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。

首先介紹一下槽式集熱器技術。槽式太陽能集熱技術是利用槽式聚光鏡將太陽光聚在拋物面焦點形成的一條直線上，在這條線上安裝有管狀真空吸熱管，用來吸收太陽能，并對傳熱工質進行加熱傳導，再通過循環泵將熱流體輸送到儲熱系統，或者直接輸送到換熱器進行熱交換，根據不同的應用場景提供合適的用熱溫度或產生蒸汽。

集熱回路由集熱器陣列組成，集熱器的組件主要包括：反射鏡、吸熱管、金屬支架、跟蹤系統（包括驅動、控制和傳感器）等，集熱器組合是主要的功能組件。各集熱回路采用并聯方式連接，形成太陽能集熱場。每個集熱組合均由若干個集熱單元組成，每個集熱組合配置驅動裝置，可實現單軸轉動，驅動集熱組合跟蹤太陽。

圖1：美國SEGSI電站吸熱管參考圖

目前規模化應用最早的中高溫槽式光熱項目是用來進行發電的美國莫哈維沙漠SEGSI項目，該項目建于1984年，規模為13.8MW，太陽能集熱場面積82,960m2；集熱單元長度6300mm，采用長度為3000mm，直徑40mm的不銹鋼鍍膜真空吸熱管，導熱油回路運行出口溫度307℃。項目運行至2017年4月份，成功運行32年之久。

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），沒有進行技術創新、升級改造或優化利用，而現在國內的吸熱管長度都集中在2000mm左右。

以35年前的13.8MW項目大小為例，當初采用長度3000mm的吸熱管大約用了11100支，如果采用今天國內吸熱管長度2000mm的產品需要的數量將會是16500支，不僅僅吸熱管數量增加的問題，同樣吸熱管支撐臂、安裝焊接焊口數量同樣也會增加5400個數量級，試問我們的吸熱管技術怎么能夠降低成本，才能趕上35年前的國外技術。

作為槽式集熱系統核心部件的吸熱管在未來的發展應用，對于太陽能中高溫的市場開發利用將起到決定性的作用，特此呼吁行業內企業突破創新，在吸熱管的外形尺寸上面，能夠改變從固有的長度2000mm盡快發展到長度3000mm尺寸，為實施降低集熱系統成本走出重要的一步。針對長度6000mm的集熱器，每個集熱單元如果由2000mm換成3000mm的吸熱管，就直接減少了1支集熱管的使用。

當然了，是否可以考慮不僅僅在長度上面優化，也應該能夠盡快在管徑上面做些發展，從原來的直徑40mm能否提高到直徑50mm左右，通過變徑后的設計能夠減少吸熱管在變長后的變形問題，希望能夠透過技術升級為太陽能中高溫熱利用帶來新的發展機遇。

表1：中溫吸熱管35年前后尺寸對比

下面針對中溫（非光熱發電）吸熱管的參考結構進行說明，方便行業專家討論分析，提出優化降低成本的建議方案，提高性價比加速促進太陽能中溫領域的技術優化適應性改進建議：

圖2：吸熱管結構參考圖

1）波紋管連接段——焊接在金屬內管上，利用其密閉性及可伸縮性，來保持吸熱管夾層的真空及抵消部分由于熱脹冷縮產生的應力；針對中溫熱利用部分是否可以考慮簡化，也就是設計為一頭固定的方案，考慮在每個集熱器單元的兩側兩支吸熱管兩端采用波紋管設計的方案，如此以來實現降低成本的目標，考慮設計130℃以下專用。

2）玻璃－金屬過渡段——與金屬波紋管和玻璃管封接在一起，由多段過渡玻璃及可伐合金組成。主要作用是實現玻璃和金屬的匹配焊接過渡，并保證吸熱管的密閉性，此種過渡方式可加大金屬－玻璃的結合強度，大大提高該吸熱管的使用壽命和安全性。有沒有可能采用壓封的方案，能夠降低多少成本，影響多少產品使用壽命？

3）長效吸氣劑——固定在金屬管上，主要用來吸收管內部的氣體，保持其真空度，減小集熱管真空夾層內的空氣密度，降低對流熱損。

4）金屬管——是一個吸熱和導熱管，兩端留有連接法蘭，金屬管采用耐腐蝕、高熱導性及高壽命的材料制造，管內流動著吸熱介質。

5）玻璃管——與兩端玻璃－金屬過渡管封接，太陽光透過玻璃管照射到金屬管上。

6）抽氣口——位于玻璃管上，用于抽走集熱管內部的氣體，抽氣結束后，要把該抽氣口密封。

7）耐高溫選擇性吸收涂層——涂鍍在金屬管上，涂層的最高工作溫度在300℃～500℃，可以使吸熱介質產生更合適的溫度，是否有可以鍍膜金屬管來代替吸熱真空管的分析研究，或者考慮墻體吸熱器的降低成本方案可行性。

8）增透膜涂層——涂鍍在玻璃管內外表面上，以減小玻璃管對太陽光的反射率，增加透光率，以獲得更大的太陽光利用率。

圖3：探索中低溫吸熱管中間段去掉波紋管創新思路

根據吸熱管的結構內容，以適用性優化降低成本，避免統一按照高溫光熱發電產品的同一標準來做過度設計，基于中溫熱利用的溫度集中在100-300℃范圍；考慮到清潔供熱采暖領域，可以參考130℃以下的優化減配模式；如果針對工業蒸汽領域，考慮到吸熱介質溫度在130-285℃范圍，再根據這個溫度區間搭配合理方案，以達到優化合理技術滿足應用要求。

吸熱管自身的優化設計是各大制造商重點開發研究的內容，除了以上工廠內的優化降低成本方案，是否還會有其他的想象空間呢？首先想到的是吸熱管的支撐結構，既要保證滿足支撐吸熱管的功能，又要滿足設計冷熱吸熱管不同工況下的熱脹冷縮膨脹量的合理釋放。目前市場上面相對較多還是以增加彈簧板的方式來實現膨脹變形難題。

圖4：吸熱管不同的熱膨脹設計方案參考

當然對于吸熱管的創新降本方案，除了從產品優化、支撐臂設計優化外，還可以從現場焊接安裝施工等環節考慮降低成本方案，如何快速實現吸熱管的安裝保證現場焊接工作的高效質量保證等都至關重要，也呼吁眾多吸熱管制造商從單純的產品供貨，向后延伸到能夠提供產品安裝施工等服務增項，做到吸熱管產供裝一條龍服務，為槽式中溫太陽能熱利用的快速發展向下走一步，讓專業的吸熱管產品最佳匹配到優化集熱系統里面，發揮穩定的堅強功能。

目前，我國已成長為中溫吸熱管最大的制造國，也呼吁最大的吸熱管制造國能夠向最強的制造國轉變，首先從外形尺寸開始，行動起來，為了太陽能中溫的更大規模利用，給吸熱管注入陽光創新的靈魂。希望國內各大制造商能夠加速自主創新，盡快推出適應未來不同溫度區間的優質高效低成本的吸熱管產品和服務。

國內涉足中高溫吸熱管制造商參考，排名不分先后：奧凱利、北太所、常州龍騰、河北道榮、航天星光熱、皇明太陽能、江蘇京展、奇威特、瑞環太陽能、山東中信、山西奧博、陜西寶光、深圳唯真、天瑞星、威海金太陽、旭宸能源、有色金研院等。

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。