深圳光伏~推进光热发电快速降本的几个技术创新途径

不久前，世界可再生动力组织（IRENA）发布的一份陈述显现，自2010年以来光热发电本钱下降了47%左右，仅次于光伏。

尽管降幅颇大，但在可再生动力逐步趋于平价的当下，光热发电职业现在仍面对极大的降本压力，若想在加速革新的动力体系中占得一席之地，唯有经过各方协力把光热发电本钱降下来才干赢得生计和展开空间。

怎么完成？技能立异无疑是一条正途，也是以美国为首等光热发电大国继续多年施行的重要办法。

一同，因为技能道路较多，体系组成也较为杂乱，光热发电职业可施行技能立异的细分类别也比较多，有时需求多个环节和上下游企业一同参加。

因为后端（惯例岛，又称发电岛，出资占比10%左右）与已展开十分老练的传统煤电职业根本共同，现在光热发电职业的技能立异办法多聚集在太阳岛（光场，出资占比50%左右）和储热岛（出资占比20%左右），尤其是总出资占比一半左右的太阳岛。

IRENA以为，太阳岛各部件（如反射镜、集热器）的技能进步、设备规划本钱下降、特定组件本钱下降都能够下降光热发电的本钱。此外，塔式吸热器各部件的本钱下降空间比槽式集热器稍大一些，当然这也与现在塔式光热电站装机量仍相对较少有关。

下文梳理了一些现在业界正在推动中、有望未来推动光热发电本钱快速下降的几方面技能立异途径：

1、反射镜

1）反射膜：是在铝质或不锈钢等资料制成的基板上覆上一层高功能聚合物薄膜以取得轻质反射镜。此举可显着下降反射镜体系的全体分量，下降支架等体系的出资，然后下降光场体系全体出资。可是，从反射率视点来看，反射膜类反射镜与玻璃反射镜比较仍有距离，体系出资节约部分与电站发电量所带来的丢失需求平衡。

2）厚度更薄：反射镜常用的厚度标准是4mm，但事实上，玻璃越厚，太阳光抵达反射镜反射层的光损越多，反射率则越低。为进一步进步反射率，其间一个可行的解决方案即设法下降玻璃的厚度，然后下降反射镜体系的分量，并终究下降集热场的全体出资。可是，超薄反射镜相对通用的4mm镜在本钱上要高出不少，其带来的聚光功率的进步是否足以抵消并超出其本钱添加尚缺少实践事例的证明。

3）微弧平面镜：在实践运用中，为取得较好的聚光作用，平面镜也常常经过支架固定等方法构成必定的微弧。除了机械方法外，部分厂商已出产或正在开发“天然”的微弧反射镜，即出产出的制品即为微弧镜，而非后期设备时经过机械作用力发生。

“天然”微弧镜的出产技能和工艺难度并不太高，也能够减少镜场设备时的作业量。但其产品出产流程较为杂乱，本钱一般要远高于一般平面镜。假如能够出产出低本钱的微弧平面镜，将大大下降镜场的设备本钱，进步聚集精度。

2、集热管

1）熔盐集热管：与传统槽式光热体系的传热介质导热油比较，熔盐的运用温度可到达550℃以上，能够直接进行储热，并且价格低，安全可靠，然后显着进步电站功率。

熔盐集热管面对的技能难点有两个，一是需求耐高温涂层：现在的选择性吸收涂层在高温下运转易分化或掉落，安稳作业温度不超越400℃，这是槽式技能选用熔盐做传热介质的妨碍之一，研制耐550℃高温的选择性吸收涂层为集热管技能的一个展开方向。

二要添加耐腐蚀性，若选用熔盐做传热介质，其所含的氯离子等杂质将对金属内管形成腐蚀，需选用抗腐蚀的金属资料内管，或改善熔盐的成分，下降其腐蚀性。

2）DSG集热管:DSG直接蒸汽发生技能选用水直接发生蒸汽，可省去多级换热流程，其运转温度能够进步到450℃以上，体系功率和本钱效益进步显着。

DSG集热管面对的技能难题是需求接受更高的运转压力，选用导热油做传热介质对集热管形成的压力不高于4Mpa，但假如选用水做工质，则需求耐压在10Mpa以上，这对真空集热管的耐高温功能、承压才能及可靠性都提出了更高的要求。

3)大尺度集热管:光热发电体系的聚光比是指采光面积与吸收体面积的比值，聚光比越高，电站运转温度就越高，然后进步发电功率。因而，更大尺度的不锈钢内管外径在单位长度内可传输更多热量，有用下降广场体系的全体出资。

但仅仅只增大集热管的尺度，其聚光比将相对减小，不易到达高温。因而，假如要添加集热管尺度，反射镜体系的尺度也需随之增大。

现在国内外多家集热管厂商都推出了内径90MM等不同标准的大口径集热管，以满意立异式大开口集热器的配套需求。

3、槽式集热器

1）大开口：从集热器更新迭代趋势来看，最大的特色便是开口面积越来越大，倾向于大型化以进步聚光比。

2）轻质化：比方奥地利HELIOVIS AG推出的充气型薄膜槽式集热器HELIOtube，其可经过简略的卷装方法批量出产运送，抗风功能佳。最要害的是，集热器原资料的完全改变，可大幅下降电站的集热本钱。

4、定日镜

1）共同镜面规划：现在大多数定日镜的形状一般呈方形或矩形，Schlaich bergermann partner（SBP）公司开发出了选用共同五边形规划的Stellio定日镜，呈中心对称结构，用料少，原料巩固，且聚光均匀，抗风功能佳，净采光面积47.5平方米，现在已运用于中电工程哈密50MW熔盐塔式电站，由武汉圣普太阳能科技有限公司担任出产。

2）支架结构立异：传统的定日镜设备多是“蘑菇型”，但龙岩智康太阳能科技有限公司推出了一种中国特色的“中式树型定日镜”，该公司称，与蘑菇型镜架比较，其镜架结构十分稳，抗风功能强，设备保护便利，精度可与机床比美。

此前，该公司第二代树型定日镜现已经过了中科院延庆太阳能基地的测验，测验成果显现，在11m/s风速下其盯梢准确度到达3.5mrad的概率为93.7%。

美国创业公司Skysun研制的“联动定日镜”则进行了更大打破，其将多个定日镜会集固定在同一个支架上，运用同享的驱动电机和支架。据悉，选用该规划电站的整体设备本钱有望下降一半左右，该项目现在正在美国动力部SunShot方案的基金支持下推动。

图：Skysun联动定日镜样机

3）定日镜无线控制体系：无线控制体系能够大幅减少太阳岛电缆运用量，然后大大下降太阳岛的施工本钱，现在该技能已在以色列Ashalim1塔式光热电站等项目上得到运用。

5、吸热器

在吸热器方面，现在塔式光热电站所运用的吸热器一般是水工质或熔盐工质吸热器，一般情况下，熔盐吸热器的运转温度不超越600℃，国内外一些光热技能公司都在研讨可接受更高温度（1000℃乃至更高）且耐腐蚀的吸热器，以习惯传统的蒸汽轮机以及新式的超临界二氧化碳涡轮机。

6、新式熔盐

体系运转温度是减少光热发电本钱的要害因素，现在商用光热发电体系的最高运转温度为565℃，有待进一步进步。为此，包含阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室等在内的多家美国科研组织及院校正在展开将氯盐作为光热电站新式作业介质的相关研讨，这种氯盐的最高运转温度达750℃。

7、超临界二氧化碳技能

经过超临界CO2布雷顿循环体系来进步光热电站的运转功率，一同下降光热电站本钱，使其更具市场竞争力。

该技能所构建的体系涉及到许多对功能要求较高的原资料和设备零部件，如超临界二氧化碳涡轮机、耐氧化，耐热机械的陶瓷复合换热器等，现在以美国动力部（DOE）为代表的全球多个科研组织正在加速推动超临界二氧化碳光热发电技能商业化。

图：超临界二氧化碳涡轮机

此外，比较其它可再生动力发电技能，光热发电项目的规划布置相对有限，但随着世界范围内的新增项目不断添加，本钱也将会显着下降；一同，因为开发商和各参加方经历越来越丰厚，供货商和EPC总承揽的危险边沿也会下降。