2009太阳能热发电技术三亚国际论坛简报

时间:2013-09-09 12:06来源:太阳能光热联盟

由中国可再生能源学会、中国工程热物理学会主办,中国科学院电工研究所、中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室承办的“2009太阳能热发电技术三亚国际论坛”,于2009年8月11日-13日在海南省三亚市阳光大酒店隆重召开。

本届论坛主席由中国工程热物理学会理事长、中国科学院院士、中国科学院工程热物理研究所徐建中研究员担任。中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室主任、科技部863太阳能热发电项目总体组组长王志峰博士主持 8 月 11 日上午的论坛开幕式。海南省政府副省长李国梁,徐建中院士,国务院参事、中国可再生能源学会理事长石定寰,国家自然科学基金委工程材料学部主任、中国科学院院士周孝信,中国证券协会副主席兰荣,三亚市人民政府副市长李柏青,美国能源部太阳能办公室计划处处长Thomas Rueckert博士等国内外官员和专家在开幕式上致辞。出席本届论坛的领导和专家还有:科技部基础研究中心闫金定博士,科技部973计划咨询专家陈霖新研究员,北京工业大学马重芳教授,科技部973太阳能热发电项目首席科学家黄湘研究员,海南省政府副省长秘书江雪岩,海南省发改委副巡视员云汉屏,海南省科技厅副厅长黄学仁,中国可再生能源学会秘书长李宝山,海南省可再生能源学会秘书长范益民等。

本届论坛的参会代表包括有来自中国、西班牙、美国、德国、韩国、意大利等国家的230 多位政府官员、专家学者、企业家和投资商。

开幕式当天上午的院士专家主题报告会由周孝信院士主持。徐建中院士,ThomasRueckert博士,黄湘研究员以及国际能源署(IEA)太阳能热发电和热化学部(SolarPACES)秘书长Christoph Richter博士在论坛开幕式分别作了主题报告发言。

会议发言采用了主题发言与自由发言结合,中外代表交叉发言等多种形式。在随后几天的分会报告中,与会的诸多国内外专家、学者、企业家围绕以下主题进行了重点讨论,部分发言代表的观点总结如下:

一、太阳能热发电技术商业化面临的重大科学技术问题

徐建中 院士(中国科学院工程热物理研究所)

中国能源供需之间的尖锐矛盾至少一直要持续到实现中等发达国家的2050年;以煤炭为主的化石能源结构,造成严重的环境污染,特别是温室气体导致全球气候变暖,对人类的未来构成严重威胁。这些形势迫切需求打造无碳、低碳能源体系。根据技术发展的不同阶段,应有计划和因地制宜地发展各种可再生能源。为实现可再生能源与化石能源互补,可考虑将太阳能与多种化石燃料相结合,并重视太阳能热化学方面的研究,采用新型太阳能热发电循环技术,提高发电效率。可再生能源技术的发展需要从规划、系统、方法、技术与管理、政策、法律等多个层面进行努力。为此,我们需要运用新思路、新技术、多领域交叉和综合的战略,建立完整的无碳、低碳能源和经济体系,藉此解决制约我国经济和社会发展的能源和环境问题,使我国的能源科技逐渐走在世界前列。

Thomas Rueckert 处长(美国能源部太阳能办公室计划处)

美国政府认为聚光型太阳能热发电(CSP)技术的低成本可以给国家提供可用的电力,另外在减排CO2方面也会起很大的作用,还可为联邦创造上百万个就业机会。DOE在太阳能热发电研究与发展方面的投资在逐年增加,2009年预算为2431万美元,2010年预算为7842万美元。

截止到2009年4月,美国正在进行的商业化CSP项目为5979MW,其中:

1)塔式有7个项目,共计2437MW;

2)槽式有9个项目,共计1614MW;

3)碟式有4个项目,共计1750MW;

4)Fresnel式1个项目,共计177MW;

5)其他方式1MW。

美国当前签订购电协议的热发电站装机容量已经达到6GW。

美国能源部发展CSP的目标是:

2015年承担中间负荷;2020年承担基础负荷。

关于太阳能热发电降低成本的发展目标是:

l        2015年CSP电力成本从目前的13-16美分/kWh(无储能)降到8-11美分/kWh(储能6小时);

l        2020年低于7美分/kWh(储能12-17小时)。

储能系统在太阳能热发电站中有着重要意义。为此美国能源部2008年9月19日宣布,未来4年投资6760万美元支持15个储能项目,以推进太阳能热发电技术的发展。

黄湘 研究员 总工程师(中国科学院电工研究所,中国华电工程集团有限公司)

太阳能热发电系统是多物理过程、非稳态、强非线性耦合的复杂系统。当前制约太阳能热发电发展的主要技术障碍是:聚光成本高,在不稳定太阳辐照下的系统光学效率和热-功转换效率低。注重提高系统效率、可靠性和环境适应性是规模化太阳能热发电发展的基本需求。构建以聚集太阳辐射从光到功的太阳能热发电热力循环理论,深刻认识光、热、功三者耦合规律及热发电系统稳态和动态特性,研究不同传热和蓄热材料对系统热力循环特性的影响,可以为太阳能热发电系统一体化多层次集成建模提供理论基础,也可以为太阳能热发电的高效率提供解决思路。为此2009年中国科学院电工研究所联合西安交通大学等八家科研院所,共同申请了973计划项目“高效规模化太阳能热发电的基础研究”,结合目前中国科学院电工研究所正在北京延庆进行的我国科技部“十一五” 863重点项目“1MW太阳能热发电技术及系统示范”,对新原理、新方法和新材料将进行实证。

马重芳 教授(北京工业大学,传热强化与过程节能教育部重点实验室)

在熔融盐高温换热技术方面已经有多年实验研究经验,并已经取得了研究成果。在槽式太阳能热发电技术研究方面取得了很大的成绩,建成了以槽式太阳能聚光器、国产高温直通式真空集热管所组成的10kW单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统,可能是日后实现分布式太阳能热发电供电系统的有效途径。

白凤武 副研究员(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

采用空气作为换热介质以提高发电参数是太阳能热发电的一个重大发展方向。美国,德国,法国,西班牙和以色列等均该方面进行了较多的研究。空气吸热器是高温热电转换系统中的核心部件。其中碳化硅泡沫陶瓷的实验研究结果表明:碳化硅泡沫陶瓷的内在优点(耐高温、抗热震及良好的导热性能)适合于用作吸热体,可以耐受强非均匀分布聚光能流冲击,出口空气温度提高引发流动过程阻力明显提高,开口系统存在投入辐射能流极限限制。

王志峰 研究员 主任(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

在降低太阳能热发电成本方面,逐条分析了降低一次投资和提高热效率这两个降低太阳能热发电成本的主要途径,指出提高效率,即聚光比与吸热温度协同提高是降低成本的最有效途径,并对此作了深刻阐述。

二、太阳能热发电站选址及系统设计

王劲峰 研究员 副主任(中国科学院地理科学与资源研究所,资源与环境信息系统国家重点实验室)

围绕收益最大化的核心目标,太阳能热发电站的选址要素主要包括:太阳直射辐射(DNI)测量、人口分布、水资源、土地利用等。其中资源与环境信息系统国家重点实验室在太阳能法直辐射遥感调查方面已经取得研究成果。该实验室在该方面研究有三年的研究历史。

Park Young Chil 教授(韩国 汉城产业大学)

负责韩国正在进行的200kW塔式太阳能热发电站中的定日镜场控制系统的研发。详细分析讨论了定日镜跟踪误差的各种来源及影响,分析了各种偏差引起的图像特点。提出了利用BCS系统,通过模型和软件来矫正和补偿定日镜跟踪总误差的方法。

徐二树 副研究员/姚志豪 博士(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

中国科学院电工研究所目前正在北京延庆进行的八达岭1MW太阳能塔式太阳能热发电站的仿真软件开发方面已经取得研究进展,可以对CSP电站运行模式、系统仿真和启动的多工况过程等进行分析。仿真以STAR90为平台。

梁文峰 高级工程师(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

中国科学院电工研究所当前在北京延庆建设的大汉塔式太阳能热发电站中,在定日镜研发及定日镜场控制方法方面,试验了多种通讯模式:DP总线,Modbus, 以太网,无线通讯模块等方式。目前镜场控制正在招标。

白素莲 高级工程师(北京华创维想科技开发有限责任公司)     

北京华创维想科技开发有限责任公司开发的国产辐射表各项性能符合国家标准,在与国际同类标准辐射表的性能对比实测结果表明:国产辐射表的准确度与国际上同类标准辐射表接近,从数据上看总辐射表误差小于2%,直辐射表误差小于1%。

周立新 经理(德国Solar Millennium AG

所有太阳能热发电的平均发电成本计算均依据项目地的太阳辐射数据,项目地的太阳辐射决定发电量,提供融资的银行也要求项目提供可靠的太阳辐射数据。传统的太阳直射辐射测试仪器对灰尘高度敏感,需要精确的太阳跟踪系统,经常性的维护,对远程气象站不适用。由德国太阳千年股份有限公司设计开发的开发远程直射光测试站,在实际电站选址测试中,特别是极端气候环境中均得到多年验证,可以通过手机通讯网络每天自动传输数据,通过太阳能电池板和蓄电池自助供电,辐射标准偏差低于3%。

三、太阳能热发电产业化发展与投资机会

李纲领 研究员(兴业证券股份有限公司研究所)

超越光伏,挑战火电。通过结合储能装置,太阳能热发电已经成为不间断供电的可再生能源的重要形式,该项技术的商业化应用已经开始起飞。随着技术进步和组件的规模化生产,太阳能热发电在成本上未来具备挑战火电的潜力。全球主要国家因太阳能资源禀赋的差异,各国技术路线与扶持政策侧重各有差异。碟式太阳能热发电系统因分布、并网均适宜,转换效率高、成本下降空间最大因而有可能成为最具商业前途的技术路线。斯特林发动机作为碟式太阳能热发电系统的核心组件,在工程动力与能源利用领域应用广泛,未来市场空间巨大。投资策略:选择具备高门槛的制造能力,自有核心技术、能够提供完整发电系统而具有定价权的上市公司。目前行业内受益的上市公司:航空动力(600893)——太阳能热发电行业上市公司价值投资标的首选,作为碟式太阳能热发电系统的国内先行者,具备技术积累和工艺基础方面的优势,后续示范工程与商业化运作可期。

吴建中 博士(西安航空动力股份有限公司)

碟式斯特林发电系统具有高效率、占地小、方便灵活等综合性能优点,是太阳能热发电的一种理想组合之一,同时太阳能热发电也为斯特林机发动机的大规模应用提供了市场机会。通过大规模生产工艺降低单位投资成本、提高系统效率可以降低碟式系统的成本,也有助于大规模的商业化生产应用。

马胜红 研究员 主任(中国科学院电工研究所 可再生能源咨询中心)

从战略的和全球的角度来看,中国加速发展太阳能发电,事关中国和全世界未来的能源安全、能源与环境和谐协调发展、以及能源可持续发展等重大问题,有利于缓解中国政府面临的能源、环境的国际压力,将有助于提升中国的国际地位和影响力,有助于早日从金融危机的困境走出。大规模开拓太阳能电力市场,扩大应用,有利于发电成本下降,支持早日步入电力领域,进而改善目前以煤电为主的电力能源结构。

Julian Lopez Garrid 首席代表(阿本戈太阳能技术(北京)有限公司)

西班牙Abengoa太阳能公司在太阳能热发电行业的已有20多年太阳能技术开发经验,业务覆盖西班牙和美国两国市场,并不断向其他国家和地区拓展。当前在西班牙有300MW太阳能电站正在建设,全球最早的两座商业化塔式电站(PS10和PS20)正在运行,3座50MW的槽式电站正在建设,全球最大的低倍聚光光伏电站正在运行,分别位于阿尔及利亚和摩洛哥的全球第1座、第2座太阳能/化石燃料联合循环(ISCC)电站正在建设。

Jong-Kyu Kim 博士 (韩国 韩国能源研究院)

中韩合作项目中水工质吸热器已经设计并制作完成,正在办理中国海关入关手续。目前韩国能源研究院在“熔融盐 + 热管”储热技术研究、水工质在管内沸腾换热实验研究以及定日镜场模拟软件的开发等研究工作已经展开;韩国已经立项在大邱设计建造一座200kW塔式太阳能热发电站;韩国能源研究院研发的 40kW太阳炉可达到一万倍的聚光比,工作温度可达2500℃;韩国正在开发20kW斯特林发动机,并将商业化推广碟式斯特林发电系统。

杜茜 助理研究员(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

当前世界上已经运行的太阳能热发电站装机容量达617.4MW(其中槽式约占93%塔式约占6%),建设中的系统装机容量1707MW,已经宣布建设的系统装机容量12.6GW。多个国家已经公布太阳能上网电价。美国,印度,中国等多个国家也制定公布了太阳能行动计划,特别是2009年7月启动的欧洲沙漠行动计划,将在未来的十年内,投资4000亿欧元,在中东及北非地区建立一系列并网的太阳能热发电站,来满足欧洲15%的电力需求,以及电站所在国家的部分电力需求。中国的太阳能行动计划于2009年1月正式启动,成立了太阳能技术研究中心(含太阳能光热转化及规模化研究示范中心、太阳电池研究中心等5个研究与示范中心),并且设定了:2015年分布式利用,2025年替代利用,2035年规模利用的阶段性目标。

原郭丰 博士后(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

太阳能热发电技术可以与海水淡化很好的耦合,当前中国科学院—皇明太阳能联合实验室已经在HD法海水淡化技术方面取得研究进展:完成了空气集热器的海水淡化系统实验台测试,正在进行双回路系统测试,展开了吨级示范系统的设计与建设工作,预计在年底建成吨级示范试验台。

四、太阳能聚光技术及发展

卢振武 研究员/魏秀东 博士/张红鑫 博士(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

已经研发出一种极轴式跟踪轮胎面定日镜,具有高聚光比、全天跟踪光斑变化小等突出优点;开发了新镜场优化设计软件HFLD1.0,可对镜场进行仿真建模和优化设计。提出:1)在镜场设计方面,采用小面积定日镜、多塔式设计,从而可以降低塔、吸热器及定日镜成本; 2)定日镜材料方面,采用新型材料加工,新型材料反射器须具备质量轻、易成形、面形精度和跟踪精度高,反射损失小等特点;3)镜场控制方面,镜场采用分组控制,在不降低聚光效果的前提下减少电机数目,进而降低镜场成本。

王晓宇 助理研究员(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

中国科学院电工研究所当前在北京延庆建设的大汉塔式太阳能热发电站中,在定日镜面型整定技术方面,开发出一套利用人造光源来调整定日镜面型的方法,并在实际工作中得到应用。

王成伟 总经理(北京天羿洁源科技发展有限公司)

北京天羿洁源科技发展有限公司在定日镜及跟踪设备开发方面,已经开发出三种型号共五台定日镜,并且得到初步的实验结果。

Mark Kim博士( 韩国  三星公司)

Rioglass公司在钢化玻璃反射镜制造方面具有世界领先技术优势,钢化玻璃反射镜的平均反射率大于93%。

五、高温热电转化技术

李建民 总经理(成都奥能知科技有限公司)

成都奥能知科技有限公司在热管菲涅尔镜太阳能热发电技术的研发方面已经取得多项专利成果,目前系统已经能够实现400-800℃的太阳能应用。在低温非跟踪热电技术方面,采用双效内插热管,可以使热水器热水产量提高28%。

李海冰 高级工程师 总经理(深圳中科力函热声工程技术有限责任公司)

中国科学院理化技术研究所研发出的聚能型行波热声发动机:加热温度680℃,热效率32%,输出功率1.1kW,是目前世界上报道的效率最高的热声发动机。 热声发动机驱动的低温热声制冷机已经获得18.1K(-253℃)的低于液氢的温度。完全热声无驱动部件的室温行波热声制冷机获得0℃时405W的制冷量,处于世界领先水平,目前已经申请专利30余项。

孙守建 高级工程师(北京桑达太阳能技术有限公司)

北京太阳能研究所在槽式太阳能热发电用高温集热管的研制工作中取得成果:当前采用玻璃-金属热压封接技术(该技术不同于传统的熔封技术,采用过渡金属实现膨胀系数不完全匹配的玻璃和金属之间的封接)开发出的桑达集热管工作温度已经可以达到350℃。

丁静 教授(中山大学)

中山大学已经研发出多元体系的高温硝酸混合熔融盐(添加剂 - KNO3 - NaNO3 - NaNO2),工作温度范围220℃-580℃;研发出的碳酸混合熔融盐工作为年度范围450℃-800℃;此外与东莞理工学院已经合作建成熔融盐吸热-传热-蓄热实验系统,熔融盐强化传热、斜温层混合蓄热等方面也取得研究进展和成果。

吴玉庭 副教授/刘斌 博士(北京工业大学,传热强化与过程节能教育部重点实验室)

北京工业大学在混合硝酸盐、碳酸盐、氯化盐配置及物性测量、熔融盐换热性能实验、与生物质制氢耦合的熔融盐传热蓄热系统研制等多方面取得研究成果。其中,在熔融盐管内换热方面,已经通过实验手段得到熔融盐在管内通过实验得到了均匀热流边界条件下,熔融盐(硝酸锂)Re数在4,100~45,000之间,Pr数在11.7~18.4之间包括过渡流和充分发展紊流的管内强迫对流换热数据,并拟合出了相应的传热关联式。

李鑫 副研究员/常春 博士(中国科学院电工研究所,太阳能热利用及光伏系统中国科学院重点实验室)

结合熔融盐物性,综合分析了熔融盐高温换热-蓄热相关各环节所需考虑的因素以及中国科学院电工研究所当前取得的研究进展:通过水工质管内换热实验与数值计算,已经得到周向非均匀热流边界条件下,管内层流、过渡流及充分发展湍流的传热关联式,以及管壁的非均匀温度分布计算公式。针对采用不同换热工质的太阳能热发电站,探讨了熔融盐储热的不同利用形式。

六、太阳能热发电材料技术

平泱 首席代表(美国Glasstech有限公司上海代表处)

美国Glasstech公司作为玻璃弯曲钢化设备制造商,与太阳能热发电领域相关的主要有圆柱形半径弯曲设备、外部压制成型设备、深弯设备等。技术成熟,能够保证严格的偏差范围、高度重复性和高产量的需求。已经有500多台设备销往40多个国家,产品专利超过600件。

熊传溪 教授(武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室)

武汉理工大学在用于聚光器的轻质高强聚合物反射膜制备和性能测试方面取得研究成果:单位反射面积的质量只有3Kg左右;同时相对于传统玻璃银镜,可以将成本降低约35%,同时拥有良好的耐候性和强度性能。

柏彪 博士(陶氏化学(中国)有限公司)

陶氏化学(中国)有限公司作为专业的导热油供应商,开发出的Dowtherm A、Dowtherm XE、Synthetic Organic等型号合成有机导热油性能稳定,最高工作温度达400℃。陶氏导热油产品已经在SEGS 系列项目、美国内华达州Solargenix 65MW太阳能发电项目、西班牙Andasol-I与Andasol-II等多个大型太阳能热发电项目中得到应用。

郝雷 博士(北京有色金属研究总院 能源材料与技术研究所)

北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所已经在槽式太阳能热发电高温集热管关键材料(氮化物光谱选择性吸收涂层、阻氢涂层及HS100 真空维持材料)方面取得研究成果。

本届论坛主题鲜明,内容丰富,人员广泛,形式多样。出席本届论坛的国内外研究院所、高校、生产企业、投资基金及新闻媒体等单位逾百家。在积极、友好、热烈的气氛中,与会代表在会上和会下都进行了多种方式的交流。

太阳能热发电技术三亚国际论坛每年举行一次,本届论坛的协办单位有兴业证券股份有限公司、皇明太阳能集团有限公司及海南省可再生能源协会,并且得到了ABB(中国)有限公司、成都奥能知科技有限公司和山东潍坊太阳能工业开发区等单位的出资赞助。太阳能热发电技术三亚国际论坛志在为国内外诸多专家、学者、企事业单位、投资商及个人之间的交流与合作提供一个交流的平台,共同探讨太阳能热发电技术的产业发展模式,以加快我国太阳能热发电技术的产业化、商业化步伐,从而早日为我国提供一种可持续发展的绿色能源,为建设自然、友好、和谐的社会做出贡献。 

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