在這三十多年的發(fā)展當中,槽式的關(guān)鍵系統經(jīng)歷了哪些優(yōu)化呢?
我們以關(guān)鍵的光熱轉化系統----“槽式集熱器”,來(lái)一窺其發(fā)展的方向。槽式集熱器是將太陽(yáng)輻射轉化為熱能的關(guān)鍵系統,處于光熱電站的能量轉換的最前端。
一、早期階段:LS-1,LS-2和LS-3槽式集熱器
20世紀80年代,Luz公司在美國加州SEGS系列光熱電站上采用了自研的槽式集熱器。按研發(fā)投產(chǎn)時(shí)間,分為L(cháng)S-1,LS-2和LS-3三種類(lèi)型。其中LS-2有1985/1988年兩個(gè)版本,基本參數相同,但提高了集熱管的吸收率使得后者光學(xué)效率有提高。這三種集熱器相關(guān)參數見(jiàn)下表:



從Luz的三種槽式集熱器可以明顯看出,為了降低成本,提高光學(xué)效率,集熱器尺寸越來(lái)越大,開(kāi)口寬度、單集熱單元長(cháng)度幾乎翻了一倍,反射鏡背部的金屬支撐結構也在不斷優(yōu)化。
二、現階段:多種集熱器百花齊放
Luz公司于1991年宣告破產(chǎn),之后槽式集熱器進(jìn)入了百花齊放、群雄割據的局面。1998年,歐洲的一些公司聯(lián)合進(jìn)行歐槽(Eurotrough)項目的研發(fā)。之后,各個(gè)有實(shí)力的公司都在嘗試發(fā)展自己的槽式集熱器技術(shù)和專(zhuān)利,而其中大部分是基于歐槽改進(jìn)、優(yōu)化而來(lái)的??蓞㈤喯卤恚?br />


可以看到,在光學(xué)性能表現方面,由于大部分集熱器尺寸基本相同且搭配的集熱管運行溫度上限在390°C,因此光學(xué)效率并沒(méi)有大的提高。更多的改動(dòng)在于:
1、反射鏡支撐結構優(yōu)化——經(jīng)過(guò)優(yōu)化的扭矩管、扭矩盒或者空間桁架式支撐結構,能夠加強對反射鏡的支撐強度,增加抗風(fēng)性,提高集熱器的耐受性。如歐槽和SKAL-ET150采用的扭矩盒加懸臂式支撐結構,E-2采用了空間桁架式,SENERTrough則采用了扭矩管加魚(yú)骨式支撐結構。
2、減少現場(chǎng)組裝工時(shí)——能夠降低集熱器在現場(chǎng)安裝的工時(shí),縮短工期,提高效率。
3、模塊化、輕量化設計——模塊化、輕量化的設計能夠降低安裝難度,提高安裝速率,同時(shí)也方便各類(lèi)部件的運輸,降低成本。




以上集熱器可廣泛見(jiàn)于當前在運行的槽式電站中:

三、未來(lái)發(fā)展:輕量化、更大尺寸的集熱器




以上集熱器可廣泛見(jiàn)于當前在運行的槽式電站中:

三、未來(lái)發(fā)展:輕量化、更大尺寸的集熱器
在常規尺寸、常規開(kāi)口的集熱器大量應用之后,如何進(jìn)一步提高光學(xué)效率,降低成本成為了下一代集熱器發(fā)展的方向。
目前來(lái)看,有幾種類(lèi)型的集熱器已被運用到最新型的槽式光熱電站當中,如下表所示:






這些集熱器都運用在當下最新的槽式電站當中,可見(jiàn),下一階段的集熱器發(fā)展正朝向更大尺寸、更大開(kāi)口寬度的方向在發(fā)展。這可以從幾個(gè)方面來(lái)解釋?zhuān)?/div>
1、槽式技術(shù)為了得到更高的熱電轉換效率,提高光場(chǎng)出口蒸汽溫度參數勢在必行。傳統的聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導熱油溫度區間和上限都不高,因此新型更高溫度傳熱介質(zhì)(如熔鹽槽式技術(shù))受到了越來(lái)越多的關(guān)注。更大尺寸、更大開(kāi)口寬度的集熱器能夠搭配更大管徑的真空集熱管,進(jìn)一步提高熱效率。
2、這種集熱器能夠縮小集熱器的組裝復雜程度,能夠大幅減少液壓驅動(dòng)、管道、閥門(mén)、連接、控制跟蹤等部件,減少回路數量,進(jìn)而減少土地使用面積,削減成本。
3、為了降低安裝難度,提高裝配效率,大尺寸集熱器必然朝向部件標準化、輕量化、堅固化來(lái)發(fā)展。例如,奧地利Heliovis公司采用的薄膜充氣式集熱器,避免了復雜的鋼結構支撐,輕量、安裝和運輸簡(jiǎn)便;美國Skyfuel公司的Skytrough集熱器也采用高分子聚合物鍍膜來(lái)取代玻璃反射鏡,大大降低了安裝的成本。

總而言之,集熱器作為槽式光熱技術(shù)關(guān)鍵的部件之一,在槽式光熱的發(fā)展歷程中也在不斷的優(yōu)化自身,在結構、尺寸、安裝等方面不斷進(jìn)步,使得槽式技術(shù)始終在穩步發(fā)展。槽式集熱器的這種自我蛻變和突破或許也能夠解釋?zhuān)瑸楹尾凼焦鉄岚l(fā)電歷經(jīng)三十多年的驗證而依舊穩定,且愈發(fā)成熟。

總而言之,集熱器作為槽式光熱技術(shù)關(guān)鍵的部件之一,在槽式光熱的發(fā)展歷程中也在不斷的優(yōu)化自身,在結構、尺寸、安裝等方面不斷進(jìn)步,使得槽式技術(shù)始終在穩步發(fā)展。槽式集熱器的這種自我蛻變和突破或許也能夠解釋?zhuān)瑸楹尾凼焦鉄岚l(fā)電歷經(jīng)三十多年的驗證而依舊穩定,且愈發(fā)成熟。