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中海阳槽式集热器CSPS检测报告
2015.12.07

中海阳能源集团股份有限公司

北京市昌平区科技园区超前路17号 股份代码:430065

 

 

 

1.槽式光热电站镜场描述

 

镜场是槽式太阳能光热电站的能量收集部分,他包含有一条或多条由数个SCA组成的回路,其中集热器为镜场的核心部分之一。

 

 

2.中海阳集热器概述

 

中海阳集热器采用欧槽ET150尺寸,集热器单元SCE由7行4列 RP3 反射镜单元组成,两行内片,两行外片。每个集热器组合SCA长约为150 m,采用液压驱动。SCA含13个立柱;12个普通支撑立柱加1个驱动立柱;驱动立柱装有液压驱动装置、LOC控制柜;LOC内置信号通信及控制系统。驱动端板上装有追日系统,角度传感器等。驱动立柱每侧有6个SCE单元,一个SCA有12个SCE单元;每个SCE上有3根真空集热管,集热管直径为70mm。 4个SCA组成一个集热器回路LOOP。

Figure 1集热器组合示意图

 

 

3.中海阳集热器规格参数

 

集热器核心部件为:集热器支架、反射镜、集热管、跟踪控制系统、旋转接头。

 

 

3.1集热器的规格参数

 

表3-1 集热器主要规格参数

指标

参数

备注

SCE单元开口宽度

5770mm

RP3

焦距

1710mm

RP3

SCA有效集热面积

817.5㎡

RP3

SCE光学效率

≥78%

入射角=0°

驱动方式

液压驱动

 

跟踪精度

<0.05°

 

设计地震载荷

0.13g

 

极限风速(停机保护状态下集热器不损坏)

≤31.5m/s

 

工作风速

≤14.3m/s

 

集热器支架的工作环境温度范围

-40~60℃

 

金属结构表面处理方式

热镀锌

 

跟踪范围

-30°~215°

 

使用寿命

大于25年

 

 

 

 

3.2反射镜的规格参数

表3-2反射镜主要规格参数

指标

参数

备注

镜反射率

≥93.5%

玻璃4mm,空气质量1.5,光波300mm-2500nm

焦斑宽度偏差平均值

≤6.9mm

适用于RP3

IC70

99.7%

适用于RP3

玻璃原片

厚度4mm +/-0.2

超白浮法玻璃

金属层厚度

银层≥1200mg/m2

铜层≥300mg/m2

 

保护层

漆层≥35+/-5um

 

镜子抗老化性能

符合ASTM G15

 

镜子反射率寿命

20年内反射率≤1%

 

反射镜内片尺寸(L×W×T)

1700 ±1mm x 1641±1mm x 4mm

 

反射镜外片尺寸(L×W×T)

1700 ±1mm x 1501±1mm x 4mm

 

 

 

3.3集热管参数

表3-3集热管的主要规格参数

组件

规格

备注

整体

 

长度:环境温度20°C下为4060-4061 mm ± 2 mm

 

有效长度A:工作温度350°C下为本体长度(bulk length)的≥ 96.4 %

 

吸收内管

 

 

 

 

 

 

外径:70.0 mm ± 0.3 mm

 

壁厚:≤2.5 mm

 

钢种:DIN 1.4541或类似钢种

 

批量集热管平均太阳能吸收率:a(平均)≥ 0.95 (95%)

ISO 9845-1标准AM1.5

单根吸热内管的吸收率:a(单根)≥ 0.94

ISO 9845-1标准AM1.5

批量集热管的平均热发射率(400°C / 752°F):e(平均)≤ 0.095

 

400°C下黑体光谱

单根吸热内管的热发射率(400°C):e (单根)≤ 0.12

400°C下黑体光谱

玻璃外管

 

 

 

 

 

硼硅玻璃

 

内外表面均覆有减反射涂层,外表面覆有耐刮涂层

 

≥95%长度覆有减反射涂层

 

批量集热管涂层区域的平均透射率:

t(平均)≥ 0.965

ISO 9845-1标准AM1.5

单独玻璃外管在涂层区域的透射率:t(单独玻璃外管)≥ 0,955

ISO 9845-1标准AM1.5

重量

20~30kg

管内无传热介质情况下

真空度

腔内残余气压≤ 10-3 mbar

 

热损失

< 250 W/m (@ 400°C)

< 175 W/m (@ 350°C)

< 125 W/m (@ 300°C)

采用NREL、DLR或CENER测定

光学效率

>0.87

 

传热介质

导热油(二苯醚/联苯混合物,液态)

 

传热介质工作温度

300-400ºC

 

最大运行压力

≥39 bar

 

最低运行环境温度

≤-40℃

 

 

 

3.4液压驱动系统

表3-4液压驱动系统主要规格参数

参数内容

范围

数据

备注

反射面可旋转角度范围

-30到200

 

工作状态跟踪精度

≥0.1

 

槽式太阳能聚光器长度

M

150

 

最大工作风速

m/s

14

 

保护风速

m/s

20

 

损坏风速

m/s

30

 

抗震等级

地震烈度

7

 

环境空气温度范围

-30~50

 

电压

V

AC380

 

功率

KW

≤0.56

 

驱动方式

 

双液压缸

 

使用寿命

 

25

 

液压油适用环境温度

-30~50

 

 

 

 

3.5旋转接头

旋转接头管道公称尺寸为2.5″,所有旋转接头的设计压力在4MPa以上,最高承受温度大于400℃。旋转接头在正常使用情况下,密封性良好,不出现介质滴漏现象。使用寿命大于11,000次旋转,保证电站正常运行25年内不出现损坏。

 

 

4集热器安装线

中海阳集热器配套了自主设计研发的高精度安装线,确保集热器产品的几何光学性能达到国际标准,同时保证生产效率。

Figure 2集热器安装线

 

 

 

5集热器的光学性能

经权威机构检测,中海阳槽式集热器光学性能良好,性能堪比欧洲商业化使用的ET150集热器,高分辨率下SCE镜面斜率误差为2.6mrad RMS,拦截因子IF=98.4%。以下为部分参数测试结果;

1)SCE单元开口朝天顶时,重力载荷分析显示集热器的弯曲度小于3.8mm;

Figure 2集热器重力载荷分析

 

2)经检测镜片安装点的(每块镜片4个点)角度偏差小于2.8mrad,RMS值为1.3mrad,如下图;

Figure 3集热器镜片安装点的角度偏差分布

 

表5-1集热器镜片安装点的角度偏差分布表

 

3)集热器由开口朝天顶转到开口朝南镜片安装点变形量分析显示,安装点的倾角形变偏差小于0.8mrad;

Figure4集热器镜片安装点变形偏差分布

 

4)集热器由开口朝天顶转到开口朝南时,镜片内侧安装点,受重力影响在x方向上(宽度)变形量小于2.2mm,在z方向上的变形量小于1.6mm;

表5-2热器由开口朝天顶转到开口朝南时,镜片内侧安装点位置偏移表

 

5)集热器的光学面型检测结果显示,集热器拦截因子IF=98.4%;

Figure4集热器面型检测IF值分布

 

表5-3  IF检测值分布表