光热发电的技术进展.ppt

1、槽式太阳能热发电技术及其进展,2014年8月,主要内容,太阳能热发电技术概述 槽式热发电技术 槽式技术的核心部件高温集热管 槽式热发电的工程技术 线性菲涅尔技术及工程,一、太阳能热发电技术概述,最大优势: 稳定连续的电力输出 特有的光-热-电的转换模式中,热能具有良好的存储性能,所以使的系统电力输出具备了平稳的特性.而且理论上可以24小时连续发电. 具有更好的并网特性,这是光伏,风电所无法达到了.,一、太阳能热发电技术概述,占地面积决定输出功率-面积大 太阳能是能流密度很低的能源.大气层之外的太阳能辐照强度为1366W/M2. 地面太阳能,受到大气层影响,发生了许多变化-太阳角度,云层,空气晴

2、朗度,散射等等 地面阳光总辐照:大约5-25MJ/d.m2 50MW的太阳能电站占地面积:约200万M2,折合为3000亩土地,一、太阳能热发电技术概述,聚光才可以获得高温 聚光系统只对直射光有效 聚光比决定最高温度 温度和效率-受到热损的影响,温度低对光热转换效率有利,但温度越高,汽轮机效率越高,一、太阳能热发电技术概述,4. 大面积的镜场 光学系统工程-对日跟踪,反射,聚光 风载荷-对效率和系统均有影响 清洗-必须保持高反射率,一、太阳能热发电技术概述,5.四种主要的CSP形式 槽式 塔式 线形菲涅尔 碟式,槽式发电技术,塔式发电技术,碟式发电技术,线性菲涅尔技术,一、太阳能热发电技术概述

3、,8,一、太阳能热发电技术概述,6.一切新技术的基本特点: 成本从高到低 难度由难到易 形式从百花齐放到相对稳定,二、槽式热发电技术,二、槽式热发电技术,聚光集热原理,二、槽式热发电技术,槽式技术的核心部件(光场部分) 高温集热管 反射镜 支架系统 对日跟踪驱动装置,二、槽式热发电技术,槽式技术的发展方向 提高聚焦比-更宽的槽(中国西北?) 提高热介质温度-熔融盐代替导热油? 简化钢结构-容易运输组装且精度好实现,二、槽式热发电技术,ISCC联合循环的巨大优势 ISCC是最高效地利用太阳能的方式 常规能源和太阳能互换或补充方式工作,IRAN YAZD ISCC-联合循环电站,IRAN YAZD

4、 ISCC,基本信息： 工程名称 Yazd ISCC 地点 雅兹德, 伊朗 维度/经度 31.929N，54.02E 电气连接 230千伏变电站 太阳能光场： 光场大小 104,640 m2 集热器数量 128 年法向入射量（DNI） 1,851kWh/m2y 太阳热电效率 35.2% 电站容量： 额定功率 474MW（2157MW GT + 160MW ST） Solar power Installed 17 MW 电站效率 57.6% 发电总量 3,316 GWh/年（35 GWh/year solar electricity）,IRAN YAZD ISCC,三.槽式热发电的核心部件-高温

5、集热管,高温集热管,集热管技术参数,19,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,20,产品测试集热管测试列表,整管检测,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,21,产品测试集热管测试列表,封接段测试,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,22,产品测试集热管测试列表,玻璃外管及其涂层检测,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1

6、909E-09T4,热,23,产品测试神舟集热管测试列表,玻璃外管及其涂层检测,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,24,产品测试神舟集热管测试列表,金属内管及其涂层检测,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,25,产品测试神舟集热管测试列表,可伐检测,P=0.56282218T+2.5135E-08T4,P=0.13862615T+6.1909E-09T4,热,26,产品测试神舟集热管DLR测试曲线方程,产品测试神舟集热管涂层热稳定性能测试,2

7、7,神舟第二代集热管所选择的涂层在真空中加热到600时吸收率相对较稳定，发射率变化在可预计的范围内，涂层的热稳定性能良好。,产品测试神舟集热管匹配封接件冷热冲击测试,28,*航天环境可靠性试验与检测中心，第二代集热管,29,测试条件* 本实验用热损测试系统将成品集热管分别在400、450、500、550等不同高温下保温720小时，其中升温速率为50/小时 测试结果：,产品测试神舟集热管工作寿命测试：不同高温下保持720小时热损试验,*航天环境可靠性试验与检测中心，第二代集热管,30,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,1）更高的发电量 耐高温，长寿命太阳能选择吸收涂层

8、玻璃管专用太阳光增透涂层 更高集热管可利用率 更低的热量损失,2）更长的使用寿命 光学效率 热损 吸热管的破损率,31,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,1）更高的发电量,耐高温，长寿命太阳能选择吸收涂层 中国航天在卫星专用热控涂层的技术储备 避免了传统涂层在高温工作环境下，金属原子在涂层内的迁移、聚集以及层-层之间的金属扩散 实现更高的吸收率，更低的发射率 吸收率1：96.3% 发射率2：0.035 80；0.089400,玻璃管专用太阳光增透涂层 使用溶胶-凝胶方法，采取独特工艺配方，在玻璃管内外壁涂镀了优异的太阳光增透涂层 将原玻璃管的太阳全光谱透射率从91.7

9、%有效提升至97.2%,1:本测试项目交由国家建筑材料工业太阳能光伏（电）产品质量监督检验中心进行测试 2:本测试由第三方测试中心国家太阳能热水器质量监督检测中心测试,32,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,1）更高的发电量,更高的集热管可利用率 对于整根吸热管，其可利用率并不是100%，但是增加吸热管的可利用率就可以提高吸热管的吸热效率，相当于增加产能，因此吸热管可利用率的提高显得尤其重要 常温时吸热管可利用率由第三方实际测得值为96.842%1,1:测试项目交由北京东方计量测试研究所进行测试，测试结果合格，且与计算结果符合良好；100400为计算值,更低的热量损失

10、 我公司于2012年送DLR进行测试 当工作温度为350摄氏度时，天瑞星集热管与对照样管的热损相差72W/m。 以192个回路的50MW光热电站计算，天瑞星集热管节约热能近8.1MW(72W/m *4.06*3*12*4*192) 相当于节约电能3.24MW，占总发电量的6.5%,33,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命,吸热管工作20年后，集热效率衰减为初始的80%，则认定为吸热管的寿命期限。决定吸热管寿命的指标有热损、光学效率和吸热管的破损率。因此，要分析吸热管的寿命，主要从分析以上三个因素入手进行剖析。,34,神舟集热管专利技术在应用中的效能分

11、析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命光学效率分析,35,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命光学效率分析结论,通过吸热管涂层的老化寿命实验，通过此实验则意味着涂层寿命可以维持20年以上 在盐雾、摩擦、紫外、湿热等各项老化实验的检测下，膜层的附着力良好，不会对透射率造成大的影响 在吸热管的正常工作环境下，外侧膜层指标会受自然条件影响略有下降，玻璃管的内侧始终是处于真空条件下，膜层指标不会受影响 玻璃透射率膜层经膜层老化寿命实验，此实验条件为国内制造商和国外EPC普遍公认的涂层老化实验，通过此实验则意味着涂层寿命可以维持25年以上,36,神舟集热管

12、专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命热损分析,37,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命热损分析结论,通过吸热管涂层的老化寿命实验，可验证发射率的高温稳定性 天瑞星使用的涂层采用的是四层结构，在红外反射层上镀制了双陶瓷结构，很好地避免了红外反射层的结构变化，维持了发射率的高温稳定性 导热油的渗氢作用影响最大，为吸热管压升提高的主要因素。而吸气剂的使用，也将导热油的渗氢对真空度的影响几乎完全消除 从天瑞星怀柔实验基地的实测数据来看，从2009年至今，吸热管在装有吸气剂的情况下真空度几乎没有变化，因此可以得出结论，吸热管无破

13、损的前提下，正常工作寿命期内，真空度的变化很小,38,神舟集热管专利技术在应用中的效能分析提高CSP发电的经济性,2）更长的使用寿命破损率分析,结论：吸热管的破损率是由玻璃可伐的封接段、焊接质量和金属防锈来保障的。通过匹配封接和防腐措施，可确保吸热管的破损率五年内4%以下,四.槽式热发电工程技术,目前国外的CSP工程技术成本高 国内的气候恶劣程度远严重于现有欧美电站 我国急需积累热发电的工程经验和运维经验 需要摸索出中国特色的CSP工程技术-从改良部件到系统集成,基本信息： 工程名称 ASTEXOL-2 地点 巴达霍斯, 西班牙 场地 约160公顷/395,3英亩 维度/经度 384836N7

14、39W 电气连接 220千伏线路 太阳能光场： 光场大小 510,120m2/5,490,885平方英尺 抛物镜面数量 209,664片 吸收管数量 22,464根 年法向入射量（DNI） 年平均2,052kWh/m2a 光场效率 约峰值效率的70%；约年平均效率的50% 蓄热能力 8小时（满负荷） 电站容量： 额定功率 50MW 年运行时间 约3500小时（满负荷状态下） 预计发电总量 约170 GWh 电站效率 约峰值效率的28%，约年平均效率的15%,ASTEXOL 2 50MW,ASTEXOL 2 50MW,ASTEXOL 2 50MW,太阳能光场工程,设计与太阳 能光场规划 资产评估

15、 设备说明书 土建工程说明书,工程管理 采购 工厂验收 物流与供应 架设、装配与安装,运行维护的 定义与说明 运行与维护的监管 运行与维护的最优化培训,制造,集热器,吸收管,反射镜,导热介质， 管道，其他,工程 质量 教训,质量控制,经验教训,土建工程,土建工程,支架钻孔和地基,土建工程,土建工程,支架钻孔和地基,场地平整和地基,土建工程,临时设施,反射镜和大型材料仓库,栅栏围墙,临时设施,交通通道,临时设施,设备接收与存储,临时设施,设备接收与存储,临时设施,办公现场,临时设施,结构装配间,临时设施,预先装配,镜架与反射镜装配,镜架与反射镜装配,预先装配车间,集热管焊接,预先装配,临时隔风护

16、栏,安装现场,从车间到光场,安装现场,从车间到光场,安装现场,安装现场,集热器(SCA)安装现场,集热器(SCA)安装现场,安装现场,集热器(SCA)安装现场,安装现场,集热管安装现场,安装现场,集热管安装现场,安装现场,现场支架系统,安装现场,球形接头,安装现场,仪表与控制,安装现场,导热介质循环系统,安装现场,管道保温,安装现场,管道保温,安装现场,调试,移动式回路测试,单回路测试系统,质量控制,质量控制,水泥粘合力测试,质量控制,集热管目测,同轴度检测,质量控制,质量控制,安全（太阳灼烧保护）,经验教训,反射镜破损,经验教训,集热管及反射镜损坏,经验教训,集热管破损,ET-150m SK

17、AL ET-150m,关键部件,扭力盒,镜面构架,扭力管,轻便 SolarGenix,Solel 6-100m 能源部 槽式-150 m Albiassa 槽式-150 m,五.线性菲涅尔技术及工程,抗风能力强 适合于直接蒸汽发生系统(DSG) 制造成本低且工程相对容易 容易获得高聚焦比 二次反射带来效率下降 裸管吸热带来热损加大,Feed pump,线菲光场基本原理,Super heater Section,Evaporator Section,Steam Separator,1.07 m,0.43 m,6 m,12 m,Feed water to inlet,Steam Outlet,17.57 m,N,Mixing drum,Feed water in,CPC的材料和形状,CPC二次反射原理,Prototype,Construction of Solar Fie