圖：濱海光熱阿克塞800米熔鹽槽項目采用超薄反射鏡

圖：大明玻璃推出的超薄微弧平面反射鏡

2010年，意大利國家電力公司ENEL在西西里島建成了全球第一個熔鹽槽示范項目，2013年日本Chiyoda和阿基米德太陽能公司又在意大利合作建成了一個600米長的試驗回路。去年10月正式投運的濱海光熱阿克塞800米試驗回路則是我國首個熔鹽槽式試驗項目。

熔鹽集熱管面臨的技術難點有兩個，一是需要耐高溫涂層：目前的選擇性吸收涂層在高溫下運行易分解或脫落，穩定工作溫度不超過400℃，這是槽式技術采用熔鹽做傳熱介質的障礙之一，研發耐550℃高溫的選擇性吸收涂層為集熱管技術的一個發展方向；二要增加耐腐蝕性，若采用熔鹽做傳熱介質，其所含的氯離子等雜質將對金屬內管造成腐蝕，需采用抗腐蝕的金屬材料內管，或改進熔鹽的成分，降低其腐蝕性。

創新方向2：DSG集熱管

DSG直接蒸汽發生技術采用水直接產生蒸汽，可省去多級換熱流程，其運行溫度可以提高到450℃以上，系統效率和成本效益提升明顯。DSG集熱管面臨的技術難題是需要承受更高的運行壓力，選用導熱油做傳熱介質對集熱管造成的壓力不高于4Mpa，但如果采用水做工質，則需要耐壓在10Mpa以上，這對真空集熱管的耐高溫性能、承壓能力及可靠性都提出了更高的要求。國內的兆陽光熱采用的類菲涅爾DSG技術路線即對集熱管提出了更高要求，為適用于其高溫高壓工況，為其生產的集熱管用鋼量極大，單根管重量高達70kg以上。

創新方向3：更大尺寸的集熱管

光熱發電系統的聚光比是指采光面積與吸收體面積的比值，聚光比越高，電站運行溫度就越高，從而提高發電效率。因此，更大尺寸的不銹鋼內管外徑在單位長度內可傳輸更多熱量，有效降低廣場系統的整體投資。但僅僅只增大集熱管的尺寸，其聚光比將相對減小，不易達到高溫。因此，如果要增加集熱管尺寸，反射鏡系統的尺寸也需隨之增大。

目前國內外多家集熱管廠商都推出了內徑90MM等不同規格的大口徑集熱管，以滿足創新型大開口集熱器的配套需求。

圖：龍騰光熱在Solarpaces2015南非大會上首次發布并展出的90mm集熱管

三、槽式集熱器篇

槽式集熱器是利用槽式拋物面聚光反射鏡聚集得到高熱流密度的太陽輻射能來實現系統的光熱轉換過程，該組件在光熱發電系統中占據主導地位，它為系統提供熱源，其效率和投資成本會影響到整個集熱系統的效率和經濟性。

創新方向1：大開口

在光熱系統的關鍵設備中，集熱器的設計與集熱管和反射鏡緊密相關，目前主要的設計包括：歐洲槽ET150，SENER槽，SENER?-2槽，FlagsoLHelioTrough槽，UltimateTrough終極槽。這些設計最大的特點就是其開口面積越來越大，因此集熱器的發展方向開始傾向于大型化，以提高聚光比。

UT槽是目前商業化應用的開口最大的集熱器設計。2013年，全球首個UT槽示范回路被成功安裝在SEGSVIII槽式光熱電站，三年的運行數據證明UT的熱效率高于設計預期。2016年初，Flabeg又與沙特Duba1和WaadAlShamal兩個ISCC聯合循環電站的項目方達成合作，將首次在商業化項目上使用UT槽。

美國天源光熱（SkyFuel）也于今年推出了新一代SkyTrough?DSP槽式集熱器，此款集熱器集合了具有革命性設計的可滑動安裝的ReflecTech?反射鏡、7米寬的大采光口和更新后的立體框架，從而降低了整款集熱器產品的總成本。但目前該設計還未有實際商業化應用案例。

圖：新一代SkyTrough?DSP槽式集熱器

創新方向2：輕質化

多年來，槽式集熱器的各方面雖然一直都在不斷創新，但基本沒有突破“鋼結構+玻璃反射鏡”的傳統結構。為提升槽式光熱電站的經濟性，光熱行業一直以來在嘗試改變這種傳統的較為笨重的集熱器設計，奧地利的HELIOVISAG另辟蹊徑，以可回收的塑料薄膜作為原材料，研發出了全新的充氣型薄膜槽式集熱器HELIOtube，其可通過簡單的卷裝方式批量生產運輸，抗風性能佳。最關鍵的是，集熱器原材料的徹底轉變，可大幅降低電站的集熱成本（約55%）。

圖：HELIOtube充氣薄膜型槽式集熱示范項目

為推廣該項創新技術，Heliovis去年為一家西班牙農產品企業建設了一套9米寬220米長的太陽能光熱裝置，僅用于工業供熱，目前該項目已經運行三個月，使用輸出達88%。此外，公司還計劃在中東建設第一套15MW商用混合型太陽能光熱發電系統，儲熱時長為8小時。更多具體信息可參考CSPPLAZA此前報道：HELIOVIS攜充氣薄膜槽式集熱器技術拓中國市場

來自奧地利SOLABOLIC公司的設計也非常獨特，該公司于2014年推出了一款新型槽式反射鏡集熱技術，利用一種類似電纜架設的支撐技術，可以節約20%-30%的材料使用量。據悉，依據吊橋原理建設的新型拋物線槽式系統可以使用平面鋁鏡模塊組合來代替昂貴的曲面玻璃模塊組合，這項技術可以大大提高發展中國家光熱電站建設的國產化率，使這些電站在不使用高科技制造工藝的條件下建成完美的拋物線槽式集熱系統，同時還可以節省大批投資。

雖然采用該項專利建設電站的技術成本僅僅比常規槽式光熱發電低16%左右，但采用該技術后預計可以節約光場基礎投資費用的35%左右，同時可以使LCOE（均化電力成本）下降15%左右，這就意味著電站開發商能夠通過此項技術獲取采用常規槽式光熱發電電站2倍以上的利潤。

四、塔式定日鏡篇

定日鏡是塔式光熱電站必不可少的關鍵設備，其制造成本和安裝成本約占電站總體投資的50%以上，同時其聚光性能也直接影響著電站的發電效率及經濟收益。因此，眾多國內外廠商多年來不斷從材料、整體設計及安裝施工方式等多方面進行創新，以實現定日鏡的進一步優化和升級。

創新方向1：獨特的鏡面設計

塔式定日鏡由跟蹤控制器、機械支撐結構和反射鏡三大組件構成，與槽式集熱系統大規模應用最成熟的RP3反射鏡不同，其規格因設計方的不同而不同，不同的設計方有不同的尺寸設計。因此可以說，塔式定日鏡不是標準化產品，而是定制化產品。但是，雖然尺寸設計各有不同，但大多數定日鏡的形狀一般呈方形或矩形，其它多邊形狀的較少。

2013年，Schlaichbergermannpartner（SBP）領導的聯合小組開發出了創新型的Stellio定日鏡，其采用獨特的五邊形設計，呈中心對稱結構，用料少，材質堅固，且聚光均勻，抗風性能佳，凈采光面積47.5平方米。該定日鏡曾在SolarPaces2015大會上獲得了技術創新大獎，并在西班牙PSA進行了相關測試，在距離集熱塔400米外驗證了其聚光精度。中電工程哈密50MW熔鹽塔式電站將采用此款定日鏡，開啟該定日鏡的首次商業化應用。

創新方向2：更大的定日鏡設計

單塊定日鏡的面積從1.2平方米至120平方米不等，業內對定日鏡的大小問題一直以來存在不少爭論，但直到今天，仍沒有人能百分百地確定大定日鏡更好還是小定日鏡更優。一般來講，鏡子越大，集熱效率就會越高，但同時要做到毫弧度級別的精度就越困難。

在建中的摩洛哥NOORIII塔式光熱電站采用的單臺定日鏡面積達178㎡，是Sener設計的最新一款定日鏡，是目前已商業化應用的定日鏡的最大尺寸。

圖：NOORIII電站的定日鏡（單臺定日鏡由6*9共54面子鏡組成）

創新方向3：定日鏡支架結構創新

傳統的定日鏡裝置多是“蘑菇型”，僅由一根獨立的立柱撐起鏡面，這種設計雖然廣泛應用于全球大多數塔式光熱電站中，但具體到某個國家，卻常常需要針對不同的地理氣候條件做出創新以適應當地的獨特情況。深圳市智康新能科技有限公司（簡稱深圳智康）推出了一種中國特色的“中式樹型定日鏡”，該公司稱，與蘑菇型鏡架相比，其鏡架結構非常穩，抗風性能強，安裝維護方便，精度可與機床媲美。今年4月份，第二代樹型定日鏡已經通過了中科院延慶太陽能基地的測試，測試結果顯示，在11m/s風速下其跟蹤準確度達到3.5mrad的概率為93.7%。但目前該技術還沒有實際應用案例。

圖：深圳智康創新樹型定日鏡

美國創業公司Skysun最新研發的“聯動定日鏡”則突破了這一傳統設計結構，其將多個定日鏡集中固定在同一個支架上，利用共享的驅動電機和支架。據悉，采用該設計電站的總體安裝成本有望降低一半左右，該項目目前正在美國能源部SunShot計劃的基金支持下進行模擬優化，進一步走向市場仍需時日。

圖：安裝在桑迪亞國家實驗室的聯動定日鏡樣機

創新方向4：定日鏡無線控制系統

定日鏡要充分發揮自身作用離不開一個關鍵設備——定日鏡控制系統，它對定日鏡的精度和聚光效率起著至關重要的作用。隨著新技術的發展，控制系統的創新也是降低成本的主要環節。

據悉，今年年初，BrightSource位于以色列的裝機121MW的Ashalim1塔式光熱電站使用了一種無線太陽島傳輸與控制系統。這種新型控制系統的應用在太陽能光熱發電行業中尚屬首次。以色列Tadiran Batteries（塔迪蘭電池公司，法國SaftGroup下屬公司）將為該項目供應50000組電池，用以驅動定日鏡。Tadiran為此設計的這批電池環境適應性強，壽命為期25年。

BrightSource企業通訊高級總監Jennifer Rigney曾表示：“我們的太陽能集成控制系統主要是通過運用實時定日鏡追蹤數據來控制集熱器上的太陽能分布。Ashalim電站太陽島上的50600套定日鏡均采用該套太陽能集成控制系統與集熱器實現無線傳輸。該無線控制系統減少了整個太陽島85%的電纜使用量，大大降低了太陽島的建設成本。”

創新在任何產業的發展歷程中都扮演著不可或缺的角色，光熱產業也不例外。無論是技術創新還是關鍵設備的創新都在不斷推動著整個行業的良性發展。我們上文總結的關鍵設備創新方向大多是以提高設備的精度和效率為目標，但與此相對應的成本控制不可忽略，否則就很難擁有市場競爭力。實現成本和性能的最佳平衡才具有發展的可持續性。