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前言

人類經濟社會(hui)的(de)(de)發(fa)展無可(ke)避(bi)免需(xu)要石油、煤炭(tan)、天然氣等不可(ke)再生資源(yuan)(yuan)的(de)(de)支撐(cheng)，帶來經濟效益的(de)(de)同時伴(ban)隨著(zhu)空氣污(wu)染、地(di)質災害、水質破壞等一系列副(fu)作用。如何減少不可(ke)再生能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)開發(fa)并開發(fa)新型無污(wu)染能(neng)源(yuan)(yuan)已成為當今社會(hui)生產過程中迫(po)在眉睫的(de)(de)問(wen)題。

太(tai)陽能(neng)作為(wei)取(qu)之不(bu)盡用之不(bu)竭(jie)的優質(zhi)能(neng)源，合(he)理利用實(shi)現(xian)能(neng)量轉換(huan)投放生產是(shi)一大利事。本文就(jiu)先進陶瓷這一新(xin)型材(cai)料迄今(jin)為(wei)止在太(tai)陽能(neng)熱發電系(xi)統中(zhong)的應(ying)用實(shi)例做部分介紹(shao)：

1.可將光熱電站中定日鏡固定成本下降20%的陶瓷片成功研制

成都捷揚電(dian)力器(qi)件(jian)有限公司憑借(jie)多(duo)年電(dian)力器(qi)件(jian)產(chan)品的(de)生產(chan)和(he)研(yan)發，成功研(yan)制出槽(cao)式(shi)、塔(ta)式(shi)、蝶式(shi)等多(duo)種(zhong)光熱技術路線(xian)均(jun)適用的(de)反(fan)射(she)鏡陶瓷片。

這種反射(she)鏡陶瓷片的主要(yao)成分(fen)為滑石瓷，其(qi)在塔式、蝶式定日鏡與槽式集(ji)(ji)熱器中起到的主要(yao)作用在于安裝固(gu)定（以往(wang)大都采用金(jin)屬背(bei)板來作為反射(she)鏡與定日鏡/集(ji)(ji)熱器支架之間的固(gu)定層）。

圖(tu)：使用(yong)金(jin)屬(shu)背板進行固(gu)定

由于光熱電站整個生產安裝過程不僅需要配備(bei)模具及(ji)專業的沖壓(ya)設備(bei)，還要對背板額(e)外進行酸(suan)洗(xi)、鍍鋅等多(duo)個加工步驟。

再加上背(bei)板(ban)與反射(she)鏡(jing)之間的(de)連接(jie)還需(xu)要(yao)對背(bei)板(ban)進行涂膠，用膠量也很大，因此生產出來的(de)背(bei)板(ban)還極易遭受周圍惡劣環境的(de)影響而(er)加快氧化和腐蝕(shi)。

如在西北酸堿較(jiao)重的地區長期使用，鐵板(ban)、鋁板(ban)都(dou)會造成氧化，時間(jian)久了更是對銀層、油漆(qi)、硅(gui)膠也有(you)影響(xiang)。

圖：使(shi)用(yong)陶瓷(ci)片進行固(gu)定(ding)

但是陶瓷片的使(shi)用有效(xiao)規(gui)避了上述問題(ti)：使(shi)用陶瓷片組(zu)裝時(shi)只(zhi)需要(yao)幾個點(dian)就可以固定，不(bu)需要(yao)像(xiang)金屬背板(ban)占據(ju)那么大(da)的面(mian)積，依靠機(ji)械手(shou)粘(zhan)接非(fei)常(chang)方便，在提高了安裝效(xiao)率的同時(shi)，成(cheng)本也大(da)大(da)降(jiang)低。

產品品質上除了具有耐(nai)磨損、耐(nai)高溫、耐(nai)腐蝕(shi)的特(te)點(dian)之(zhi)外，根據測算，使用陶瓷片替代(dai)金屬背板進(jin)行定(ding)日鏡/集熱(re)器的安(an)裝工作，更是能在(zai)固定(ding)這一環(huan)節達(da)到至少20%的成本節省空間。

據(ju)悉(xi)，該產品目前已(yi)與(yu)國內(nei)外大(da)量反射鏡廠家(jia)及能(neng)源公司達成(cheng)了(le)合作關系，并且在部分項(xiang)目上已(yi)經(jing)得到了(le)商業化(hua)使用。

2.以陶瓷顆粒為傳儲熱介質的塔式光熱技術將首獲實踐應用

德(de)國(guo)(guo)航空航天中心(xin)（DLR）的研(yan)究人員正與國(guo)(guo)際伙伴合作共(gong)同(tong)研(yan)發(fa)歐盟項目(mu)(mu)(mu)——用(yong)于柔(rou)性能源(yuan)系統的高存儲密(mi)度(du)光(guang)(guang)熱發(fa)電項目(mu)(mu)(mu)（HiFlex），該項目(mu)(mu)(mu)采用(yong)陶瓷(ci)顆粒作為傳儲熱介(jie)質塔(ta)式(shi)太陽能光(guang)(guang)熱發(fa)電技術，使用(yong)DLR吸熱器作為塔(ta)式(shi)光(guang)(guang)熱發(fa)電試點項目(mu)(mu)(mu)的核心(xin)組件(jian)，為全球最(zui)大的面(mian)食生產商Barilla提供不(bu)間斷可調度(du)能源(yuan)。

據悉(xi)，DLR吸熱(re)器于2021年(nian)交付(fu)意大利后(hou)，該(gai)太(tai)陽能(neng)光熱(re)發電項(xiang)目將開始運行(xing)。

據了解(jie)，塔式(shi)太陽能光(guang)熱(re)(re)發電項目是(shi)先導系(xi)統的核(he)心(xin)。大約(yue)有(you)500面可移動(dong)的定日鏡(jing)將(jiang)太陽光(guang)集中(zhong)聚(ju)焦(jiao)到吸(xi)(xi)熱(re)(re)塔頂(ding)部的吸(xi)(xi)熱(re)(re)器上，加(jia)熱(re)(re)吸(xi)(xi)熱(re)(re)介質；

該吸(xi)熱器使用的(de)(de)介質是直徑(jing)僅為(wei)1毫米的(de)(de)陶(tao)瓷顆(ke)粒，將陶(tao)瓷顆(ke)粒加熱到(dao)1000℃的(de)(de)溫度后，再將高溫顆(ke)粒儲存在一個隔(ge)熱的(de)(de)儲罐中。

當需要時用(yong)電或用(yong)熱，就將用(yong)顆粒陶(tao)瓷儲存(cun)的(de)熱量(liang)產(chan)生蒸汽，用(yong)于發(fa)電或工業過程加熱。

這種存儲方式意味(wei)著光熱(re)電(dian)站可以(yi)在夜間(jian)提(ti)供能量。一(yi)旦(dan)陶瓷顆粒釋(shi)放出(chu)熱(re)能并(bing)冷卻下來后，它們就被(bei)轉移到第二個儲罐里，輸送到吸熱(re)器進行(xing)重新加熱(re)。

并且以陶瓷顆(ke)粒形式(shi)存儲(chu)多余的能量(liang)還可以改善電(dian)網的穩定(ding)性并補償電(dian)源波動；與電(dian)池存儲(chu)電(dian)相比，陶瓷顆(ke)粒存儲(chu)熱量(liang)的成(cheng)本和效率(lv)都(dou)要高得多。

3.科學家利用陶瓷金屬復合材料板材降低太陽能發電成本

為(wei)了(le)縮小(xiao)太陽(yang)能(neng)發(fa)(fa)電與化石燃(ran)料發(fa)(fa)電的(de)成(cheng)本競(jing)爭，美國普渡(du)大(da)學開發(fa)(fa)了(le)一種新的(de)材料和制(zhi)造工藝，可以將太陽(yang)能(neng)儲(chu)存為(wei)熱能(neng)，更有效地發(fa)(fa)電。這(zhe)種材料叫陶瓷-金(jin)屬(shu)復(fu)合材料板(ban)材，由陶瓷碳化鋯和金(jin)屬(shu)鎢制(zhi)成(cheng)。

研發(fa)這種材料的(de)價值(zhi)在(zai)于(yu)：正常集中式太陽(yang)能(neng)發(fa)電廠通過使用(yong)鏡(jing)子或透(tou)鏡(jing)將(jiang)太陽(yang)能(neng)轉化為電能(neng)，將(jiang)大(da)量光(guang)線集中到一(yi)個小(xiao)區域(yu)，從而產生(sheng)熱量傳遞給熔鹽。

然(ran)后將來(lai)自熔融鹽的熱量(liang)轉(zhuan)移到“工作(zuo)”流體(ti)，超(chao)臨界二(er)氧化碳，其膨脹并用于旋轉(zhuan)渦(wo)輪(lun)機(ji)以產生(sheng)電(dian)(dian)力。為了使太陽(yang)能電(dian)(dian)力更便宜，渦(wo)輪(lun)發動機(ji)就需要更多的熱量(liang)產生(sheng)電(dian)(dian)力。

而將熱(re)量(liang)從(cong)熱(re)熔融鹽傳遞到工作流(liu)體的(de)熱(re)交換器，目(mu)前(qian)由不銹鋼(gang)或鎳基合金制成，這(zhe)些合金在所需的(de)較高(gao)溫度和超(chao)臨界二(er)氧(yang)化(hua)碳的(de)高(gao)壓下變得(de)太軟。

據悉，陶瓷-金屬復合材料板材可以定制成能夠成功承受生成所需的高溫(wen)，高壓超臨界二氧化碳電(dian)力比今天的換(huan)熱器更有效(xiao)率，且成本更低。

隨著技術完善，最終，這項技術將允許可再生太陽能大規模滲透到(dao)電網(wang)中(zhong)，大量減(jian)少化學電力生產(chan)中(zhong)的(de)二氧化碳。