注：本文為光熱發電行業從業者投稿，歡迎共同探索槽式集熱系統整體降低成本方案。