技术支持太阳能光热

技术支持太阳能光热

技术支持太阳能光热 篇1

太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能，并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能热发电具有一系列明显优点。首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根据国外研究仅有18g/kWh。另外，该技术在现有太阳能发电技术中成本最低，更易于迅速实现大规模产业化。此外，太阳能热发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。

目前，太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。翻开世界太阳能热发电版图可以发现，目前太阳能热发电站遍布美国、西班牙、德国、法国、阿联酋、印度、埃及、摩洛哥、阿尔及利亚、澳大利亚等国家。太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。我国太阳能光热发电起步较晚，随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业的发展迅猛。“十五”期间，中国科学院电工研究所、工程热物理所等科研机构和一些太阳能企业，已开始了光热发电技术的项目研究。目前，我国科学家已经对碟式发电系统、塔式发电系统以及槽式聚光单元进行研究，掌握了一批太阳能光热发电的核心技术，如高反射率高精度反射镜、高精密度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等。

2011年，内蒙古50兆瓦槽式太阳能项目开标，这是我国首个光热发电特许权招标项目，这次招标是“零的突破”，对我国发展光热电站来说意义重大。

太阳能发电在我国的战略地位正在变得愈加重要。2010年国务院颁布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确提出，要开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。2011年发布的“十二五”规划纲要也再次明确了要重点发展包括太阳能热利用和光伏光热发电在内的新能源产业。

2011年6月1日，国家发展和改革委员会颁布的新版《产业结构调整指导目录（2011年本）》正式实施。纵观最新版的指导目录，国家的新能源产业政策已经出现调整：“十一五”期间距产业化尚有距离的光伏、光热发电得到了更多的重视。这意味着“十二五”期间，国家将在产业政策方面大力推进光热发电及与其有关的设备制造。太阳能光热发电或将迎来黄金期。

中投顾问发布的《中国太阳能光热发电市场调研报告2011》从太阳能光热发电基本概念、全球产业进展、国内发展现状、技术进展、建设项目、主要企业、面临的障碍及对策、价格及投资成本等多方面多角度对太阳能光热发电状况进行了分析，并在此基础上分析了太阳能光热发电的前景。

报告目录：

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第一章 太阳能光热发电基本概况

1.1 太阳能热发电的概念

1.2 太阳能热发电原理

1.3 太阳能热发电的优势

1.4 太阳能热发电系统的种类

1.4.1 槽式线聚焦系统

1.4.2 塔式系统

1.4.3 碟式系统

1.4.4 三种系统性能比较

第二章 全球太阳能热发电产业进展

2.1 全球太阳能热发电发展历程

2.2 全球太阳能热发电装机规模及行业格局现状

2.3 国外各种形式太阳能热发电站建设情况

2.4 全球太阳能热发电市场前景展望

第三章 中国太阳能光热发电发展现状

3.1 我国光热发电产业日渐崛起

3.2 我国光热发电企业发展形势剖析

3.3 我国太阳能光热发电产业标准制定情况

3.4 光热发电与光伏发电的竞争关系分析

3.5 太阳能光热发电产业推进情况

第四章 太阳能热发电技术进展

4.1 太阳能热发电技术概述

4.2 国内外太阳能热发电技术研发概况

4.3 “模块定日阵”太阳能热发电技术

4.4 世界首台太阳能热发电站仿真机在中国问世

4.5 中国各类型太阳能热发电技术的发展

4.5.1 塔式太阳能热发电系统

4.5.2 槽式太阳能热发电

4.5.3 碟式太阳能聚光发电

第五章 国内外太阳能热发电建成、在建及拟建项目

5.1 国外太阳能热发电项目

5.2 国内太阳能热发电项目

第六章 国内主要太阳能热发电企业及研究机构

6.1 皇明太阳能

6.2 华电集团

6.3 中海阳新能源电力股份有限公司

6.4 常州龙腾太阳能热电设备有限公司

6.5 北京智慧剑科技公司

6.6 华能西藏发电有限公司

6.7 中国科学院电工研究所

第七章 太阳能热发电产业面临的障碍及对策

7.1 主要瓶颈

7.2 限制条件

7.3 产业转化问题

7.4 发展思路及建议

7.5 尚须政策助力

第八章 太阳能热发电的价格及投资预算

8.1 太阳能热发电的电价

8.2 太阳能热发电的投资预算

第九章 太阳能热发电产业前景分析

9.1 太阳能热发电渐成投资热点

9.2 光热发电产业前景分析

9.3 受益政策鼓励光热发电业或将迈入快速发展期

9.4 中国太阳能热发电产业长期规划

图表目录：

技术支持太阳能光热 篇2

光热发电是聚光太阳能热发电的简称, 它是利用聚光集热系统高效吸收太阳热能, 然后通过常规热电转换的方式进行规模化并网发电的一种技术。目前主要有槽式、塔式、碟式、菲涅尔式四种发电技术[1]。在能源日益短缺的环境下, 世界各国都在大力发展可利用清洁能源, 相对于其他新能源发电方式, 太阳能光热发电技术具有突出的优势, 所以研究并推进该技术在我国应用, 具有重大的价值。[2,3]我国太阳能光热产业发展迅速, 近年来申请专利数量急剧增加, 而专利申请数量反映了该产业新技术的发展方向。本文从专利视角出发对我国太阳能光热发电专利进行分析, 研究该技术的发展阶段及趋势。

我国太阳能光热发电专利分析

本研究使用关键词和IPC分类号通过上海知识产权 (专利信息) 公共服务平台检索系统对我国专利进行检索, 检索式为: (IC2= (F24J2/*or F03G6/06 or G02B5/10 or H01L31/052) and AB= (太阳能光热or集热or聚光or光热发电or碟式or塔式or槽式) ) or (IC2= (F02C1/05 or F03G6/00 or F03G6/06 or F22B1/00 or F24H1/00 or F24J3/00 or H01L31/058or H02N6/00) and AB= (太阳能and (加热or系统or发电) ) ) NOT TI= (热水器or采暖热水) , 检索日期为2014年3月7日, 共检索到与我国太阳能光热发电相关的专利数量共计17472件, 其中包括发明专利和实用新型专利。

专利申请类别分析

我国专利法中规定专利类别包括:发明专利、实用新型专利和外观设计专利。从图1可看出我国太阳能光热发电相关的专利共有7748件为发明专利, 9724件为实用新型专利。实用新型专利占到了所有专利申请56%, 数量远超于发明专利。图2是太阳能光热发电发明专利和发明授权所占比例情况, 可以看到, 发明授权占发明专利比例较小, 有1545件为发明授权, 仅占17%, 我国太阳能光热发电技术发展总体水平还需要提升。

专利申请数量分析

图3是我国太阳能光热发电专利申请数量变化趋势图。可以看出, 2002年之前, 专利年度申请数量很少, 且在这几年中都没有增长, 到2006年开始, 太阳能光热发电的中国专利数量才开始出现大幅攀升, 直至2010年申请数量达到顶峰, 数量为2885件。不过由于政策和技术方面等因素的限制, 太阳能光热发电在2011年专利申请数量稍微放缓。由于发明专利的公开时间为18个月, 因此2012—2013年的数据仅供参考。

专利技术在理论上遵循生命周期的4个阶段, 每个阶段的专利信息都会显示出不同的特征。在技术萌芽期, 专利数量较少, 只有少数几个企业参与技术研究与市场开发, 表现为基本发明专利的出现;在技术成长期, 介入企业开始增多, 专利申请数量激增;在技术成熟期, 进入企业趋缓, 专利增长变慢, 实用新型专利比例逐渐增多;在技术衰退期, 专利申请数量和企业数量都呈负增长[4,5]。

我们对太阳能光热发电技术的生命周期进行分析, 如图4所示, 在1995年以前, 申请人和专利数量较少, 参与企业少, 该技术处于萌芽期;从1996年到2008年, 曲线呈逐渐向上态势, 专利申请量与申请人数量开始迅速增多, 技术进入成长期, 直至2011年数量开始下降。近年来实用新型专利数量逐渐增多, 可以看到技术开始进入成熟期。

专利区域分布

从太阳能光热发电相关专利的来源省份看, 江苏省以2514件专利占到了总申请量之最, 这与江苏省经济基础雄厚, 创业环境一流有直接关系。作为中国太阳能光热发电产业集聚区, 主要研发CSP太阳能聚光发电技术。如常州龙腾太阳能热电设备公司、江苏太阳宝新能源有限公司都是行业中的龙头企业。而且2011年11月份中国首家光热发电储能技术研究所成立也是在江苏南京市。排在江苏之后的为北京2230件、山东1936件、浙江1588件、广东1301件以及上海1073件等, 其他地区如图所示。从图上可以看出, 颜色越深的省, 申请专利数量越多, 普遍分布在经济发达且高校集中的地区。经济发达且科研能力水平高的城市在研究太阳能光热发电技术优势明显, 所以数量也占全部专利申请数量比重很大。

申请人分析

我国太阳能光热发电专利申请数量位居前列的机构排名如表1所示, 排名靠前的企业有北京环能海臣、北京印刷学院、清华阳光、浙江海宁伊满阁、江苏无锡同春新能源、山东力诺集团、皇明太阳能。主要科研机构有东南大学、浙江大学、上海交通大学、清华大学、中国科学技术大学、天津大学、华北电力大学、广东能源研究所等。发明专利最多的公司为北京环能海臣, 其次是北京印刷学院, 高校中东南大学和浙江大学。

图6是我国专利机构及其专利数量所占比例地域分布图, 排名靠前的企业依次分布在江苏、北京、广东、山东、浙江等地区。从图上可以看出, 北京高校和企业机构总数占全国总数的22%, 但所拥有的专利占全部专利数量的36%, 远超其他省, 而绝大多地区企业数量大于申请专利数量比。北京市拥有企业和高校数量居全国之首, 具有明显区域优势。

图7是我国太阳能光热发电高校和企业专利申请数量年度变化, 在1985年~2005年期间, 企业和高校的专利数量不相上下, 但是企业申请专利数量从2006年开始, 呈直线上升趋势, 远高于高校, 说明现阶段, 企业已经成为研发主体。

主要技术领域分布

IPC技术领域分布情况

通过IPC大组分类对专利技术领域进行分析, 太阳能光热发电的主要研究集中于太阳能热利用及制造领域 (F24J2) , 专利数量共计7457件, 占6种太阳能光热发电主要技术的66%。从这些专利可以看到, 太阳能热利用的研究主要在真空集热管、平面及抛物面玻璃镜、塔式吸热器、镜场支架及传动结构、熔盐箱及熔融盐换热器、斯特林发动机、高温熔融盐泵、太阳能热发电汽轮机设备方面。其次为光辐射直接转变为电能领域 (H02N6) 共计2143件, 占比19%。对于另外发电、配电或变电 (H02J7) 和其他零部件 (H01L31) 的研究以及太阳能屋顶装置 (E04D13) 的也是研究的重点技术领域。

通过IPC大组分类号按时间变化可以看出, 2002年-2012年这10年间, 太阳能热利用 (F24J2) 申请数量由原来的182件增长为1288件, 这项技术发展迅速。其次是光辐射直接转变为电能技术领域 (H02N6) 发展较快, 但在2010年以后发展速度放缓。从太阳能光热发电技术领域的发展趋势上看, 太阳能光热发电站及相关产业发展前景很可观。

技术领域热点分析

图10是我国太阳能光热发电技术热点分布图, 从图中我们可以看到, 集热器、真空管、储能装置、镜面反射装置等技术是专利数量较多的研究热点, 是该领域研发的热门技术。现阶段我国太阳能光热发电技术全面开花, 从另一个角度来说, 重点技术领域不够突出。

结语

太阳能光热发电是新能源利用的一个重要方向。太阳能光热发电具有两大优势:整个发电过程清洁, 没有任何碳排放;利用的是太阳能, 无需任何燃料成本。太阳能光热发电正在成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。基于以上对我国太阳能光热发电专利技术分析, 得出我国太阳能光热发电技术发展现状。

第一、产业技术处于高速发展期, 未来前景乐观;

至2014年2月, 我国太阳能光热发电技术相关专利数量达到17472件, 数量庞大, 印证了太阳能光热发电技术是我国研发的热门技术。从时间发展来看, 由于我国加强了对清洁能源技术的研究开发, 使太阳能光热发电的开发利用工作走出低谷, 得到越来越多机构的重视和加强, 太阳能光热发电技术专利申请逐年增加, 到了二十一世纪初, 迎来了一轮高速发展, 直至2010年, 专利数量仍然处于增长态势, 产业技术处于高速发展期, 未来前景乐观。

第二、北京江苏浙江区域优势明显, 研究基础较强;

我国太阳能光热发电主要集中在经济发达地区, 而且高校聚集的地区, 尤其是产业园区的建成, 使得太阳能光热技术发展取得前所未有的进步, 其中包括江苏太阳能产业沧州经济开发区、CSP太阳能光热发电示范基地等。这些地区研发出大量的自主产品和集成技术, 在我国太阳能热发电项目中已经具备规模化应用的能力, 并达到国际先进水平。

第三、我国该技术的创新主体是企业, 但是其整体研发水平不高;

从专利申请人分析中可以得到, 申请专利数量全国有70%是企业, 企业已经成为研发的主体, 虽然企业申请数量庞大, 但发明专利仅占35%, 说明在现阶段我国太阳能光热发电技术创新能力仍有待提高。在未来的竞争中, 掌握了新产品核心技术的知识产权就能占领市场先机。我国太阳能企业应以此作为技术研发重点, 通过构建科学、合理的专利战略, 提升企业市场竞争力[5]。

第四、我国太阳能光热发电专利技术领域发展全面, 但并没有一个特别突出的技术领域。

技术支持太阳能光热 篇3

关键词：太阳能；槽式光热发电；导热油；熔盐

目前，随着世界的不断发展，人们的环保意识也逐渐开始提高，以传统能源为基础的工业对人们的日常生活带来了越来越严重的影响，为此人们也正在寻找新的能源进行部分替代和全部替代传统能源的尝试。太阳能无疑是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，世界各地也正在如火如荼地研究和商业化运行各种太阳能发电站，其中太阳能光热发电对比与太阳能光伏发电因为其能够进行热存储，实现24小时不间断发电，所以受到了世界各地太阳能研究机构和新能源公司的青睐。以太阳能槽式光热发电系统为代表的发电技术更是遍地开花，商业化运行已经非常成熟。随着太阳能槽式光热发电系统技术的不断发展，降低成本，提高系统效率已经成为了推动该技术不断发展的不竭动力，至此，新一代的太阳能槽式光热发电系统技术也正在悄悄的成为新的主力军。

1 传统的太阳能槽式光热发电系统技术

传统的太阳能槽式光热发电系统技术（如图1），是以导热油为代表的热载体，利用抛物线的光学原理，聚集太阳能，然后将太阳能汇集到集热管上，集热管中的导热油会吸收太阳的能量，导热油会在太阳能集热场的流动过程中，温度从290℃逐渐被加热到390℃，然后流出太阳能集热场。被加热后的高温导热油一部分流入蒸汽发生器与水换热，然后流回太阳能集热场，而换热的水变成375℃的水蒸气推动蒸汽轮机发电；另一部分高温导热油则通过热交换器与熔盐进行换热流回太阳能集热场，而换热后的高温熔盐将储存在高温熔盐罐中，待夜间无日照时與导热油换热用于夜间蒸汽汽轮机发电。

2 新一代的太阳能槽式光热发电系统技术

新一代的太阳能槽式光热发电系统技术（如图2），是以熔盐为代表的热载体，利用抛物线的光学原理，聚集太阳能，然后将太阳能汇集到集热管上，集热管中的熔盐会吸收太阳的能量，熔盐会在太阳能集热场的流动过程中，温度从290℃逐渐被加热到550℃，然后流出太阳能集热场。被加热后的高温熔盐流入储热系统中的高温熔盐储罐中，其中一部分高温熔盐会从高温熔盐储罐中流出在蒸汽发生器与水换热，然后流回储热系统中的低温熔盐储罐中，而换热的水变成375℃的水蒸气推动蒸汽轮机发电；另一部分高温熔盐则留在高温熔盐储存在高温熔盐罐中，待夜间无日照时继续输出换热用于夜间蒸汽汽轮机发电。

3 传统技术和新一代技术的对比

从上面两种技术的论述可以看到，新一代的太阳能槽式光热发电系统技术，主要存在三点不同。

第一，新一代技术直接采用了熔盐代替了导热油作为热载体，熔盐的价格一般为导热油的1/6左右，这样使整个电厂的造价大大得到了降低，另外熔盐无爆炸性危险比导热油作为热载体降低了整个太阳能光热电厂的防火防爆等级，减少了事故发生率也减少了电厂管阀件的采购成本。

第二，采用熔盐直接进行储存，省去了二次换热，这样减少了换热损耗，也使系统更为简单。

第三，采用熔盐后，使系统的运行换热区间由290℃-390℃变化到了290℃-550℃，使换热蒸汽问题从375℃提高到了535℃，使蒸汽轮机的热电转化效率大大提高。

4 结论

技术支持太阳能光热 篇4

三湘四季花城位于上海市政府重点开发的”一城九镇”, 卫星城镇规划中的“一城”——松江新城。小区占地约25.9公顷, 总建筑面积约5.2万平方米, 容积率1.65, 地上总建筑面积427350平方米, 地下总建筑面积91892平方米, 建筑密度16.3%, 绿化率达44%, 是一个居住人口逾万人的规模型住宅社区。项目中运用了大量的生态技术, 其中紫薇苑 (868户) 和玉兰苑 (756户) , 总户数1624户, 是全国首家在新建高层住宅项目中应用太阳能光热技术的项目, 实现太阳能与建筑一体化。

规划设计理念

1. 遵循“可持续发展”的原则:

作为一个较大规模的居住区, 在新的科技条件、新的观念下应该体现出“绿色居住区”概念, 即以高新技术为先导, 提高建筑性能, 改善其住宅室内空气质量, 优化能源系统, 节约水资源、实行废物管理等节约能源、减少污染的措施, 创造健康、舒适的居住环境, 使人、建筑与其环境和谐相融。

2. 遵循“以人为本”:

设计建造一个自然、和谐且独具魅力的人居环境, 提升地区人居的生活品质。加强组团核心空间的吸引力, 以此来增强社区认同感, 强化社区意识。

3. 注重城市形态设计:

在遵循详细规划、良好的城市形态, 形成和谐的城市天际线, 营造优美小区环境。

4. 总体规划布局

三湘四季花城秉承松江新城的城市风貌, 引入轴线对称的规划设计手法, 总体布局通过大间距、大错位的平面和空间的互为作用, 展示英伦大中庭的建设特色, 在日照、通风、采光、私密性等多方面体现小区生态、健康、舒适的生活主题, 小区具有极高品质。

小区引天然河水组成“一纵三横”的景观轴线系统。南北纵线为空间主轴, 建筑及景观由此展开, 将各个建筑组团连接在一起, 组团内的步行交通与之相呼应, 使小区内部空间联系更为紧密, 达到整个小区欧式构图的完美统一。景观布局又以英国传统对称的园林设计相延伸, 近1000米的水道蜿蜒曲折, 增添小区的动感与灵秀。临近水岸线形成的景观步行带上, 设有小桥、亭榭、蔓架、步汀等, 依水而建的主题景观、建筑小品以及组团绿化, 整体营造西方庭院几何组合的平稳、开阔、精致、严谨的高贵气质。

5. 道路与交通组织设计

小区道路交通系统规划以加强内部功能组织和便利内外交通联系为原则, 同时将交通系统组织与居住区内城市没汁相结合, 共同创造良好的内外部空间景观。

小区内道路的布置做到了方便居民, 同时也尽量使车道与行人分流, 小区车行道沿周边布局, 做到方便的同时, 规划了安静宜人的中心绿化。住宅组团内交通采用人车分流的方式, 机动车从组团的一侧进入, 人流沿集中绿化进入组团。在住宅群体内部与组团集中绿地设计相结合规划步行系统, 使绿化延伸至住宅楼边, 确保了居民步行的趣味性和安全性。

小区内主干道6米宽, 通往各住宅楼的消防车道基础4米宽。为了满足停车位需求又尽可能减少对住宅小区的干扰和景观影响。在组团的集中绿地 (室外活动场地) 下设车库, 小区出入口设计合理, 地下车库出入口临近小区入口, 车辆就近下地下车库, 住宅地下室与车库相连, 住户停车后可直接到达电梯回家。

人行系统在绿地中穿行, 分散到各楼座。周边环行机动车道通过尽端式道路到达各楼座, 并利用不小于15x15m的消防回车场倒出。尽端式道路一般只在搬运家具及消防登高时使用。

三湘四季花城车位按照设计规范要求车位配比是1:0.72, 目前地下停车库按照现状已经完全满足使用要求, 以后地下车位不足部分利用地面车位补充。

6. 绿化与室外环境

整体绿化环境坚持为“一苑一景致, 景景多姿态, 起伏高低成自然, 花木葱茏绿水涧”规划思想, 以不同的元素组合形成不同的表现方式, 通过多级化, 序列化的层次关系处理, 展示“大公园—小花园—私家花园”的联系与递进。

技术上采取了“以水为媒”的构思手段, 将区外自然河道引入园内。首先在小区北段开掘一占地约6600平米的“中央湖”作为主要的水体景观, 其功能是通过大面积的蓄水为整个小区提供足够的水源, 并由此围水造景, 形成浩大的水景阵势, 起到“提纲擎领”作用。随后, 由中央湖向南再开掘一条1000米的河道贯穿小区南北, 两边岸线—路成景, 组成河滨景观道, 成为“—纵”, 再以河道主轴东西延伸出“三横”景观轴线, 将小区各大组团绿化有机地联系在一起, 使所有林木花卉草坪得到充分的滋润, 构筑起生物植物的循环;系统, 保持小区四季葱郁, 绿意清新的生态意蕴。

由“一纵三横”的景观轴线构成了小区核心的环境景观, 各大组团绿化、宅间绿化、中心绿化等都“向心”于主轴绿化, 各呈姿色, 建筑也由此增添光影效果, 形成极富立体感的视觉冲击, 获得心理与感官上的极大满足, 其中商业街“滨水长廊”更是因水而显得格调高雅, 富有情趣, 成为一大景观亮点。

“追求整体表现效果, 呼应周边环境特点, 注重生活细节表达, 保持动线紧密联系”, 让各苑各景不雷同, 大差异, 使整体绿化成型之后成为共融、共通、共享的“大花城”。

小区内的河道是天然河道, 与松江的河道系统连成一体, 具有非常好的水源资源。三湘四季花城在设计初期就将原河道流向进行重新定位。松江区政府也给予我们很大的支持。将河道引入小区, 不仅使小区的自然景观很好, 更达到了节地的目的。

7. 公共建筑与服务设施

小区内部已建成以服务社区居民为主的300米的特色风情商业街, 规划建造的大型商业广场紧连小区东南方3万平方米的市民广场。另规划设有温水游泳池, 网球场, 篮球场, 壁球馆, 棋牌室, 健身房等众多康体娱乐设施。公建区结合市政广场布置, 并与其功能形成一定互补性。商业形式灵活多变, 有小型商铺, 也有可分可合的大型商业中心, 同时考虑售楼处将来亦可作为商业中心的功能使用。会所布置于车行主入口与商业广场之间, 内外兼顾, 交通流线布局功能合理。幼托靠近次要出入口处, 并布置合理规模的会所。此外在小区主入口布置了居委会、业主委员会、青老年活动站及物业管理安保等配套设施, 并按照设计规模及规范布置了变电站, 垃圾压缩生化处理站等配套公建设施。

8. 单体建筑设计

房型设计以人为本, 紧凑合理, 可变性、可用率根据需求作个性化处理, 南北通透、功能分区、动静分离。

在空间布置上, 充分考虑私密性。从入口到次卧, 特别是主卧室, 避闹就静, 将公共空间与居住空间完全分离。主卧室设置转角落地观景窗, 采光充分, 景观优美。在关照私密性的同时, 又考虑到通风流畅, 次卧与书房、客厅与餐厅南北通透, 保持室内空气清新。双阳台, 大客厅宽敞明亮, 以避免因光线不足或没有风景而产生的压抑。

建筑立面极具个性:注重建筑艺术与环境艺术的完美与统一。立面处理上充分尊重丁松江区总体上作为英式风貌区的规划定位, 采用新古典主义建筑风格, 淡雅的色彩, 通透的玻璃, 充满活力与生活气息。将古典的雅致和浪漫, 与现代的简洁和时尚统一在一个平面和空间之中, 协调对应、和谐有序, 体现现代建筑的美学内涵。使住宅充满活力与生活气息。根据日照分析, 小区内每尸都满足规范的日照要求。玉兰苑通过大栋距和错落布置, 最大可能的提高住宅的采光率和良好的视野, 其中几套沿湖布置的住宅, 可以说景观和视野是非常好的。

住宅建筑中, 底层储藏室及顶层大挑空设计, 有效提升了居住功能, 实现建筑的均好性。

9. 住宅全装修设计

玉兰苑住宅总套数845套, 采用选择装修的方式。

玉兰苑全装修房的室内设计中, 均采用了简约主义的设计风格, 整个空间实用、耐看、精致, 并合理提高了空间的利用率, 同时也减少了装饰材料的使用。设计完成后给使用者留下了很大的布置空间, 以展示其个性与品位, 使其从中得到更大的心理愉悦, 体现了设计与使用的良性互动。

以绿色为定语的“绿色设计”, 其核心概念就是符合生态环境良性循环的设计系统, 本案一系列室内设计作为微观的绿色设计之一, 不仅仅是简单的使用绿色环保的材料、还从设计的理念和思想、室内空间与气氛的营造、各种材料的选择及搭配、通风和控温、采光与照明等多方面因素作深入考虑。

在材料的选择上, 遵循了两大原则:一是使用可重复使用、可循环使用、可再生使用的3R材料;二是选用无毒、无害、无污染, 有利于人体健康的材料, 例如:在墙面设计上, 以环保的乳胶漆、墙纸搭配装饰;在地面设计上, 均采用表面硬度高、环保、健康、便于铺设的实木复合地板:而在吊顶设计上, 则采用了纤维石膏板等生态建材, 合理的搭配了装饰材料, 并充分考虑了室内空间的承载量和通风量, 依据绿色、生态、环保、节能的原则, 营造出舒适、生态、文化、艺术的家庭居住环境。

技术经济措施分析

1、节地

充分利用地下空间, 提高土地的利用率。将绝大部分车位置于地下车库, 既节约了土地, 又利于小区人车分流, 提高居民步行的安全性;将住宅地下部分作成储藏室和自行车库, 方便居民的生活;将设备闸房放置于地下, 充分利用地下空间:利用天然河道作为小区的景观河道, 不仅节约了土地, 更增强了小区的景观效果。

2、节能

1) 太阳能与建筑一体化

太阳能光热系统在高层建筑的应用, 充分的发掘建筑维护结构, 利用阳台板放置太阳能集热器, 利用原来放置空调机位的地方考虑放置承压储热水箱, 在建筑设计施工中就合理考虑太阳能系统的位置及管线布置, 做到太阳能与建筑一体化。

与传统太阳能热水系统相比它有五大优点:

(1) 太阳能的集热器与水箱分离,

这样大大降低了太阳能热水器在高层建筑中使用的限制, 使太阳能与建筑容易结合;

(2) 分体式太阳能热水器采用闭式承压水箱, 与传统太阳能热水系统所采用的非承压水箱相比, 系统运行更稳定, 热水出水压力与冷水等压, 水温稳定、便于调节, 不会产生使用当中水温的忽冷忽热问题, 提升使用过程中的舒适度的要求;

(3) 分体式太阳能热水器采用了包含CPC聚光珊等多项技术的中高温太阳能集热器, 在高层住宅有限的阳台集热面积状况下能充分保证热量的采集;

(4) 分体式太阳能热水器采用强制循环的换热方式, 与传统的自然循环的太阳能热水器相比, 即保征了太阳能热水器的分体设置, 更增加了系统的换热效能, 提高换热效率。主要采用太阳能光热系统承担建筑物的生活热水负荷, 此项技术提高了太阳能热水系统中使用效率, 使其高达44.9%, 远远超过普通太阳能系统的10%左右, 节能效果显著, 有助于充分地利用当地可再生资源, 非常具有示范及推广价值;

(5) 与普通的太阳能热水系统相比, 我们在太阳能的应用上充分考虑住户的情况, 增加一套循环泵系统, 用户在使用热水的时候, 只需要按一下延时开关, 过—会打开水龙头就可以使用热水, 真正达到节能、节水。

玉兰苑的装机总量756台, 按每户三口之家使用热水来计算, 年总消耗量1910KWH, 其中太阳能系统提供1470KWH, 节能65%。全年基本可以满足基础能量消耗的需求, 不足部分可以与辅助电加热一起满足能量使用要求。本套太阳能系统使用率较高, 达到45.1%, 使用该太阳能装置, 每年节约电能约1470KWH, 减排二氧化碳374KG, 节能减排效果显著, 充分利用可再生能源。

太阳能光电系统的应用, 采用太阳能光伏照明技术, 以太阳能光电转换提供电能, 供草坪灯进行照明。太阳能LED灯是一种低能耗的照明系统, 所需能量全部由太阳能提供。

2) 电气节能:

(1) 灯具选用贯彻“绿色照明”原则, 选用T-8细管荧光灯、节能灯, 并采用优质电子镇流器;走道、楼梯灯采用声控、光控开关;对户外环境照明可由楼宇设备自动控制系统 (BAS) 实施自动控制, 自动减少下半夜的亮灯数, 在保证安全情况下, 达到节能要求。

(2) 由设备自动化管理系统 (BAS) 实施对工程的给排水、变配电、照明系统、电梯等各类机电设备运行情况的监测和控制, 以实现最优化运行, 达到集中管理、程序控制和节约能源效果。

(3) 玉兰苑采用预装式箱式变压器。

(4) 除住宅内照明外, 其它区域照明采用节能型灯具, 以达到节能效果。

(5) 室外路灯、庭园灯采用节能型灯具, 并采用分段跳跃式集中控制管理。

(6) 装修选用能效等级二级以上的节能型空调

3. 节水

节约水资源和后期管理成本:利用天然河道水, 经过过滤用于灌溉草坪和清洗道路。绿化按照2L/m2/次, 每天按一次考虑, 可以:节省用水56m2/天。

分质供水: 采用饮用与生活用水分质供水两套系统, 饮用水的制作采用先进的反渗透制水工艺, 在纯水供应上采用管道循环供水, 它与桶装纯净水比具有水质稳定、使用方便、物美价廉的优点。处理后的浓缩排出水可以用来作为物业用采用节能型水泵, 以达到节能之目的。

4、节材

玉兰苑住宅装修设计一次到位, 在设计过程就充分考虑用户的需求, 避免二次装修造成的材料浪费。在全装修房的室内设计中, 均采用了简约主义的设计风格, 整个空间实用、耐看、精致, 并合理提高了空间的利用率, 同时也减少了装饰材料的使用。

5、环保

1) 建筑材料采用国家认可的环保型建筑和装饰材料。使用可重复使用、可循环使用、可再生使用的3R材料;选用无毒、无害、无污染, 有利于人体健康的材料。窖井盖采用废弃塑料制品复合材料制作。

2) 小区在垃圾处理站内设垃圾压缩处理设备处理, 及时清运, 垃圾由专门人员定时收集。

太阳能光热利用 篇5

太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来, 通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置, 主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器 (槽式、碟式和塔式) 等四种。通常根据所能达到的温度和用途的不同, 而把太阳能光热利用分为低温利用 (<200℃) 、中温利用 (200℃~800℃) 和高温利用 (>800℃) 。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等, 中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等, 高温利用主要有高温太阳炉等。

技术支持太阳能光热 篇6

关键词：太阳能光热系统控制装置,模组化,模组化控制柜

工业生产模组化在汽车制造业的广泛应用给汽车制造带来了不容小视的变化, 个组件的标准化、模组化、通用化为汽车制造提供了便利。无论从设计还是从生产方面, 模组化都起的重要的作用, 为模具开发、快速设计提供便利。提高了标准产品对特殊需求的覆盖范围, 大大减少特殊设计、特殊生产的需求。汽车制造业是模组化的一个典范, 工业生产模组化在太阳能行业的应用进程也势必会为太阳能行业带来一个崭新的开始。

1 行业现状

太阳能光热系统控制装置按主控元件主要分为两种, PLC控制和单片机控制, 小型、功能单一的光热系统多采用单片机为主控元件, 柜体尺寸一般相对较小, 有壁挂式和落地式。规模较大、功能比较复杂的光热系统 (例如包含热水功能、制冷功能、采暖功能以及工业用热等) , 因其控制逻辑比较复杂, 多采用PLC为主控元件, 柜体尺寸相对较大, 单台柜体无法满足要求时多台共用。

柜体结构多采用GGD、壁挂或执行相关标准, 小型光热系统因功能单一, 不同项目功能相同度高, 多固化为标准型号、标准功能。大型光热系统因功能多变、复杂, 同时具有热水、采暖、制冷以及工业用热等多种功能, 因此控制难以标准化和固化, 多以特殊定制的方式生产加工, 生产周期长;一次满足要求率低;系统后期升级、变化时控制柜难以满足。

随着太阳能光热应用技术的不断成熟, 应用领域不断扩展。如何应对应用的多元化和功能的多元化, 让控制柜从设计、生产、选用以及日后的升级更方便灵活, 控制柜的生产及加工就要进行模组化的管理。

2 设计思路

太阳能光热系统控制柜模组化设计的目的是为了解决因应用需求的多元化, 系统不断丰富的应用功能和大型光热项目与工业用热的特殊性。使得标准控制柜覆盖的功能面和应用面更宽广。因此太阳能光热系统控制柜模组化设计针对大型光热项目和工业用热项目, 小型的光热热水项目或标准小型柜体能覆盖的项目不在设计应用范围内。

模组化控制柜针对系统应用特点, 进行模组划分如图1。模组化控制柜除包含外观、结构、功能三大块外还应包含连接块, 连接块主要由一次主回路和二次控制回路构成, 二次回路因功能和数量的不同分支单元数量较多。

模组化控制柜应具备流水生产线加工, 模组单元功能、结构固定、组装方便等特点。因此在结构上选用抽屉式柜体为基础, 抽屉式柜体组装方便、抽屉互换性好、空间分布标准化。

3 结构分析 (图2、图3、图4)

模组化控制柜由柜体和内部功能单元结构组成。柜体包含框架、左右侧板、前后门, 底座。框架由四根侧横梁, 四根上下横梁组成。四根侧横梁上开有等间距的孔, 开孔的目的是为了方便内部功能模块在位置的上下移动, 提供控制柜空间的利用率;四根上下横梁上也开有等间距的孔, 可以实现内部功能模块在前后方向的移动。左右侧板可以实现螺钉拆卸, 方便安装功能模块。前门上部放置控制按钮, 前门底部开有进风孔;后门为了节省空间, 采用双开门的形式, 后门的顶部安装抽风风扇, 底部安装出风风扇, 整个控制柜的风道是上进风, 下出风;底座通过螺栓与控制柜体连接, 底座一方面是为了保护控制柜体不受水的侵蚀, 另一方面是为了方面走线。

内部功能模块结构采用卡接的方式与主体连接, 这种卡接的方式方便进行功能单元的维护和更换。内部功能模块按照功能分为三种结构, 电源模块一种结构, PLC模块一种结构, 其他模块划归为一种结构。功能模块放置在机柜的前部, 后部用来走线和放置连接器。

功能单元根据系统控制和不同功率的需要进行选择, 功能单元的数量和类型确定后装配到指定区域, 然后用连接单元进行连接。连接单元也都按照模块化进行划分, 采用不同的颜色和标示标明防止连接错误。

4 结论

技术支持太阳能光热 篇7

光热发电主要分为槽式热发电技术、塔式热发电技术、碟式热发电技术以及菲涅尔式热发电技术[3]。线性菲涅尔太阳能热电站使用平面镜替代了成本高昂的抛物曲面镜,虽然其光学效率低于槽式系统,但是其成本低廉,占地面积小,制造工艺简单,运行维护成本低,这使其越来越受到关注。杜春旭等[4]探讨了减小镜场阴影和遮挡损失的方法,得到了东西向布置系统无阴影遮挡损失时的镜场设计方法,文献[5]分析了不同反射镜型式、瞄准位置、形面误差以及地理位置等对系统光学性能的影响规律,优化了反射镜几何参数与瞄准位置,文献[6]分析了菲涅尔式太阳能辅助燃煤发电系统(耦合系统)在燃料减少型和功率增大型两种运行模式下的热力性能。但目前由于其技术发展不成熟,工作效率偏低,发展历史较短,装机容量占比小,目前处于示范工程研究阶段,而且公开发表的投资成本数据较少,对菲涅尔式光热发电的经济性研究不足,国内研究机构尚没有针对菲涅尔式太阳能热发电站的成本电价分析实例。2012年10月,华能集团依托华能海南南山电厂建成了我国首个菲涅尔式太阳能光热混合发电项目,并成功投入运行,成为我国首个实现发电上网蒸汽温度超过400℃的太阳能光热电站[7]。

本文以该项目为研究对象,结合实际工程建设投资以及运行数据,建立了基于菲涅尔式太阳能光热电站全寿命周期的发电成本模型,分析菲涅尔电站的建设成本以及平均发电成本,为菲涅尔式太阳能光热发电经济性评估提供思路和依据。

1 系统介绍及成本构成

1.1 系统介绍

华能清洁能源技术研究院与华能海南公司自主研发了华能南山电厂太阳能与燃气—蒸汽联合循环混合发电试验装置,太阳能侧采用线性菲涅尔集热技术,集热场产生的蒸汽经过减温减压后注入华能南山电厂蒸汽循环汽轮机的低压段进行发电[8]。整个项目占地面积为10 000 m2,反射镜面积约6 600 m2,共包括11组集热单元,设计热功率为1.5MW,发电功率为400 k W。

为了便于研究菲涅尔光热发电技术的经济性能,本文主要进行了菲涅尔式太阳能与燃气蒸汽联合循环混合发电系统中太阳能部分的发电成本分析,因此下文的系统图中仅列出光热发电部分,如图1所示。

1.2 成本构成

建设成本主要由设备费、安装费和土建费三部分组成,通过核算,该项目单位电功率造价为25 346元/k W。根据2013年统计结果[9],不带储热装置的槽式太阳能光热电站造价约为23 520~41 160元/k W,不带储热装置的菲涅尔式太阳能光热电站造价约为21 000~27 720元/k W,带8 h储热装置的槽式太阳能光热电站造价约为43 680~55 440元/k W,带8 h储热装置的塔式太阳能光热电站造价约为50 400~58 800元/k W。对比发现,该菲涅尔式太阳能光热电站项目的造价与国际上不带储热菲涅尔式太阳能光热电站的造价水平相当,且明显低于国际上槽式及塔式太阳能光热电站的平均造价,充分显示了菲涅尔式太阳能光热电站良好的经济性。这主要是由于集热场模块化设计与安装,低成本、高精度自动跟踪机构及控制软件的自主研发,关键设备和生产工艺的优化等,均显著降低了该电站的生产建设成本。

为便于分析,按功能将菲涅尔式太阳能光热电站成本分为集热场建设成本、储热系统建设成本、热力发电岛建设成本以及相关配套设施建设成本等四部分。集热场主要包括聚光系统和吸热系统,具体包括一次反射镜、集热管、二次反射镜、太阳能跟踪设备、控制设备以及辅助设备等;热力发电岛主要包括汽轮机、发电机、冷凝器、水处理设备、热工控制设备、阀门以及泵等部分。

对于该菲涅尔式太阳能光热电站,集热场建设成本、储热系统成本、热力发电岛建设成本以及其他部分成本分别占总电站建造成本的57.7%、4.7%、28.9%、8.7%。可见集热场建设费用是决定菲涅尔式太阳能光热发电项目总体投资水平的决定因素。图2给出了菲涅尔式太阳能光热电站集热场建设成本的具体组成。该集热系统分为预热段、蒸发段和过热段三部分,其集热面积按1∶8∶2比例分配。预热段、蒸发段采用镀膜集热钢管,过热段采用真空集热管[7]。单位热功率造价约4 000元,每m2价格约为910元,低于槽式太阳能1 521元/m2[10]。如图2所示,一次反射镜部分占集热场总投资近50%,通过提高集热场效率,减小镜场面积将会大幅降低集热场建设成本。

热力发电岛部分与常规燃煤电厂基本一致,技术较为成熟,建设成本约占菲涅尔式太阳能光热电站的28.9%。

2 经济成本分析模型

太阳能光热电站的初始投资明显高于传统化石燃料电站,但是其后期的燃料费用及运行维护等费用很低,且无环境污染,因此对于太阳能光热电站,要根据其全生命周期内的成本而不是初始投资来判断其经济性的好坏。文献中一般采用能源平均成本LEC(Levelized Energy Costs)对太阳能光热电站进行经济性分析[11,12],它既体现了现金的时间价值,考虑了电站在整个生命周期内的成本,又可以对不同规模的电站进行比较[13]。

能源平均成本(LEC)是对一个电站的各项成本和装置效率之间进行综合考虑的指标,也是在国际上经常用以比较可再生能源发电技术经济性的标准,能源平均成本公式如下

式中CLEC———能源平均成本;

ΦFCR———固定费率;

Cs,tol———总初投资;

COM———运行维护费用;

L———输入能源的年费用;

C———CO2减排收益;

E———年发电量。

其中固定费率是与寿命、贴现率等有关的系数,其计算公式为

式中i———贴现率;

n———电厂寿命。

3 结果与讨论

3.1 设计工况下发电成本

计算时,取年运行维护费为总投资费用的2%,贴现率为0.08,太阳能设备的使用年限为20年[14]。

根据公式(1),在未考虑CO2减排收益情况下,华能菲涅尔式太阳能光热电站发电成本为0.965元/k Wh。该太阳能光热电站的发电成本低于国际上不带储热装置菲涅尔电站的单位发电成本1.19~1.50元/k Wh[9]。并且相比于槽式太阳能电站单位发电成本1.31~1.63元/k Wh、塔式太阳能电站单位发电成本1.36~2.32元/k Wh[15]和碟式太阳能电站单位发电成本1.6元/k Wh[13],成本优势更为显著。若考虑CO2减排的收益,按照火电厂每k Wh电排放900 g CO2[7],CO2的单位减排成本为85元/t[16],则该太阳能光热电站发电成本将降至为0.889元/k Wh。

另外,由于目前菲涅尔式太阳能光热电站关键设备尚未完全产业化,随着菲涅尔光热电站装机容量的增加,其成本优势将更加显著。

3.2 单位发电成本影响因素分析

菲涅尔式太阳能光热发电成本除了与电站建造成本以及运营维护成本有关外,还与光照强度、光电转换效率、贴现率、电站寿命等因素有关,下面就各因素对发电成本的影响进行分析。

(1)光照强度

图3为单位发电成本随光照强度的变化,随着光照强度的增大,发电成本降低。当光照强度增大时,若保证集热场出口蒸汽参数不变,产生的蒸汽量增大,相应做功量也增大,对应单位发电成本将下降。

(2)光电转换效率

受光照强度、余弦损失、端部损失、遮挡损失等因素影响,光电转换效率将会发生变化,当光电效率增大时,发电量增加,对应单位发电成本降低,因此需要优化系统配置,提高系统光电转换效率。

(3)贴现率

贴现率是指将未来支付改变为现值所使用的利率。由图5看出,随着贴现率的增大,单位成本迅速增加。贴现由0.05变化到0.1时,单位成本增长37.12%。

(4)电站寿命

由图6看出,随着电站使用寿命的延长,单位发电成本下降,当电站使用寿命由5年增加到15年时单位发电成本下降非常明显,之后随着电站寿命的增加单位发电成本逐渐降低,但下降趋势渐缓。

4 结论

本文基于华能菲涅尔式太阳能光热发电项目,建立了基于该电站的全生命周期发电成本模型,分析了菲涅尔式太阳能光热电站的建设投资和发电成本,并讨论了辐照强度、光电转换效率、贴现率、电站寿命等因素对单位发电成本的影响。结论如下:

(1)华能菲涅尔式太阳能光热电站单位发电功率造价为25 346元/k W,单位发电成本分别为0.965元/k Wh(未含碳排放收益)和0.889元/k Wh(含碳排放收益)。低于国际菲涅尔式太阳能光热电站发电成本,与槽式、塔式及碟式太阳能电站发电成本相比,成本优势更为显著。

(2)单位发电成本影响因素分析表明,随着光照强度及光电转换效率的增加,单位发电成本降低;贴现率增大,将导致单位发电成本增加;增加电站使用寿命将降低单位发电成本。

(3)作为我国首个实现上网发电的蒸汽温度超过400℃的菲涅尔式太阳能光热电站,其投资建设成本及单位发电成本分析将为国内菲涅尔式太阳能光热电站建设及中国太阳能光热发电产业发展提供参考和建议。

摘要：为了分析国内菲涅尔式太阳能光热发电技术的经济成本,本文基于华能菲涅尔式太阳能光热发电项目,分析了菲涅尔式太阳能光热发电项目的建设投资及能源平均成本,结果表明该系统的单位发电功率造价为25 346元/k W,单位发电成本为0.965元/k Wh(未含碳排放收益)和0.889元/k Wh(含碳排放收益)。此外,本文还讨论了太阳辐照、光电转换效率、贴现率、寿命等对单位发电成本的影响。与其他光热发电技术相比,菲涅尔式光热发电技术具有明显的经济优势。