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CSPPLAZA光熱發電網報道：隨著太陽能的熱水應用逐步向熱能應用的中高溫轉變，采用拋物線聚光原理的槽式太陽能應用技術逐漸在國內諸多清潔工業生產、居民供熱采暖項目上嶄露頭角。為了能夠讓核心部件——吸熱管在技術發展中發揮更加突出的作用，如何突破創新降低成本是未來規模化發展應用的必要基礎。

首先(xian)介(jie)紹一下槽(cao)式(shi)集熱(re)(re)(re)(re)器(qi)技(ji)術。槽(cao)式(shi)太陽(yang)能(neng)集熱(re)(re)(re)(re)技(ji)術是利用槽(cao)式(shi)聚(ju)光鏡將太陽(yang)光聚(ju)在拋物面焦(jiao)點形成的一條(tiao)直線(xian)上(shang)(shang)，在這條(tiao)線(xian)上(shang)(shang)安裝有(you)管狀真空(kong)吸熱(re)(re)(re)(re)管，用來吸收太陽(yang)能(neng)，并對傳熱(re)(re)(re)(re)工質(zhi)進(jin)行加熱(re)(re)(re)(re)傳導(dao)，再通過循環泵將熱(re)(re)(re)(re)流(liu)體輸(shu)送到(dao)儲熱(re)(re)(re)(re)系統，或者直接輸(shu)送到(dao)換熱(re)(re)(re)(re)器(qi)進(jin)行熱(re)(re)(re)(re)交換，根據不同(tong)的應用場景提供合適的用熱(re)(re)(re)(re)溫度或產生蒸汽。

集(ji)(ji)熱(re)(re)回路(lu)(lu)由集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)陣列組(zu)(zu)(zu)成，集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)的組(zu)(zu)(zu)件(jian)主要包(bao)(bao)括(kuo)：反(fan)射鏡、吸熱(re)(re)管、金屬(shu)支架、跟蹤系統（包(bao)(bao)括(kuo)驅(qu)(qu)動(dong)、控制(zhi)和傳感(gan)器(qi)）等(deng)，集(ji)(ji)熱(re)(re)器(qi)組(zu)(zu)(zu)合是主要的功能組(zu)(zu)(zu)件(jian)。各集(ji)(ji)熱(re)(re)回路(lu)(lu)采用(yong)并聯方(fang)式連接，形成太陽能集(ji)(ji)熱(re)(re)場(chang)。每(mei)個集(ji)(ji)熱(re)(re)組(zu)(zu)(zu)合均由若(ruo)干個集(ji)(ji)熱(re)(re)單元組(zu)(zu)(zu)成，每(mei)個集(ji)(ji)熱(re)(re)組(zu)(zu)(zu)合配置(zhi)(zhi)驅(qu)(qu)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，可實(shi)現(xian)單軸轉動(dong)，驅(qu)(qu)動(dong)集(ji)(ji)熱(re)(re)組(zu)(zu)(zu)合跟蹤太陽。

圖1：美國SEGSI電站吸熱管參(can)考圖

目(mu)前規模化應用最(zui)早的(de)(de)中高溫槽式光(guang)熱(re)項目(mu)是用來(lai)進行(xing)發電的(de)(de)美國莫哈維沙(sha)漠SEGSI項目(mu)，該項目(mu)建(jian)于1984年(nian)，規模為13.8MW，太陽能集熱(re)場面積82,960m2；集熱(re)單元(yuan)長度(du)6300mm，采用長度(du)為3000mm，直徑40mm的(de)(de)不銹鋼鍍膜真(zhen)空(kong)吸熱(re)管，導熱(re)油回路運(yun)行(xing)出口(kou)溫度(du)307℃。項目(mu)運(yun)行(xing)至2017年(nian)4月份，成功運(yun)行(xing)32年(nian)之久(jiu)。

從35年前的LUZ公司開發的中溫集熱器系統，到今天的國內中高溫領域諸多企業的吸熱管產品（非光熱發電用），沒有進行(xing)技術創新(xin)、升(sheng)級改造或優化(hua)利用，而(er)現(xian)在(zai)國內的吸熱(re)管長度都(dou)集中(zhong)在(zai)2000mm左右。

以35年前的13.8MW項目大小為例，當初采用長(chang)度3000mm的吸(xi)熱(re)管大約用了11100支，如果(guo)采用今天國內吸(xi)熱(re)管長(chang)度2000mm的產品需(xu)要(yao)的數量(liang)(liang)將會是16500支，不僅僅吸(xi)熱(re)管數量(liang)(liang)增加的問題，同樣吸(xi)熱(re)管支撐臂、安裝(zhuang)焊接焊口數量(liang)(liang)同樣也會增加5400個數量(liang)(liang)級，試問我們(men)的吸(xi)熱(re)管技術怎(zen)么能(neng)夠降低(di)成(cheng)本，才能(neng)趕上35年前的國外技術。

作為(wei)槽式集(ji)(ji)熱(re)(re)系(xi)(xi)統核心部件的吸(xi)熱(re)(re)管(guan)在未來的發(fa)展應用(yong)(yong)，對于太陽能中高溫(wen)的市場(chang)開發(fa)利用(yong)(yong)將起(qi)到決定性的作用(yong)(yong)，特此呼吁行業內企(qi)業突破創新，在吸(xi)熱(re)(re)管(guan)的外形尺寸上面，能夠改變從固有的長度(du)2000mm盡(jin)快發(fa)展到長度(du)3000mm尺寸，為(wei)實施降低集(ji)(ji)熱(re)(re)系(xi)(xi)統成(cheng)(cheng)本走(zou)出重要的一步(bu)。針對長度(du)6000mm的集(ji)(ji)熱(re)(re)器，每個集(ji)(ji)熱(re)(re)單元(yuan)如果(guo)由2000mm換成(cheng)(cheng)3000mm的吸(xi)熱(re)(re)管(guan)，就直(zhi)接減少(shao)了(le)1支集(ji)(ji)熱(re)(re)管(guan)的使用(yong)(yong)。

當然(ran)了，是否可(ke)以考慮不僅僅在(zai)長度上面優化(hua)，也應該能(neng)(neng)夠(gou)盡快(kuai)在(zai)管徑(jing)上面做些發展，從原來(lai)的(de)直徑(jing)40mm能(neng)(neng)否提高到直徑(jing)50mm左右，通過變(bian)(bian)徑(jing)后(hou)的(de)設計能(neng)(neng)夠(gou)減少吸熱(re)管在(zai)變(bian)(bian)長后(hou)的(de)變(bian)(bian)形問題，希望能(neng)(neng)夠(gou)透過技術升(sheng)級為太陽能(neng)(neng)中高溫熱(re)利(li)用帶來(lai)新的(de)發展機遇。

表1：中溫(wen)吸熱管35年前后尺寸對比

下面針對中溫(wen)(wen)（非光熱發電）吸熱管的(de)(de)參考結構進行說明，方便行業專家討論分析，提(ti)出優化降(jiang)低成本的(de)(de)建議(yi)方案，提(ti)高性價比加速促進太陽(yang)能(neng)中溫(wen)(wen)領域的(de)(de)技術優化適應性改進建議(yi)：

圖2：吸熱管結構參(can)考圖

1）波紋(wen)管連接段(duan)——焊接在金屬內管上，利用(yong)(yong)其(qi)密閉性及可伸縮(suo)性，來(lai)保持吸熱(re)(re)管夾層的(de)(de)(de)真空及抵消部(bu)(bu)分由于(yu)熱(re)(re)脹冷縮(suo)產生的(de)(de)(de)應力；針對中溫熱(re)(re)利用(yong)(yong)部(bu)(bu)分是否可以(yi)考慮(lv)簡化，也就是設(she)計為一頭固定的(de)(de)(de)方(fang)(fang)案，考慮(lv)在每個集熱(re)(re)器單元(yuan)的(de)(de)(de)兩側兩支吸熱(re)(re)管兩端(duan)采用(yong)(yong)波紋(wen)管設(she)計的(de)(de)(de)方(fang)(fang)案，如此以(yi)來(lai)實(shi)現降低(di)成本(ben)的(de)(de)(de)目標，考慮(lv)設(she)計130℃以(yi)下專用(yong)(yong)。

2）玻(bo)(bo)璃(li)－金(jin)(jin)(jin)屬過(guo)(guo)(guo)渡段——與金(jin)(jin)(jin)屬波紋管(guan)和(he)玻(bo)(bo)璃(li)管(guan)封接在一起，由多(duo)段過(guo)(guo)(guo)渡玻(bo)(bo)璃(li)及可伐合金(jin)(jin)(jin)組成(cheng)。主要(yao)作(zuo)用(yong)是實現玻(bo)(bo)璃(li)和(he)金(jin)(jin)(jin)屬的匹配焊接過(guo)(guo)(guo)渡，并保證吸熱管(guan)的密閉性，此種過(guo)(guo)(guo)渡方式可加大金(jin)(jin)(jin)屬－玻(bo)(bo)璃(li)的結合強(qiang)度，大大提高該吸熱管(guan)的使(shi)用(yong)壽(shou)命和(he)安全(quan)性。有沒有可能(neng)采用(yong)壓(ya)封的方案，能(neng)夠降低多(duo)少(shao)(shao)成(cheng)本，影響多(duo)少(shao)(shao)產(chan)品使(shi)用(yong)壽(shou)命？

3）長效吸氣(qi)(qi)劑——固定在金(jin)屬管上，主要(yao)用(yong)來吸收(shou)管內(nei)部的氣(qi)(qi)體(ti)，保持(chi)其真空(kong)度，減小集(ji)熱管真空(kong)夾層內(nei)的空(kong)氣(qi)(qi)密(mi)度，降低對流熱損(sun)。

4）金屬(shu)管——是一個吸熱和導熱管，兩(liang)端留有連接法蘭，金屬(shu)管采用(yong)耐腐蝕、高熱導性及高壽(shou)命(ming)的(de)材料制(zhi)造(zao)，管內流動著吸熱介(jie)質。

5）玻璃(li)管——與兩端玻璃(li)－金屬過渡管封接，太陽光透過玻璃(li)管照射到金屬管上。

6）抽(chou)氣(qi)(qi)口——位于(yu)玻璃管上，用于(yu)抽(chou)走集熱管內部的氣(qi)(qi)體(ti)，抽(chou)氣(qi)(qi)結束后，要把該抽(chou)氣(qi)(qi)口密封。

7）耐(nai)高溫選擇性吸(xi)(xi)收涂(tu)層(ceng)(ceng)——涂(tu)鍍在金(jin)屬管(guan)上，涂(tu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)最高工作溫度(du)在300℃～500℃，可以使(shi)吸(xi)(xi)熱介質產生更合適的(de)(de)溫度(du)，是否有可以鍍膜(mo)金(jin)屬管(guan)來代替吸(xi)(xi)熱真空管(guan)的(de)(de)分析研究，或(huo)者考慮墻體吸(xi)(xi)熱器的(de)(de)降低成本方案可行性。

8）增透膜涂層(ceng)——涂鍍在(zai)玻璃管內(nei)外表(biao)面上，以減小(xiao)玻璃管對太(tai)陽(yang)光(guang)的反(fan)射率(lv)，增加透光(guang)率(lv)，以獲(huo)得更大(da)的太(tai)陽(yang)光(guang)利用率(lv)。

圖3：探索中低(di)溫(wen)吸熱管中間段去掉波紋管創新思(si)路

根據(ju)吸熱(re)管的(de)結(jie)構內容(rong)，以(yi)適用(yong)性優(you)化降低成(cheng)本，避免統一按照高溫(wen)光熱(re)發電產品的(de)同一標(biao)準(zhun)來做過度(du)設計，基(ji)于中(zhong)溫(wen)熱(re)利(li)用(yong)的(de)溫(wen)度(du)集(ji)中(zhong)在(zai)100-300℃范圍；考慮(lv)到(dao)清潔供熱(re)采(cai)暖領域，可以(yi)參考130℃以(yi)下的(de)優(you)化減(jian)配(pei)模(mo)式(shi)；如果針對工業蒸汽領域，考慮(lv)到(dao)吸熱(re)介質溫(wen)度(du)在(zai)130-285℃范圍，再根據(ju)這個溫(wen)度(du)區間(jian)搭配(pei)合(he)(he)理方案，以(yi)達到(dao)優(you)化合(he)(he)理技術滿足(zu)應用(yong)要求。

吸(xi)(xi)熱管自身的(de)(de)(de)優化設計(ji)是各大制造(zao)商重點開發(fa)研究的(de)(de)(de)內容，除了以上工廠內的(de)(de)(de)優化降低成(cheng)本方案，是否還(huan)會有其他的(de)(de)(de)想象(xiang)空(kong)間呢？首(shou)先想到的(de)(de)(de)是吸(xi)(xi)熱管的(de)(de)(de)支撐結構，既要保證滿(man)足(zu)支撐吸(xi)(xi)熱管的(de)(de)(de)功能，又要滿(man)足(zu)設計(ji)冷(leng)熱吸(xi)(xi)熱管不同工況(kuang)下的(de)(de)(de)熱脹冷(leng)縮膨(peng)脹量(liang)的(de)(de)(de)合(he)理釋放。目前(qian)市場上面相對(dui)較多還(huan)是以增(zeng)加彈簧(huang)板的(de)(de)(de)方式來實(shi)現(xian)膨(peng)脹變形(xing)難(nan)題。

圖4：吸熱管(guan)不同的熱膨脹設(she)計方案參考

當然對于吸熱(re)(re)管(guan)(guan)的創(chuang)新降本方案，除了(le)從(cong)產(chan)(chan)品(pin)優(you)化(hua)(hua)、支撐臂設計優(you)化(hua)(hua)外，還可(ke)以(yi)從(cong)現(xian)場焊接安(an)(an)(an)裝(zhuang)施工等環(huan)節考慮降低成本方案，如何快(kuai)速實現(xian)吸熱(re)(re)管(guan)(guan)的安(an)(an)(an)裝(zhuang)保證現(xian)場焊接工作的高效質量(liang)保證等都至關重要，也呼吁(yu)眾多吸熱(re)(re)管(guan)(guan)制造(zao)商從(cong)單純(chun)的產(chan)(chan)品(pin)供(gong)貨，向后延伸到能夠提供(gong)產(chan)(chan)品(pin)安(an)(an)(an)裝(zhuang)施工等服務(wu)增項，做到吸熱(re)(re)管(guan)(guan)產(chan)(chan)供(gong)裝(zhuang)一條龍服務(wu)，為槽式中(zhong)溫太陽能熱(re)(re)利(li)用(yong)的快(kuai)速發展向下走(zou)一步，讓專業的吸熱(re)(re)管(guan)(guan)產(chan)(chan)品(pin)最佳匹配到優(you)化(hua)(hua)集熱(re)(re)系統(tong)里(li)面，發揮(hui)穩定的堅強功能。

目(mu)前，我國(guo)已成長(chang)為中溫(wen)吸熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)最大的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)國(guo)，也呼吁(yu)最大的(de)(de)吸熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)制(zhi)(zhi)造(zao)國(guo)能夠向最強的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)國(guo)轉變(bian)，首先從外形尺(chi)寸開始，行動(dong)起來，為了太陽能中溫(wen)的(de)(de)更(geng)大規模利(li)用，給吸熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)注入陽光(guang)創新的(de)(de)靈魂(hun)。希望國(guo)內各大制(zhi)(zhi)造(zao)商能夠加(jia)速(su)自主(zhu)創新，盡(jin)快推出適應未來不同溫(wen)度區間(jian)的(de)(de)優質(zhi)高效(xiao)低(di)成本的(de)(de)吸熱(re)(re)(re)管(guan)(guan)產品和(he)服務。

國(guo)內涉足中高溫吸(xi)熱(re)管制(zhi)造(zao)商參考，排名不分先后：奧(ao)凱利、北(bei)太所、常(chang)州龍騰(teng)、河北(bei)道(dao)榮、航天星(xing)光熱(re)、皇(huang)明(ming)太陽(yang)能、江蘇京(jing)展、奇威(wei)特、瑞環太陽(yang)能、山東中信、山西(xi)奧(ao)博、陜西(xi)寶光、深圳唯真、天瑞星(xing)、威(wei)海金太陽(yang)、旭(xu)宸能源(yuan)、有色金研院(yuan)等(deng)。

注：本文為光熱發電行業從業者投稿，歡迎共同探索槽式集熱系統整體降低成本方案。