CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：6月12日，2023中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA第十屆年會(huì)在浙江杭州盛大召開，北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司經(jīng)理王芳出席會(huì)議并帶來(lái)主題報(bào)告《水工質(zhì)類菲涅爾式聚光集熱技術(shù)特點(diǎn)及綜合性能分析》。

圖：王芳

聚光集熱太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

王芳介紹，2021年我國(guó)清潔能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的25.5%，較上年增長(zhǎng)了1.2個(gè)百分點(diǎn)，比2012年提高了11個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正加快向清潔低碳轉(zhuǎn)變。

圖：2022年以來(lái)清潔供熱相關(guān)政策（部分）

▋太陽(yáng)能聚光集熱主要應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)

（一）光熱發(fā)電

用能特點(diǎn)：全年基本無(wú)季節(jié)性差異，每日高峰時(shí)間段為早晚兩次用電高峰；

高溫高壓用熱，一般為380℃以上的過(guò)熱蒸汽；

需要配置6-8小時(shí)以上的儲(chǔ)熱裝置；

單體規(guī)模較大，發(fā)電功率一般大于100MW。

（二）工業(yè)用熱

用能特點(diǎn)：全年用熱，一般冬季用能較多，每日用能時(shí)長(zhǎng)8-24小時(shí)；

中高溫用熱較多，飽和蒸汽或熱水；

需要配置儲(chǔ)熱裝置，或與常規(guī)能源供熱裝置互為補(bǔ)充；

總體市場(chǎng)規(guī)模非常大，分布不均衡，主要對(duì)標(biāo)天然氣供熱成本。

（三）居民用熱

用能特點(diǎn)：24小時(shí)供暖及生活熱水用能，全年用熱時(shí)長(zhǎng)約4-6個(gè)月不等，設(shè)備利用率低，回收期較長(zhǎng)；

用熱形式為熱水；

需要配置儲(chǔ)熱裝置，跨季節(jié)儲(chǔ)熱方式更佳；

需要常規(guī)能源供熱裝置做備份補(bǔ)充。

圖：太陽(yáng)能聚光集熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題

兆陽(yáng)水工質(zhì)類菲涅爾式聚光集熱技術(shù)介紹

圖：我國(guó)太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的基本要求

針對(duì)上述基本要求，兆陽(yáng)提出了針對(duì)性解決方案，開發(fā)出兆陽(yáng)水工質(zhì)菲涅爾式聚光集熱技術(shù)，王芳將其總結(jié)為以下六個(gè)方面：

（一）東西軸傾斜向陽(yáng)陣列布置

兆陽(yáng)光熱的東西軸菲涅耳聚光集熱系統(tǒng)，鏡面傾斜布置于接收器北側(cè)正后方，截光效率非常高。

每日跟蹤太陽(yáng)光高度角，雖然存在一天內(nèi)早晚時(shí)段的截光余弦損失，但全年時(shí)段基本沒(méi)有季節(jié)差異性，四季得熱量均衡。鏡場(chǎng)面積與儲(chǔ)熱容量設(shè)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)冬季得熱量嚴(yán)重不足或夏季棄熱量大的情況。

同時(shí)，土地利用率高，單位平米鏡面占地約2.1-2.3㎡左右，明顯低于塔式聚光集熱鏡場(chǎng)的占地比例。

以我國(guó)40°N的項(xiàng)目地為例，假設(shè)不考慮陰雨天，對(duì)南北軸槽式、南北軸菲涅爾式以及兆陽(yáng)菲涅爾式集熱場(chǎng)單位鏡面全年及冬季累計(jì)截光得熱量分別進(jìn)行了計(jì)算，兆陽(yáng)菲涅爾式的均衡性優(yōu)勢(shì)顯著（如下圖）：

不同技術(shù)路線集熱場(chǎng)單位鏡面全年累計(jì)集熱管得熱量的分布圖

由圖表可知，兆陽(yáng)菲涅爾全年得熱量與槽式基本相當(dāng)，超出傳統(tǒng)南北軸菲涅爾式10%以上；整個(gè)冬季得熱量超出傳統(tǒng)方式40%，12月、1月超出一倍。

兆陽(yáng)東西軸傾斜向陽(yáng)類菲涅爾鏡場(chǎng)第三代產(chǎn)品整體尺寸適中，抗風(fēng)性能進(jìn)一步增加，單位平米鏡面的用鋼量顯著下降，有效降低了鏡場(chǎng)成本。

此外，類菲涅爾式聚光集熱鏡場(chǎng)具有全機(jī)械跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可靠性高，直觀易維護(hù)，尤其適合高海拔惡劣氣候環(huán)境；一套驅(qū)動(dòng)裝置可控制3000-10000㎡鏡面，綜合成本低。

（二）雙玻冷彎曲面反射鏡

據(jù)王芳介紹，目前，兆陽(yáng)雙玻冷彎曲面反射鏡技術(shù)已經(jīng)取得了18個(gè)國(guó)家或者地區(qū)的專利授權(quán)。王芳表示，雙玻冷彎曲面反射鏡具有以下優(yōu)勢(shì)：低能耗、高效率，適合自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯；面型精度高，無(wú)熱彎鋼化“風(fēng)斑應(yīng)力斑”現(xiàn)象，薄玻璃吸收較少，鏡面反射率高達(dá)93.5%±0.5%，反射層及有機(jī)材料封裝在兩層玻璃內(nèi)部，具備超高耐候性和抗沖擊的性能，使用壽命可以高達(dá)50年，即使鏡片遭受到外力的撞擊破損后，也不會(huì)直接掉落，安全可靠。

（三）DSG直接蒸汽發(fā)生（水工質(zhì)）

王芳指出，兆陽(yáng)整套東西軸菲涅爾式集熱系統(tǒng)采用水工質(zhì)，與傳統(tǒng)的熔鹽和導(dǎo)熱油工質(zhì)不同，有一定的特殊性。下為兆陽(yáng)DSG技術(shù)體系特點(diǎn)：

1、接收器位置固定，軸向伸縮補(bǔ)償簡(jiǎn)單可靠；

2、CPC二次聚光設(shè)計(jì)能夠改善能流分布的均勻性；

3、能穩(wěn)定直接產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽：預(yù)熱蒸發(fā)段后設(shè)置汽水分離裝置，過(guò)熱段增強(qiáng)換熱及均溫設(shè)計(jì)；

4、大規(guī)?；炷凉虘B(tài)儲(chǔ)熱系統(tǒng)，進(jìn)一步平滑穩(wěn)定蒸汽參數(shù)；

5、系列實(shí)用化專利設(shè)計(jì)，全方位保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，輕松適應(yīng)各種復(fù)雜惡劣天氣狀況。

上圖為張家口一號(hào)光熱電站鏡場(chǎng)，紅色框選部分為汽水分離器，可維持較多的預(yù)熱蒸發(fā)段循環(huán)水量，保證蒸發(fā)換熱狀態(tài)穩(wěn)定及吸熱管壁溫穩(wěn)定，能有效的避免振動(dòng)水錘以及材料疲勞破壞的現(xiàn)象，簡(jiǎn)單用安全可靠。

（四）高頻次無(wú)水自動(dòng)清掃車

自動(dòng)清掃機(jī)器人與鏡場(chǎng)支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，緊貼鏡面沿東西方向自動(dòng)行走，雙向設(shè)置限位自動(dòng)換向；行走的同時(shí)旋轉(zhuǎn)毛刷清掃鏡面；設(shè)備緊湊自帶光伏電源，無(wú)需專人操控，清掃頻率可達(dá)到每日一次；設(shè)備及運(yùn)行成本低，能夠保證鏡面清潔率99%以上，是達(dá)成高效率聚光集熱的基本保障。

（五）可選裝多種吸熱器組件

兆陽(yáng)聚光系統(tǒng)東西軸傾斜向陽(yáng)跟蹤，截光量高，跟蹤角度變化范圍較小散光輕微，聚光光帶窄。聚光焦距變化范圍較小，能流分布可調(diào)可控，適應(yīng)低、中、高不同的聚光倍率的要求；結(jié)合二次聚光，聚光倍率可高達(dá)200倍。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以選裝低、中、高倍多種類型吸熱器，輸出不同參數(shù)的熱水和蒸汽。

此外，吸熱器位置固定，不隨鏡面跟蹤而轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定可靠，易自動(dòng)清掃軸向長(zhǎng)度伸縮補(bǔ)償簡(jiǎn)單可靠，有效吸熱區(qū)域占比大；400℃以內(nèi)可不使用真空集熱管實(shí)現(xiàn)高效率集熱，進(jìn)一步降低了成本。

（六）常規(guī)低成本運(yùn)維體系

▋應(yīng)用實(shí)例

例一：光熱電站

圖：兆陽(yáng)張家口15MW光熱發(fā)電項(xiàng)目-38萬(wàn)㎡鏡面面積

例二：建筑供暖

圖：張家口尚義小蒜溝小區(qū)冬季供暖

例三：工業(yè)熱水

圖：青海鹽湖碳酸鋰項(xiàng)目太陽(yáng)能供熱工程

圖：工程建設(shè)運(yùn)行實(shí)例

已達(dá)成的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

▋應(yīng)用場(chǎng)景

場(chǎng)景一：光熱電站

光熱電站（100MW 1300h）

光熱電站（100MW 4000h配長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能）

場(chǎng)景二：工業(yè)園區(qū)用飽和蒸汽

場(chǎng)景三：工業(yè)園區(qū)用熱水

某園區(qū)5MW熱水項(xiàng)目

場(chǎng)景四：北方地區(qū)冬季供暖

供暖季：10月15日-4月15日（按照每平米日均耗能1kWh保守測(cè)算）。

▋兆陽(yáng)光熱技術(shù)體系特點(diǎn)總結(jié)

1、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯

全系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，從設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、運(yùn)維各環(huán)節(jié)綜合設(shè)計(jì)控制成本：在工業(yè)及民用熱利用領(lǐng)域已可以明顯低于天然氣供熱（熱水、蒸汽）成本；在西部多數(shù)地區(qū)可以達(dá)到清潔燃煤的供熱成本；與國(guó)內(nèi)外常規(guī)光熱發(fā)電體系相比，聚光集熱加儲(chǔ)熱系統(tǒng)的單位得熱量成本下降1/3左右，優(yōu)勢(shì)明顯。

2、清潔安全可靠性高

傳統(tǒng)成熟的水工質(zhì)傳熱和固態(tài)顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)體系，具備天然的清潔性和安全性，從根本上避免了燃燒、爆炸、凍堵、泄露等消防環(huán)保類風(fēng)險(xiǎn)隱患。

3、標(biāo)準(zhǔn)體系完整、全國(guó)產(chǎn)化、運(yùn)維費(fèi)用低

熱力系統(tǒng)基本等同于中低參數(shù)火電廠，全系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)鏈完整，設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)成熟，能夠全面準(zhǔn)確進(jìn)行審查評(píng)價(jià)；常規(guī)火電站運(yùn)行人員簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可滿足需求，備品備件供應(yīng)充足，運(yùn)維成本低。

關(guān)于北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司

北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司及其關(guān)聯(lián)公司，致力于太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)的開發(fā)及推廣。核心團(tuán)隊(duì)由數(shù)名清華學(xué)子組成，秉持行勝于言的理念，經(jīng)過(guò)近20年的研發(fā)歷程，形成了一套原創(chuàng)光熱技術(shù)體系，具備全產(chǎn)業(yè)鏈完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

類菲涅爾聚光集熱技術(shù)和大規(guī)模儲(chǔ)熱技術(shù)，除了整體應(yīng)用于太陽(yáng)能熱發(fā)電外，其組成部分及其衍生產(chǎn)品還可被單獨(dú)應(yīng)用于工業(yè)熱水/蒸汽、火電站靈活性改造、城鎮(zhèn)供熱、海水淡化、農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)供熱等領(lǐng)域，具有清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)。

圖：資質(zhì)及榮譽(yù)

北京兆陽(yáng)的全資子公司四川蘇能電力工程設(shè)計(jì)有限公司具備電力行業(yè)新能源發(fā)電、變電工程、送電工程、火力發(fā)電（含核電站常規(guī)島設(shè)計(jì)）和建筑行業(yè)（建筑工程）等工程設(shè)計(jì)資質(zhì)，以及工程勘察、工程測(cè)量、電力工程施工總承包、建筑工程施工總承包等系列資質(zhì)，可從事資質(zhì)證書許可范圍內(nèi)相應(yīng)的建設(shè)工程總承包業(yè)務(wù)。

公司對(duì)外提供全套太陽(yáng)能光熱技術(shù)服務(wù)，承接聚光集熱系統(tǒng)及儲(chǔ)熱系統(tǒng)的研發(fā)、制造、銷售；并提供技術(shù)咨詢、方案解決、光熱電站EPC服務(wù)及升級(jí)改造、調(diào)試運(yùn)維等服務(wù)。