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2008太阳能热发电技术三亚国际论坛简报
[2013-07-30]

 
为将我国太阳能热发电技术推向商业化,20088262008829,在海南省三亚市举办了第二届太阳能热发电技术三亚国际论坛。来自中国、西班牙、美国、澳大利亚、韩国、意大利和中国台湾等国家和地区政府部门、投资公司和科研院所、企事业单位的120多位代表出席了此次论坛。论坛以国际太阳能热发电技术的商业化现状、商业化面临的重大科学问题、商业化机会、材料技术、聚光技术及装备、高温热电转化技术,系统设计、电站选址以及国家政策支持机制等为主题,在科学、技术、政策、资源和经济等方面进行了广泛的交流。从能源利用、环境影响以及发展前景等多个角度,与会国内外诸多专家、学者、企事业单位及个人一致认为太阳能热发电技术是目前能源市场需求的理想选择,并具备进一步大规模化、商业化和产业化的能力,从而成为未来能源技术发展的热点和国际太阳能技术发展的重点。

本次论坛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承办,海南省可再生能源协会、中国能源网、中国发电网、台达环境与教育基金会协办。中国工程热物理学会理事长、中国科学院院士徐建中担任论坛主席。中国科学院电工研究所所长肖立业博士主持开幕式。徐建中院士致开幕词。中共海南省委常委、常务副省长方晓宇,海南省三亚市人民政府市长陆志远分别代表海南省及三亚市在会上作了发言。中国可再生能源学会理事长、国务院参事石定寰,科技部高新技术司能源交通处处长武平也致电祝贺。

 

参加本次论坛的代表有120多位,单位80多家:

中国科学院院士徐建中,中共海南省委常委、常务副省长方晓宇,海南省政府副省长李国梁,海南省发展与改革委主任林回福,海南省科技厅副厅长黄学仁,海南省三亚市人民政府市长陆志远,北京市科学技术委员会社会发展处处长滕树龙博士。

出席论坛的科技部专家有 十一五”863能源领域专家中国科学院广州能源研究所袁振宏博士、神华集团有限责任公司任相坤博士,西安交通大学教授郭烈锦博士。国家十一五”863重点项目太阳能热发电技术及系统示范项目总体组组长中国科学院电工研究所研究员王志峰博士,总体组成员刘德有博士。

出席论坛的研究院所和大学主要有中国科学院广州能源所、工程热物理研究所、电工研究所、长春光学精密机械与物理研究所,北京有色金属研究总院、福建省电力试验研究院、西北电力设计院、西门子中国有限公司中国研究院、清华大学、西安交通大学、浙江大学、天津大学、台湾国立成功大学、北京航空航天大学、中山大学、河海大学、武汉理工大学、云南师范大学、海南大学、湖南大学、北京工业大学、广东工业大学、东莞理工学院、浙江省嘉兴学院等。

出席论坛的企业主要有中国电力工程顾问集团公司、中国电力工程顾问集团科技开发股份有限公司、中国华电工程(集团)有限公司、神化集团有限责任公司、中国海油公司、中广核风力发电有限公司、皇明太阳能集团有限公司、北京实力源科技有限公司、北京市计科能源新技术开发公司、北京市可持续发展科技促进中心、北京市太阳能研究所有限公司、东莞市康达机电机电有限公司、广东鹏能电气技术有限公司、广州天鹿锅炉厂、国电南自、华电新能源技术开发公司、酒泉能源技术有限责任公司、赛德克工程技术(青岛)有限公司、陕西鼓风机(集团)有限公司、西安陕鼓动力股份有限公司、上海工电科技有限公司、上海联合投资有限公司、天津市新洋科技有限公司、涌金投资(中国)、浙江中力控股集团、中国航天科技集团公司烽火机械厂、内蒙古施德普太阳能开发有限公司、上海工业咨询(旧金山)、苏州晶鑫光能科技有限公司等。

国外主要单位有西班牙Abengoa Solar S.A公司,澳大利亚CSRIO国家太阳能研究中心,韩国能源研究所,美国Glasstech公司,韩国三星C&T公司,美国陶氏化学(中国)投资有限公司,美国KPCB基金,德国Solar Millennium AG公司,意大利Angelantoni公司,意大利AOBE GLOBAL SERVICE LIMITED,意大利TOLO Energia,德国CerProgress GmbH on Jena City等。

此外,参加本次论坛的媒体有海南电视台、海南日报和三亚晨报。

本届论坛为期三天,在此期间就以下几个主题进行了报告性发言,发言主要内容概括如下:

一、中国太阳能热发电技术的发展

徐建中 院士(中国科学院工程热物理研究所 研究员):

我国面临资源、能源和环境的巨大压力,积极发展可再生能源,走可持续发展道路是解决我国能源短缺和大气污染的必然选择。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。在本世纪中叶,实现化石能源与可再生能源并存的结构;本世纪末,进入可再生能源为主的时代。

太阳能的热利用包括太阳能热发电、太阳能制冷和除湿、太阳能建筑、太阳能光伏发电以及太阳能月球发电等。考虑到我国淡水资源的缺乏,还应注重开发太阳能海水淡化技术。

在太阳能热发电技术方面,我国有丰富的太阳能热发电资源,西部地区几万平方公里面积热发电产生的电力就可满足全国2004年全年的电能消费。同时,太阳能热发电技术的发展基于环境友好、资源基础广泛,在全球范围内具有很大的发展潜力。

我国太阳能热发电技术基本成熟,为进一步探索大规模发电的方法,需要解决聚光和跟踪、高温传热和储热、高参数热力循环等方面的关键技术问题,以提高效率和降低成本。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,大力解决系统集成和关键技术问题,以促进我国太阳能热发电技术的规模化和商业化。

Wes Stein 教授(国际能源署(IEA)太阳能热发电组织执委,澳大利亚国家太阳能研究中心):

中国的内蒙古、戈壁沙漠、东北地区和西藏高原都有丰富的太阳能资源(年

直射辐照度达2500kWh/m2以上)。因此,中国很适合把建立大规模太阳能电站作为一项有效的可持续发展能源战略。

澳大利亚能源研究中心将通过在北京延庆太阳能示范电站的接收塔上进行天然气重整的热化学反应器试验以及资助2名中国学生到该机构学习的形式与中科院电工研究所进行合作,共同开展太阳能燃料(Solar Gas)方面的研发工作。

王志峰 博士(中国科学院电工研究所):

中国在太阳能热发电技术方面有着较为深厚的研究基础,目前有40多家国立研究机构和大学正在从事这方面的研究工作。

我国有比较初步的太阳辐射资源调查。在技术上的进行包括干涉吸收型金属陶瓷太阳能选择性涂层材料、采用二金属靶真空磁控溅射沉积高温金属陶瓷、纳米或纳米-微米多尺度晶粒复合等选择性太阳能选择性涂层材料、1200℃高温吸热材料、700~950℃高温混凝土和三元硝酸盐储热材料、采用玻璃保护其背面和采用封边漆保护其边缘的高反射率玻璃反射镜的防护技术等方面都进行了大量的尝试,并取得了一定的成果。在各种聚光设备、定日镜光学性能测试与评价、过热型腔式吸热器等方面也积累了很多经验。目前已研制出灵敏度和测试精度均较高的定日镜误差测试仪器和定日镜拼接角度检测仪,测试精度较高的能流密度测试设备,并搭建了650°C熔融盐热力性能实验测试台。由中国科学院电工研究所/皇明太阳能集团联合研制出的高温槽式真空管,实现了高温吸收膜层技术、玻璃与金属封接技术和波纹管技术等技术的集成。北京太阳能研究所和一些地方政府支持的企业等也在该方面投入研究力量。另外,我国在塔式电站系统设计方面也取得了一些初步成果。例如已开发出了定日镜场的优化布置软件,并用TRNSYS软件模拟DAHAN电站的相关系统等。从2006年以来,很多大型的电力企业和投资商也开始介入太阳能热发电站技术。

我国在太阳能热发电技术方面已基本形成了包括从材料、关键器件、关键设备、专用测量仪器仪表、关键设备性能测试与评价、太阳能热发电技术发电成本的经济环境评价等在内的一套完整的研究体系,为我国太阳能热发电技术发展的规范化和标准化奠定了坚实的基础。

博士(中国科学院电工研究所):

中国科学院电工研究所正在进行北京延庆1MWe塔式太阳能热发电示范电站的工程建设。整个电站工程不仅包括电站本身,还包括实验基地以及定日镜场综合开发用地,将成为集发电、实验研究以及农业综合开发为一体的综合性热发电实验基地。目前电站即将完成工程开工的核准审批,并将于200810月开始开工,2010年完成调试、并网发电。

  博士 (云南师范大学太阳能研究所):

基于能量综合利用及提高太阳能电池的转化效率并有效回收太阳能电池产生的热量供用户使用,构成了当今国际太阳能利用中的一个主题。采用聚光方法,几倍乃至几百倍的提高太阳能辐射功率密度,以提高单位面积太阳电池的输出功率,降低光伏发电成本,具有较好的应用前景。

云南师范大学太阳能研究所设计并制作了10m2槽式聚光太阳能热电联供系统,并对单晶硅电池阵列、多晶硅电池阵列、空间太阳电池阵列、砷化镓电池阵列槽式聚光太阳能热电联供系统的性能进行实验研究,还对系统进行模拟计算与分析,找出影响系统性能的因素。

博士(东南大学):

河海大学、南京春辉科技实业有限公司与以色列联合研发建设的国内首座“70kW塔式太阳能热发电系统20051029在南京市江宁太阳能试验场顺利建成,并成功投入并网发电。

2007年南京市将太阳能热发电技术研究纳入南京市高新科技项目。目前该项目已完成了槽式系统的热力计算和系统设计工作,并将于2009年开始建设。

吴玉庭 教授(北京工业大学):

北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室在槽式太阳能热发电技术研究方面取得了很大的成绩,建成了以轻量化的槽式太阳能聚光器、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。

博士(中国科学院工程热物理研究所):

通过对太阳能热化学方面所进行的理论研究指出,采用中温太阳能与甲醇互补的燃气-蒸汽联合分布式供能系统,可使太阳能净发电效率达到30%以上,有望应用于建筑、工业园区,提供电、冷、热等多种能源;采用太阳能甲醇热化学发电-制氢联产系统有望应用于小型耗氢产业,如医院、化工厂、金属冶炼、玻璃加工等。

周立新(德国Solar Millennium AG公司):

太阳能热发电技术是目前能源市场需求的理想选择,将在未来能源发展市场中占有强有力的位置。抛物面槽式聚光技术是一种比较成熟可靠的太阳能聚光技术。为此,在这一领域内处于国际领先地位的德国Solar Millennium AG公司将与中国政府合作,在内蒙古额尔多斯的绿能公司建造槽式太阳能热发电站。

二、国际太阳能热发电商业化现状

Julian Lopez Garrido西班牙Abengoa Solar S.A.):

太阳能热发电技术因具有清洁、低排放等优点成为非常有发展潜力的可再生能源技术之一。虽然其目前的发电成本很难与化石燃料进行竞争,但通过学习曲线得知,随着其规模的不断扩大,其发电成本也会逐渐降低,同时考虑到没有二氧化碳排放的优势,这种不利状况很快就会改变。而政府在能源与气候保障、上网电价补贴和可再生能源利用比例限定等方面的政策措施,也非常有利于太阳能热发电技术的发展。

西班牙Abengoa公司在太阳能热发电技术方面处于世界领先地位。在塔式太阳能热发电方面,该公司在西班牙建造了世界上第一座商业化运行的塔式太阳能热发电站PS10,目前正在建造世界上最大的塔式太阳能热发电站PS20,并在大力进行高温过热蒸汽吸热器的研制工作。同时该公司还与德国宇航局DLR合作,在中东沙漠地区开发不需要水进行冷却的太阳能-化石燃料相混合的燃气蒸汽联合循环的塔式太阳能热发电技术。在槽式太阳能热发电方面,该公司计划在Sevilla建造300MW装机容量的槽式电站。目前正在建造分别为50MW容量的SolnovaⅠ期和期工程。除了致力于在本国范围内发展太阳能热发电技术之外,

该公司也在美国、北非、中国等世界范围内积极开展广泛的交流与合作。

王志峰 博士(中国科学院电工研究所):

中国科学院制定了塔式太阳能热发电技术发展的行动计划:在2010年,在北京延庆将要建成一座1MWe以水/水蒸汽为工质的塔式电站,并在2011年扩建到5MWe。作为在此基础上的技术提升,到2015年将在中国西北建成一座以水/水蒸汽为工质的100MWe商业化电站。到2020年,将在中国西北建成一座以熔融盐为工质的300MWe超临界商业化电站,通过机组效率和系统效率的全面提高,大力推动塔式太阳能热发电技术的商业化。

Youngheack Kang 博士(韩国能源研究所):

目前韩国可再生能源仅占能源总量的2.3%,而根据韩国能源的发展计划,在2030年可再生能源的比例将达到11%。由于韩国具有丰富的太阳能资源和太阳直射辐射资源,韩国非常重视太阳能热利用方面的研究。

韩国能源研究所在太阳能热发电技术方面的研究已经有十年的历史。在碟式斯特林发电技术和塔式太阳能热发电技术方面都取得了一些成绩。在2006年建造了反射面积为43m210kW的碟式斯特林发电系统,系统效率最高可达19.2%。目前韩国能源研究所正在力争将这种10kW的碟式斯特林发电系统推向商业化,同时也在此基础上,努力开发更为经济的25kW的碟式斯特林发电系统。在塔式太阳能热发电技术方面,韩国能源研究所和中科院电工研究所合作,将为北京延庆1MW塔式太阳能热发电站提供一台水蒸汽吸热器。目前已经完成了吸热器设计和热力性能模拟方面的工作。在储热系统方面,尝试了以熔融盐和油为储热介质的试验研究,而在这方面高温高压的模拟试验研究难度还是很大。

与澳大利亚塔式太阳能热发电系统的发展相类似,韩国能源研究所已将开展以小容量为单元、低成本、同时又能适应太阳辐照的瞬时变化条件、中等市场规模的塔式太阳能热发电系统作为塔式太阳能热发电技术发展的近期目标。目前该机构已就这一目标向韩国政府提交了申请,以便开展相关课题的研究。

Wes. Stein 教授(国际能源署(IEA)太阳能热发电组织执委,澳大利亚国家太阳能研究中心):

实践证明太阳能聚光发电技术是切实可行的,而且完全能够满足大规模化供电需求。在中东或北非的沙漠地区建造1平方公里的太阳能聚光系统能实现年发电量250GWh和年产淡水量60Mm³,而2500平方公里的太阳能聚光系统就能满足2050年整个欧洲15%的供电需求,并解决MENA联盟各国的淡水缺乏问题。预计在未来几年内,在北美、欧洲、中东及亚非等世界范围内将建造5,000MW容量的太阳能聚光发电系统。2006年世界银行采用AtheneEnermodalPikington等几种模型对未来15年左右太阳能聚光发电系统的功率增长进行了预测。预计在未来15年内累计装机容量可能达到8GW左右。虽然这个数字看上去有些惊人,可参照德国风电装机容量的增长曲线,这个数字还有可能成倍增长。

由于澳大利亚有丰富的太阳能资源和天然气资源,澳大利亚能源研究中心正致力于将二者结合起来,积极开展太阳能热化学方面的研究工作,以天然气作为能量转换工质,进行太阳能制氢。不但可以使热电转换效率提高(燃气轮机的热效率可以达到55-60%,而蒸汽轮机的热效率仅为35-40%),同时可以通过太阳能热化学工艺,实现液体燃料的储存以及向太阳能资源缺乏国家的输送。

澳大利亚能源研究中心将在未来三年中开展如下几方面的工作:在昆士兰建立一座510MW容量的多塔式太阳能聚光发电系统;将大力发展低成本定日镜技术、太阳能热化学技术、先进的槽式聚光器及吸热管技术、建筑物的太阳能供热、制冷及供电一体化技术等。同时也会积极开展与亚非伙伴(APP)国之一的中国在清洁环境改善气候方面的交流与合作。

三、太阳能热发电商业化面临的重大科学技术问题

王志峰 博士(中国科学院电工研究所):

制约太阳能热发电技术商业化发展的主要矛盾是成本问题。建立高效率、大容量、高聚光比的太阳能热发电系统是降低发电成本的主要研究方向。为此,需要尽快解决系统材料、中高温蓄热材料、中高温传热换热等方面的相关技术问题,解决以聚光器和吸热器为主要代表的单元技术问题,同时通过系统优化、模拟与仿真等技术手段,进一步探索降低能耗、提高系统效率、提高系统运行可靠性和

稳定性的技术措施。

王志峰还认为高温传热工质材料及其传输系统,高温储热材料及其系统技术是提高热发电效率的核心问题。

另外,为了推动太阳能热发电技术的商业化,必须考虑太阳辐照的不连续性,为此,可采取与化石燃料互补的联合发电途径。考虑到今后大规模化塔式电站的选址,采用汽轮发电机组空冷技术可以解决沙漠地区的缺水问题。

  教授(中国华电集团):

为推动我国太阳能热发电技术的商业化,需要考虑投资和电价的关系,并从优化系统参数、工艺方案和设备等方面来着手,减少机组总投资,提高运行可靠性,保证机组的连续运行。同时,还需要从简化生产运行和维护检修上着手,确保太阳能热发电系统的高度自动化和运行可靠性。

Wes. Stein 教授(国际能源署(IEA)太阳能热发电组织执委,澳大利亚国家太阳能研究中心):

为降低太阳能热发电技术的发电成本,必须将研发与示范工作共同推进。发电成本的降低一方面取决于系统容量和规模的扩大,一方面取决于技术的改进。由太阳能聚光系统的学习曲线可以看出,随着装机容量的增加,发电成本显著降低。从对应于400MW容量的0.18/kWh降低到对应于130000MW0.038/kWh左右。在太阳能热发电系统中,聚光系统的投资成本最大,因而研制低成本的定日镜成为降低投资成本的主要目标。同时,也需要从提高系统热效率方面做些技术改进。提高聚光比和聚光温度是提高卡诺循环热效率的有效途径。

另外,采用太阳能热化学技术,在发电的同时,制取甲烷和氢燃料并进行储存和输送将是推动太阳能热发电技术商业化的一个有效途径。

蔡国田 博士(中国科学院广州能源研究所):

太阳能热发电技术利用光学系统聚集太阳辐射热能,用以加热工质产生蒸汽,驱动汽轮发电机组发电,目前大都处于试验和示范阶段。用生命周期评价方法对太阳能热发电系统进行环境影响和热效率的分析,可为太阳能热发电的技术优化和推广提供判断的依据。为此,以LUZ公司SEGS Ⅵ槽式太阳能热发电系

统和美国的SOLAR ONE塔式太阳能热发电系统为研究对象,以1MWh作为全生命周期评价的功能单元,对槽式和塔式太阳能热发电LCA环境影响进行了分析与评价。结果表明:在发电量为1MWh的情况下,太阳能热发电系统所消耗的化石能源不到煤电的5%,同时,太阳能热发电系统较之煤电大幅度减少了烟尘、CO2SO2NOX排放。在系统边界一样的情况下,同样发电1MWh,塔式太阳能热发电系统的枯竭性资源消耗潜力(NRDP)、全球变暖潜力(GWP)和酸化潜力(AP)等指标约为槽式太阳能热发电系统的2倍。

Thomas E.NOE(美国Glasstech公司):

在槽式、塔式、碟式等太阳能热发电系统中需要采用高精度、高重复性和高产量的玻璃成型技术,以使能量转换过程中的效率最大化,从而降低发电成本。美国Glasstech公司因拥有较为先进的圆柱形半径弯曲设备、外部压制成型设备和深弯设备,可为低成本高性能的玻璃制品加工提供技术保障。

周立新(德国Solar Millennium AG公司):

影响槽式太阳能热发电站盈利能力的因素很多,其中主要有:太阳直射辐射强度、补贴电价、利率水平、电站容量、公共投资支持、地区供电需求特性、定日镜、吸热器及汽轮机等主要设备在国际市场中的价格、土地价格、在电站建设阶段该地区工资水平等。

四、太阳能热发电材料技术

朱教群 教授(武汉理工大学):

改善玻璃反射镜的表面性能的新思路,即通过研究玻璃基体以及不同膜系(如:氧化钛、氧化锡、氧化锌等)组成与组合对薄膜耐久性的影响规律,以及不同工艺参数对膜表面的组成与结构、光透过率与光反射率的影响规律,以及镀膜玻璃在紫外灯或太阳光照射下的光催化活性,以提高不同膜层的协同作用及薄膜结构(纳米尺度)的控制技术。

针对现有低温、中温及高温太阳能吸收涂层制备工艺中存在的问题,以太阳能高温吸热管高效选择性涂层材料技术研究为总目标,力争突破选择性吸热材料的技术瓶颈,大力研制具有高热吸收率、低发射率、性能稳定可靠、使用寿命长

的陶瓷涂层,用于涂覆制造高效耐用的高温吸热器,努力为我国太阳能发电材料达到世界先进水平作出贡献。目前已研制出不同功能的涂层材料:金属陶瓷球形粉末、氧化物陶瓷球形粉末、纳微米钴-碳化钨粉末,并在涂层设计与喷涂制备技术方面取得了一定的成就。

另外,铝酸盐水泥作为胶凝材料,以钢渣、铜矿渣等作为粗集料、沙漠砂石料作为细集料的新型干硬性混凝土蓄热材料的制备工艺已获成功。该蓄热材料具有高热容、高热导率、高工作温度、低成本以及良好的热稳定性等优良性能,适合应用于太阳能热发电系统。

金伟(美国陶氏化学(中国)投资有限公司):

太阳能热发电系统要求采用高工作温度、热稳定性强、导热性好、热损失小、低蒸气压、低凝固点、且材料相容性和经济性较好的导热介质。考虑到以上条件,稳定性及经济性较好且工作温度可达到400的合成有机导热油DOWTHERM A 比较适合。

龚文瑾 博士(天津大学):

采用了CO2R123R134a9种常用的自然工质制冷剂及合成制冷剂,分析了太阳能热发电系统Rankine循环的热力学性能。并比较了CO2的跨临界循环和R134a的亚临界循环条件下,不同太阳辐射量、蒸发温度和工质流量下效率、温度及膨胀比的变化。

教授(广东工业大学):

硅含量为1024%的铝硅合金因具有相变温度和潜热较高,且受成分和结构的变化影响很小、在反复熔化/凝固热循环过程中,氧化的影响及相变潜热的降幅较小,而相变温度和过冷度又能基本保持不变等优点,可作为相变储能和潜热储能的优良材料。

博士(北京有色金属研究院):

太阳能选择性吸收涂层能有效提高太阳能光热转换效率,是太阳能热发电系统中倍受重视的研究内容之一。目前正在研制以TiN或者TiAlN作为导电粒子的SS/(TiN-AlN)/AlNSS/(TiAlN-AlN)/AlN光谱选择性吸收涂层,有望获得更高的耐氧化温度(550/800℃)、高的太阳光吸收率(>0.9)和低的红外发射率(<0.1),有望作为太阳能热发电系统中的集热涂层材料,具有较好的应用前景。

教授(中山大学):

三元硝酸熔盐在太阳能热发电系统中作为传热、蓄热介质得到了很好的应用。因此,其物性参数的确定也具有非常重要的意义。由于三元硝酸熔盐的熔点较高、所需化学处理条件较为严格,其粘度实验测试受到很大限制。研究发现,通过采用先确定纯物质KNO3NaNO3NaNO2的粘度,再利用类似Arrhenius混合规则经验公式进行计算的办法可以获得与实测结果比较接近的三元硝酸熔盐的粘度。

吴玉庭 教授(北京工业大学):

以混合硝酸盐、混合氯化熔盐为研究对象进行了熔盐传热蓄热技术方面的理论分析与实验研究,并在实践过程中解决了很多冻堵、泄漏、绝缘及常规维护等技术难题,为西安交通大学设计了一套熔盐吸热传热系统。

五、太阳能聚光技术及装备发展

刘晓冰 高工(皇明太阳能集团):  

太阳能是低密度能源,需要通过聚光设备对其进行收集和利用。聚光设备在太阳能热发电系统中所处的地位非常重要,对其发电成本影响较大,为此要确保聚光设备的低成本、低能耗、高精度和高效率。

不同的聚光设备采用不同的聚光方法,从而形成不同的聚光技术。塔式聚光系统中定日镜成本包括两部分,一是单体定日镜组成成本;二是整体聚光系统的成本。为此,需要将二者综合考虑进行聚光系统的设计。同时,为了提高聚光设备的聚光性能、保证聚光效果,目前定日镜的设计需要解决如何保持在6级风条件下的工作精度,如何提高定日镜部件抗户外环境的能力,如何实现定日镜系统的少维护、易维护,以及如何保证定日镜远距离定日精度等技术难点。

六、高温热电转化技术

白凤武 博士(中国科学院电工研究所):

太阳能热电转换技术按照温度范围分为:高温发电(高于400℃)、中温发电(100-400℃范围)和低温发电(室温-100℃)。分析发电温度的不同对系统效率的影响表明,太阳能高温热发电技术具有较高的效率,可实现燃气-蒸汽联合

循环。

空气吸热器是高温热电转换系统中的核心部件。为此,对以碳化硅泡沫陶瓷为吸热体材料的空气吸热器进行了研究。在碟式聚光器上进行了耐热性实验,验证了碳化硅泡沫陶瓷作为空气吸热器吸热体的可行性,并计划在未来3年内研制成功1套热功率为1MWt、出口空气温度为800-1000℃的空气吸热器系统。

陆建峰 博士(中山大学):

对太阳能热发电系统中空气吸热器内的传热特性进行了理论分析,从中得出,对应于热电转换效率最高(约为0.24)时,空气吸热器的最优工作温度为523K

东强 博士(中国科学院电工研究所):

真空集热管是槽式太阳能热发电系统中最为核心的部件,集中体现了高温吸收膜层技术、玻璃与金属封接技术和波纹管技术等尖端科技,全球有大量的研究单位和研究人群致力于此。但目前只有以色列SOLEL公司、德国SCHOTT公司、意大利Angelantoni公司等少数厂家才能生产商业化产品,因而成为限制槽式太阳能热发电技术发展的主要因素。中科院电工研究所-皇明太阳能联合实验室已经在槽式集热系统方面进行了多年的研究,设计安装了多台槽式集热器,最近还研制出了性能较高的高温集热管。

博士(中国科学院电工研究所):

熔融盐工质由于可以进行高温传热,并可实现将传热、储热一体化,在高参数的太阳能热发电系统中具有很好的应用前景。由于目前传热学中的对流换热计算公式,不能应用于非定常、非均匀分布的太阳辐照下,变物性的熔融盐工质的管内换热特性的研究。为此,中国科学院电工研究所对熔融盐在周向非均匀受热圆管内的换热进行了实验测试与理论研究,得到了太阳能热发电系统中熔融盐吸热器管内换热的计算关联式。经多个工况下实验结果与计算结果的对比表明,该关联式具有较高的精度,可用来准确计算管壁的温度分布,从而对熔融盐太阳能吸热器的设计和运行控制有一定指导价值。

七、太阳能热发电系统设计

Wes. Stein 教授(国际能源署(IEA)太阳能热发电组织执委,澳大利亚国家太阳能中心):

为降低发电成本,澳大利亚国家太阳能中心致力于研制适合大批量生产的定日镜技术。该研究机构的定日镜设计非常简单,只需将背面的钢板按设计曲率弯曲,再将玻璃板粘贴在由钢板组成的框架上即可。同时,澳大利亚国家太阳能中心在定日镜的光学性能测试与评价方面及太阳能热发电系统设计方面都积累了一定的经验,指出太阳能聚光系统的设计要综合考虑定日镜场的光学效率、吸热器的热效率以及化学转换效率。

Julian Lopez Garrido(西班牙Abengoa Solar S.A.):

考虑到太阳能热发电站的商业化运行,对应于槽式和塔式较为经济的电站容量分别是50MW20MW以上。

魏秀东 博士(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所):

为设计和研究位于北京延庆的塔式太阳能热发电示范电站,与中国科学院电工所一起联合研发了定日镜场设计软件HFLD。镜场边界由年均余弦效率,年均大气衰减损失,吸热器截断效率以及吸热器采光口共同决定,镜场的布置可通过参数搜寻法来进行优化,同时软件具有较强的能量分析和图形显示功能。通过输入PS10镜场相关参数进行计算并与PS10公布结果所进行的比较,验证了设计软件在能量计算方面的可靠性。

张宏丽 博士(中国科学院电工研究所):

定日镜场在塔式太阳能热发电系统中所处地位非常重要,其投资成本一般占整个系统总投资成本的40-50%。定日镜场的设计需要考虑所采用定日镜的尺寸、外形及面形、定日镜的排列方式、定日镜之间间距、定日镜场占地以及定日镜场与吸热器之间的配合等问题,是一个以获得能量最大、投入成本最小为目标的多目标优化问题。

高工(皇明太阳能集团):

针对我国城市供水与需水情况,太阳能海水淡化技术在缓解电力资源短缺危机的同时,也能解决淡水资源缺乏的问题,而后续卤化工处理还可以进一步提高系统的经济效益和环境效益,综合降低电力和淡水投资和生产成本。我们目前和

电工所一起在研究海水淡化技术,从而有利于有余热的太阳能热发电技术在辐射资源好的沿海建立太阳能热发电站,增强其经济可行性和竞争力。

八、太阳能热发电站选址方法

Julian Lopez Garrido西班牙Abengoa Solar S.A.):

太阳能热发电站的选址需要具备以下几个条件:1.具有丰富的太阳能资源(较高的直射辐射强度,较长的日照时间);2.要有可利用的输、变电网;3.要有足够适合的土地资源;4.要有当地的地形图;5.要有足够的冷却水资源;6.要有辅助热源等。西班牙2007年公布的太阳能热发电上网价格约27欧分/kWh,当然,这个价格是在一定的电站容量和常规燃料补充形式下的。

九、太阳能热发电技术国家政策支持机制

  茜(皇明太阳能集团):

为了推进太阳能热发电技术的商业化,吸引项目投资者以及CSP设备供应商对CSP进行长期的投资,建立一个可见、可靠、增长但带有正常风险水平的太阳能热发电市场,我们需要得到政府相关政策的支持。

政府部门可通过制定补偿CSP的上网电价、生产税收抵减、公共效益收费等措施,确保CSP项目的收益水平。通过制定特惠关税制度,允许CSP电力由辐照好的地区向不好地区的输送,建立可再生能源配额制度或类似机制,并签署长期购电协议或类似的长期合同,以建立投资者和融资机构的信心等措施,推动太阳能热发电技术的发展和商业化进程。

 

本届论坛在积极、友好、热烈的气氛中进行,与会代表竞相发言,热切交谈,在太阳能热发电技术领域进行了各个角度、各个层面的交流与探讨,很多代表在会后表示大有收获。综合概括此次论坛举办的特色如下:

1.主题鲜明,内容丰富

本次论坛的主题是将太阳能热发电技术推向商业化专题讨论了太阳能热发电技术商业化进程中所面临的关键技术问题和政策机制问题,内容涵盖了科学、经济与政策等多方面。
 

2.人员广泛

本次论坛不但汇聚了国内科研院所、企事业单位的科研人员,同时还吸引了国内政府机关和投资公司,美国、澳大利亚、韩国、意大利等国外相关行业的代表,甚至全球最大的两家太阳能热发电公司,西班牙Abengoa Solar S.A公司和德国的Solar Millennium AG公司也派代表出席了本届论坛。

3.形式多样

本次论坛在发言形式上采用主题发言与自由发言结合,中外代表交叉发言等形式,有意将技术、经济、政策等不同方向的发言安排在一起。另外每天会议发言结束后,还留有比较长的空闲时段,使与会代表有足够时间交流。不但可以掌握太阳能热发电技术领域内先进的科技和投资动向,还可以结识这一领域内相关研究人群和投资单位。对此与会代表反响较好。

4.活动丰富

在论坛进行期间,特别为与会代表举办了三个大型晚餐会,使得大家在驱车前往的路途中,领略了三亚的热带海滨风光,并在品尝特色菜肴的同时,也与其它代表加深了解并交流信息。

总之,论坛主办与承办方希望通过举办这样的论坛,为与会代表之间的交流与合作提供一个很好的平台,并通过各界人士的共同努力,加快推动我国太阳能热发电技术的产业化、商业化进程,从而为我国提供一种可持续发展的绿色能源,建立自然、友好、和谐的社会作出贡献。

                                       2008910 
  
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