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

圖：王芳

聚光集熱太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

王芳介紹，2021年我國清潔能源消費量占能源消費總量的25.5%，較上年增長了1.2個百分點，比2012年提高了11個百分點，說明我國能源消費結(jié)構(gòu)正加快向清潔低碳轉(zhuǎn)變。

圖：2022年以來清潔供熱相關(guān)政策（部分）

▋太陽能聚光集熱主要應(yīng)用領(lǐng)域及特點

（一）光熱發(fā)電

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

高溫高壓用熱，一般為380℃以上的過熱蒸汽；

需要配置6-8小時以上的儲熱裝置；

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：全年用熱，一般冬季用能較多，每日用能時長8-24小時；

中高溫用熱較多，飽和蒸汽或熱水；

需要配置儲熱裝置，或與常規(guī)能源供熱裝置互為補充；

總體市場規(guī)模非常大，分布不均衡，主要對標天然氣供熱成本。

（三）居民用熱

用能特點：24小時供暖及生活熱水用能，全年用熱時長約4-6個月不等，設(shè)備利用率低，回收期較長；

用熱形式為熱水；

需要配置儲熱裝置，跨季節(jié)儲熱方式更佳；

需要常規(guī)能源供熱裝置做備份補充。

圖：太陽能聚光集熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要問題

兆陽水工質(zhì)類菲涅爾式聚光集熱技術(shù)介紹

圖：我國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)的基本要求

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

（一）東西軸傾斜向陽陣列布置

兆陽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。

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

同時，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的占地比例。

以我國40°N的項目地為例，假設(shè)不考慮陰雨天，對南北軸槽式、南北軸菲涅爾式以及兆陽菲涅爾式集熱場單位鏡面全年及冬季累計截光得熱量分別進行了計算，兆陽菲涅爾式的均衡性優(yōu)勢顯著（如下圖）：

不同技術(shù)路線集熱場單位鏡面全年累計集熱管得熱量的分布圖

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

兆陽東西軸傾斜向陽類菲涅爾鏡場第三代產(chǎn)品整體尺寸適中，抗風性能進一步增加，單位平米鏡面的用鋼量顯著下降，有效降低了鏡場成本。

此外，類菲涅爾式聚光集熱鏡場具有全機械跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，可靠性高，直觀易維護，尤其適合高海拔惡劣氣候環(huán)境；一套驅(qū)動裝置可控制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，兆陽雙玻冷彎曲面反射鏡技術(shù)已經(jīng)取得了18個國家或者地區(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：低能耗、高效率，適合自動化大規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)濟性優(yōu)勢明顯；面型精度高，無熱彎鋼化“風斑應(yīng)力斑”現(xiàn)象，薄玻璃吸收較少，鏡面反射率高達93.5%±0.5%，反射層及有機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50年，即使鏡片遭受到外力的撞擊破損后，也不會直接掉落，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)的熔鹽和導熱油工質(zhì)不同，有一定的特殊性。下為兆陽DSG技術(shù)體系特點：

1、接收器位置固定，軸向伸縮補償簡單可靠；

2、CPC二次聚光設(shè)計能夠改善能流分布的均勻性；

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

4、大規(guī)?；炷凉虘B(tài)儲熱系統(tǒng)，進一步平滑穩(wěn)定蒸汽參數(shù)；

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

上圖為張家口一號光熱電站鏡場，紅色框選部分為汽水分離器，可維持較多的預熱蒸發(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，能有效的避免振動水錘以及材料疲勞破壞的現(xiàn)象，簡單用安全可靠。

（四）高頻次無水自動清掃車

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

（五）可選裝多種吸熱器組件

兆陽聚光系統(tǒng)東西軸傾斜向陽跟蹤，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200倍。實際應(yīng)用時可以選裝低、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，穩(wěn)定可靠，易自動清掃軸向長度伸縮補償簡單可靠，有效吸熱區(qū)域占比大；400℃以內(nèi)可不使用真空集熱管實現(xiàn)高效率集熱，進一步降低了成本。

（六）常規(guī)低成本運維體系

▋應(yīng)用實例

例一：光熱電站

圖：兆陽張家口15MW光熱發(fā)電項目-38萬㎡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：青海鹽湖碳酸鋰項目太陽能供熱工程

圖：工程建設(shè)運行實例

已達成的技術(shù)經(jīng)濟指標分析

▋應(yīng)用場景

場景一：光熱電站

光熱電站（100MW 1300h）

光熱電站（100MW 4000h配長時儲能）

場景二：工業(yè)園區(qū)用飽和蒸汽

場景三：工業(yè)園區(qū)用熱水

某園區(qū)5MW熱水項目

場景四：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保守測算）。

▋兆陽光熱技術(shù)體系特點總結(jié)

1、經(jīng)濟性優(yōu)勢明顯

全系列自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，從設(shè)計、制造、建設(shè)、運維各環(huán)節(jié)綜合設(shè)計控制成本：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)可以達到清潔燃煤的供熱成本；與國內(nèi)外常規(guī)光熱發(fā)電體系相比，聚光集熱加儲熱系統(tǒng)的單位得熱量成本下降1/3左右，優(yōu)勢明顯。

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)保類風險隱患。

3、標準體系完整、全國產(chǎn)化、運維費用低

熱力系統(tǒng)基本等同于中低參數(shù)火電廠，全系統(tǒng)國產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)鏈完整，設(shè)計、建設(shè)及運行標準成熟，能夠全面準確進行審查評價；常規(guī)火電站運行人員簡單培訓即可滿足需求，備品備件供應(yīng)充足，運維成本低。

關(guān)于北京兆陽光熱技術(shù)有限公司

北京兆陽光熱技術(shù)有限公司及其關(guān)聯(lián)公司，致力于太陽能光熱利用技術(shù)的開發(fā)及推廣。核心團隊由數(shù)名清華學子組成，秉持行勝于言的理念，經(jīng)過近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)鏈完整自主知識產(chǎn)權(quán)。

類菲涅爾聚光集熱技術(shù)和大規(guī)模儲熱技術(shù)，除了整體應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電外，其組成部分及其衍生產(chǎn)品還可被單獨應(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、安全的特點。

圖：資質(zhì)及榮譽

北京兆陽的全資子公司四川蘇能電力工程設(shè)計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）和建筑行業(yè)（建筑工程）等工程設(shè)計資質(zhì)，以及工程勘察、工程測量、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)。

公司對外提供全套太陽能光熱技術(shù)服務(wù)，承接聚光集熱系統(tǒng)及儲熱系統(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)及升級改造、調(diào)試運維等服務(wù)。