在風(fēng)光熱互補(bǔ)開(kāi)發(fā)的大趨勢(shì)下，目前中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)迎來(lái)了又新一波發(fā)展熱潮，CSPPLAZA據(jù)相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)，我國(guó)“十四五”期間總裝機(jī)超4000MW【詳情可見(jiàn)：總裝機(jī)超4GW！我國(guó)在建/擬開(kāi)發(fā)光熱發(fā)電項(xiàng)目匯總】。

同時(shí)，隨著我國(guó)塔式光熱電站實(shí)踐記錄的不斷刷新，塔式技術(shù)也成為目前中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)部署規(guī)模最大的光熱發(fā)電技術(shù)路線，市場(chǎng)占比最大，期待值也最高。

作為光熱電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，吸熱器在整個(gè)塔式光熱電站的運(yùn)行中承擔(dān)著吸收太陽(yáng)能的至關(guān)重要的作用。它的運(yùn)行可靠性及性能優(yōu)劣，以及與聚光系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)的耦合都直接影響整個(gè)電站的安全與經(jīng)濟(jì)性。

根據(jù)傳熱方式的不同，吸熱器可分為外置管式吸熱器和容積腔式吸熱器，如下圖所示。

圖：外置管式吸熱器結(jié)構(gòu)圖

圖：容積腔式吸熱器結(jié)構(gòu)圖

那么，兩種吸熱器各有何特點(diǎn)？市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀如何？

如上文圖片顯示，在容積腔式吸熱器中，管屏布置在空腔內(nèi)，但腔體式吸熱器的窗口朝向一側(cè)，只能接收一定范圍內(nèi)的太陽(yáng)輻射，定日鏡場(chǎng)的布置受到一定限制。

在外置管式吸熱器中其受熱面呈環(huán)形布置，使管屏形成一圓筒體，可以接收來(lái)自塔四周360°范圍內(nèi)的定日鏡所反射、聚集的太陽(yáng)光，有利于鏡場(chǎng)的布局設(shè)計(jì)。

腔式吸熱器相對(duì)于外置式吸熱器的主要結(jié)構(gòu)差異在于前者的吸熱面位于一個(gè)腔體內(nèi)，因而腔式吸熱器能減小位于高塔之上的吸熱器與外界環(huán)境的對(duì)流散熱損失，同時(shí)腔式吸熱器能減小吸熱器表面與環(huán)境的輻射換熱損失。

此外，管式吸熱器中吸熱工質(zhì)的溫度要比管壁溫度低，吸熱工質(zhì)所能達(dá)到的最高溫度受管壁材料的限制。容積式吸熱器中，常用多孔介質(zhì)材料，其具有較大的傳熱面積，所以吸熱工質(zhì)的溫度往往能夠達(dá)到多孔介質(zhì)的溫度，最高可達(dá)1200℃。在這方面，容積式吸熱器有著壓倒性的優(yōu)勢(shì)。

但由于當(dāng)前塔式技術(shù)路線正朝著更大裝機(jī)、更大規(guī)模的方向發(fā)展，腔式吸熱器無(wú)法做到四面吸熱，相對(duì)應(yīng)的也就無(wú)法采用四面鏡場(chǎng)的布置方案，即便采用多腔組合式的吸熱器，仍然無(wú)法與外置式吸熱器的吸熱面積相比。

為了盡可能地讓定日鏡距離集熱塔的距離近些，需要增加鏡場(chǎng)布置的土地利用率，而外置管式吸熱器在該方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，基于上述因素、當(dāng)前技術(shù)水平及現(xiàn)實(shí)需要等因素，外置管式吸熱器在塔式技術(shù)路線中獨(dú)占鰲頭，目前已成為應(yīng)用最廣泛的吸熱器形式。

這一發(fā)展趨勢(shì)在國(guó)內(nèi)國(guó)外市場(chǎng)都得到了實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證。

相關(guān)資料顯示西班牙于2007年建設(shè)了11MW的腔式吸熱器項(xiàng)目PS10，南非于2015年建設(shè)了50MW的腔式吸熱器項(xiàng)目Khi Solar One，但相較于外置管式吸熱器，采用腔式吸熱器的光熱項(xiàng)目滄海一粟。

圖：西班牙PS10塔式光熱項(xiàng)目

我國(guó)除了早年間在延慶太陽(yáng)能測(cè)試基地建設(shè)的腔式吸熱器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之外，青海中控德令哈熔鹽塔式5萬(wàn)千萬(wàn)光熱發(fā)電項(xiàng)目、首航敦煌熔鹽塔式10萬(wàn)千瓦光熱發(fā)電示范項(xiàng)目、中國(guó)電建共和熔鹽塔式5萬(wàn)千瓦光熱發(fā)電項(xiàng)目等已建成投運(yùn)的多個(gè)商業(yè)化塔式電站均采用外置管式吸熱器。

圖：首航敦煌塔式光熱項(xiàng)目

不論外置管式吸熱器的布局優(yōu)勢(shì)還是容積腔式的高溫優(yōu)勢(shì)，都可以提高光熱電站光-熱-電轉(zhuǎn)換效率，縮短光熱電站的投資回報(bào)周期。對(duì)于塔式光熱電站來(lái)說(shuō)，兩者均具有極高的可利用價(jià)值，但就當(dāng)前技術(shù)水平而言，只能“魚(yú)與熊掌不可兼得”。

隨著吸熱介質(zhì)材料如金屬顆粒、陶瓷顆粒、液態(tài)金屬等耐高溫材料的逐步成熟，陶瓷泡沫、金屬泡沫等新材料在吸熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的應(yīng)用突破，高溫吸熱器已經(jīng)成為支撐塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電向高參數(shù)、高效率發(fā)展的重要技術(shù)支撐。

注：本文由CSPPLAZA綜合相關(guān)資料整理而成。