张保祥分享低铁超白玻璃的选择对光热电站的运营影响
发布者:本网记者Cecilia | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 5811查看 | 2017-06-30 13:09:37    

  CSPPLAZA光热发电网报道: “那么光热电站对反射镜有哪些技术要求或者是性能要求?我们综合四个方面来进行分析。对光热电站来说,第一个也是最重要的就是能量反射率,因为光热电站反射镜要尽可能地把最多的太阳光和太阳能量反射到吸热器上,也就是说我们要选取对应技术路线的高反射率的反射镜,来进行投资和收益的最佳优化。第二是耐候性,大家知道光热电站大都建在比较苛刻的自然环境条件下,如果反射镜的耐候性不好,其反射率就会发生衰减,从而影响电站的发电量。第三是后期维护的成本,当一个光热电站建成之后,后期维护成本也是一个关键的成本输出。反射镜会有一些破损以及破碎,这些破碎或破碎会对附属设备造成一些损伤,所以我们要尽可能选取后期维护成本低的反射镜。第四是聚光精度,提高反射镜面形精度,提高聚光质量,这也是影响聚光电站发电量的关键指标。”在6月14~16日于浙江杭州召开的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2017(CPC2017)上,旭硝子特种玻璃(大连)有限公司(以下简称AGC)战略计划与新事业开发部部长张保祥向与会人员分享了光热电站对玻璃反射镜的性能要求,并深入分析了低铁超白玻璃的选择对光热电站的运营影响。

 

 

  张保祥指出,为进一步提高反射镜的反射率,从而提高光热电站发电量和受益并降低电站的初期投资成本,AGC从提升玻璃透过率的角度入手,成功研发出具有极低铁含量的超白玻璃;并表示精细的熔化工艺控制、独特的窑炉设计与创新的料方设计才是获得拥有高耐候性的反射镜的“法宝”。

 

  同时,张保祥表示,光热电站如果发生反射镜的破损和破碎,不外乎四个方面的影响:第一,反射镜的机械强度;第二,抗冲击强度;第三,反射镜制造及反射镜支撑结构的匹配;第四,自爆(玻璃行业专业术语)。

 

更多精彩内容,请阅读下面刊出的张保祥的演讲全文(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅,仅供参考):
 

  张保祥:各位光热前辈与专家们下午好!很高兴有机会跟大家分享一下我们公司在低铁超白玻璃选择和对光热电站运营影响方面的研究,我报告的内容包括以下几个方面:太阳能光热发电以及太阳能光热发电所用反射镜种类,第三介绍一下太阳能光热发电所用的玻璃反射镜,第四方面介绍一下太阳能光热发电玻璃反射镜的性能要求和超白玻璃基板选择,也会介绍一下光热发电反射镜将来面临的新课题,最后简单介绍一下我们公司。

 

  这是太阳能光热发电的4种常见基本形式,包括槽式、线性菲涅尔、塔式、碟式。

 

  可以看出来,光热发电需要用反射介质把太阳能量聚集到吸热器上。作为反射镜,按照所使用材料可以划分成几个类别,包括玻璃(复合)反射镜,衬板+反射膜以及反射铝板。那么以目前全球在建的以及完工的光热电站来看,以玻璃反射镜(的利用)为主。按照玻璃反射镜对玻璃加工的生产工艺,可以分为(物理、化学)钢化反射镜、热弯反射镜以及非热处理反射镜。按照反射镜所使用的反射涂层划分可以分为银镜、铝镜。按照反射镜涂层位置,可以分为第一界面反射镜和第二界面反射层。现在主流用的比较多的是第二界面反射玻璃银镜,我在报告里面会将其简称为玻璃反射镜。

 

  这是玻璃反射镜在光热电站里面应用的原理。玻璃反射镜会将太阳能量通过银层反射到吸收器,太阳能量包括紫外、可见光及红外线三个波段的能量。从反射镜的断面图可以看出来,银层处在第二界面,这也就是我们所说的第二界面反射镜。各个光热发电的技术形式都有自己比较成熟和正在发展的反射镜技术路线。以槽式为例,现在会采用0.95-4毫米的厚度的反射镜,通过机械冷弯、热弯与钢化热弯的方式将其固定与贴合到槽式反射镜的支架上。塔式反射镜通常会采用3毫米或者4毫米的超白玻璃组成的反射镜,通过钢结构的粘接以及衬板的贴合来形成定日镜的实际应用。线性菲涅尔会采用2-3毫米的反射镜,根据玻璃厚度及设计要求,可以通过夹胶或者是直接固定的方式固定反射镜。蝶式反射镜厚度是0.95-2毫米,通过机械冷弯或热弯再通过贴合的方式将其固定在支撑位结构上。

 

  那么光热电站对反射镜有哪些技术要求或者是性能要求?我们综合四个方面来进行分析。对光热电站来说,第一个也是最重要的就是能量反射率,因为光热电站反射镜要尽可能地把最多的太阳光和太阳能量反射到吸热器上,也就是说我们要选取对应技术路线的高反射率的反射镜,来进行投资和收益的最佳优化。第二是耐候性,大家知道光热电站大都建在比较苛刻的自然环境条件下,如果反射镜的耐候性不好,其反射率就会发生衰减,从而影响电站的发电量。第三是后期维护的成本,当一个光热电站建成之后,后期维护成本也是一个关键的成本输出。反射镜会有一些破损以及破碎,这些破碎或破碎会对附属设备造成一些损伤,所以我们要尽可能选取后期维护成本低的反射镜。第四是聚光精度,提高反射镜面形精度,提高聚光质量,这也是影响聚光电站发电量的关键指标。这个关键指标影响因素比较多,一个是反射镜的加工质量,再一个是支架的加工水平,还有两者的配合程度,所以这方面比较难以控制,需要比较多的篇幅才可以介绍。所以在我的报告里我基本上会介绍前面三个部分。

 

  大家首先看一下常见的不同厚度的玻璃反射镜的反射率的情况。从这个可以看出一般水平的反射镜和较好水平的反射镜之间会有1%-1.5%的反射率差异。这个差异对光热电站有什么影响?通常来讲,采用对应技术路线的高反射率的反射镜,对光热电站来说可以体现两个方面的效率:第一可以提高发电量和收益,也可以在一定发电量的前提条件下降低镜场的投资成本。我们通过一个演算可以看出一个1%优势的反射率的反射镜,对应一个50MW、年发电时长5000小时的光热电站,那么在光热电站25年的寿命时长里可以产生7200万的收益。如果我们按5%的净现值折现,也是四千万人民币的收益。我们也通过各个研究文献,按照各种影响因素来进行类似演算,结果也是基本接近的。我们也查阅很多研究报告,比如说2012年太阳能热发电产业及投资分析报告里面也有提到类似的结果。我们也通过软件进行模拟分析,所得到的收益增加基本上都是吻合的。

 

  如果我们不考虑收益,而是更关注电站前期投资成本方面的话,我们也可以做一些理论推算和演算。就以一个50MW的槽式项目来讲,如果发电时长是5000小时,采用93.5%和94.5%两种不同反射率的反射镜的话,后者可以节约的采光面积为将近八千多平方,集热器成本为将近一千三百万。对于一个塔式光热电站,结果也是基本一样。

 

  讲到这里,大家肯定会比较关注怎么样才可以提高反射镜的反射率?影响反射镜的反射率的因素有两个,第一是银层的反射,第二是玻璃的透射。只有把银层的反射和玻璃的透射做到最好,我们才可以获得最高的反射镜反射率。

 

  首先我们来看一下银层的反射。我们首先要了解两个即定的事实,第一是银的理论反射是有极限的,不是100%,而是97%,这可能和很多人想象地不太一样。厂家通常会通过提高银层厚度来提高其反射率,但是当银层达到一定厚度后,反射率就会下降,也就是说银层厚度有一个饱和值。另外如果银层厚度太高,反射镜的耐候性就可能存在一些欠缺。我们从玻璃入手,做了一些深入的研究,研究怎么样通过玻璃的制造来提高镜子的反射率。AGC做了长期的研究,对玻璃的透过率和镜子的反射率做了很多的分析,并得出了一个结论:如果把玻璃透过率提高1%,那么镜子反射率至少提高1.5%。有一个中科院的计量研究所作了类似的研究,得出的结果基本一致。

 

  关于玻璃透过率,可能大家也有兴趣想了解一下怎么样提高玻璃的透过率。其实影响玻璃透过率的因素很多,但其中最关键的一个因素是含铁量。比如高端汽车的侧窗采用绿玻,绿玻的铁含量会在3000个PPM,而通常的建筑物,比如说玻璃幕墙,所采用的玻璃的铁含量是在1000个PPM。应用在建筑方面的超白玻璃、薄膜太阳能电池或光伏发电的玻璃铁含量通常是在150个PPM。为了满足光热发电高反射镜反射率的要求,AGC通常把超白玻璃的铁含量控制在90PPM以下。想要达到90PPM的低铁含量不是一件很容易的事情,为了把这个问题讲述得更明白一点,我把我公司的生产工艺流程图放在这里,给大家做一个参考。玻璃生产

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