聚光非跟踪中温太阳能技术及工程实践

时间:2019-01-30 16:32来源:太阳能光热联盟
  在近期举办的2018太阳能中温热利用技术大会上,山东力诺瑞特新能源有限公司(下文简称力诺瑞特)的中温太阳能真空集热管及中温太阳能集热器再次荣获大会颁发的“技术创新奖”。“大量的工程应用实践证明我们的中温太阳能集热器产品节能效果非常明显”,力诺瑞特总工程师马光柏告诉国家太阳能光热联盟记者。2017年11月1日,由于显著的节能和环保效益,山东力诺瑞特新能源有限公司的“中低温太阳能工业热力应用系统技术”荣获山东省政府颁发的“优秀节能成果奖”。早在2012年12月,力诺瑞特提报的“中低温太阳能工业热力应用系统技术”被国家发展改革委列入《国家重点节能技术推广目录(第五批)》。
  “中低温太阳能工业热力应用系统技术的主要原理是自来水经过软化处理后进入冷水箱,通过循环泵进入中温集热器,太阳照射到中温集热器上,由中温太阳能真空管将太阳辐射转化为热能,再由真空管内的铜管把热能传递给冷水,将水加热,热水通过循环泵输送到储热水箱,再经过蒸汽锅炉加热成高温蒸汽输送到热力管网。中温太阳能真空管是太阳能热力系统的关键部件,对于真空管型中温太阳能集热器开发,有两个关键技术需要研究:一是研制具有高太阳吸收比、低太阳发射比的吸收涂层,以及高太阳透射比的罩玻璃管;二是要降低集热器的热损失。”马光柏介绍说。
  据了解,针对减发射涂层和非蒸散型吸气两个环节,力诺集团和清华大学共同合作,作了如下研究和实践:
  1、吸收发射技术。研发了高吸收、低发射的选择性中温涂层。
  2、增透技术。研究了以溶胶-凝胶技术为方向的增透技术,增透工艺经研究实现了3%增透的产业化指标。
  3、真空维持技术。研究了蒸散型吸气剂+特效吸气剂、真空机组采用分子泵、连续排气台等提高中温真空集热管的真空维持技术。
  4、聚光技术。根据非跟踪反射器的数学模型,物理模型,用Tracepro进行光线跟踪,确定了CPC反光板的设计。
  5、防高温氧化技术。通过多组试验完成了防铜管氧化的问题,采用表面镀金属涂层的处理方式,具有良好效果。
  6、研究了以CPC中温集热器为应用基础的中温太阳能系统多项技术,包括阵列布置技术、防过热技术、防冻技术等。
  马光柏表示,力诺瑞特以太阳能中温集热器为核心,与空气源热泵、燃气、闭式模块锅炉等供能方式进行结合,形成了 “太阳能+” 系统。目前,这种多能互补技术得到了很好的应用,获得了良好的口碑。
无锡宜家项目,利用中温太阳能系统提供120℃热源,2011年
上海奉贤医院中温太阳能热水系统,2012年
泰安中温太阳能制冰系统,2013年
北京中温太阳能蒸汽系统,2014年
中国建筑科学研究院320平米太阳能空调项目,2014年
 IBM办公楼中温太阳能空调制冷,2015年
辽宁朝阳沥青加热项目,集热器工作温度达150℃,2016年
宁波滕头村117平米太阳能空调系统,结合空气源热泵制冷采暖,2016年
泰州阿斯利康制药项目,2016年
  注:泰州阿斯利康制药项目概况:72组CPC太阳能集热设备,采光面积220平米,提供热水,辅助热源由原蒸汽锅炉热水机组提供,采用2个8m3/立式闭式贮热水罐贮存热水,并为生产用蒸汽产生的高温蒸馏水预留拓展管口。
  当被问及如何在我国进一步推广应用中温太阳能热利用技术时,马光柏指出以下问题还亟待解决:
  1、系统技术仍然需要提升。由于太阳能的不连续和不稳定性,系统技术还未能很好解决用户连续稳定的用能需求问题,需要多能互补的集成。
  2、与常规能源比较,太阳能热利用系统初投资还比较高,用户在较长的投资回收期情况下使用的积极性不高,没有使用太阳能的直接动力,除非有政策驱动。
  3、太阳能集热器安装位置受限,经济条件受限,辐照资源影响。
  4、缺少一套系统设计的方法和项目经济性评估方法,使太阳能热利用项目从始到终缺少可控的手段,难以为用户提供令人信服的项目方案。
  5、太阳能热利用产品缺少适合的营销模式,自身的收益不足以吸引投资。
  关于如何解决大规模应用问题,马光柏也提出了以下建议:
  1、建立标准。制定相适应的技术标准,提高技术含量和产品品质,通过标准制定共同提升行业水平。
  2、太阳能系统能源计量、审计标准的出台。国家出台太阳能系统能源计量、审计标准,使太阳能的节能量有法可依。
  3、政策鼓励。有相关政策鼓励用能企业使用太阳能,如按节能量补贴,税收优惠等。
  4、持续研发。对集热器,阵列布置,水力平衡,控制技术,安全性,可靠性,稳定性等方面持续研发,解决系统的问题。
  5、持续降本。通过技术创新进行中温系统的成本优化,提升竞争力。
  6、总结方法。总结创建一套从项目咨询-项目建议-可行性调研-项目设计-完全成本核算-项目获取-优化设计-施工设计-项目实施-验收运行-实时监控-售后服务的项目流程方法和完全成本核算的项目经济性评估方法,为用户提供可信服的方案。
  近年,随着太阳能热利用水平的不断提升,太阳能热利用逐步从民用低温热水领域向工业中温领域拓展,产品技术的提升与系统技术的进步,使太阳能集热系统在建筑采暖、空调制冷、工业用热、农产品烘干等行业的使用越来越广泛,工程应用市场潜力巨大。面对巨大的太阳能中温热利用市场,我们需要根据现有的实践,正视问题,总结经验,不断改进,促进中国太阳能热利用产业的大发展。

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