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在風光熱互補開發的大趨勢下，目前中國光熱發電行業迎來了又新一波發展熱潮，CSPPLAZA據相關信息統計，我國“十四五”期間總裝機超4000MW【詳情可見：總裝機超4GW！我國在建/擬開發光熱發電項目匯總】。

同時(shi)，隨著(zhu)我國塔式光(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)站實踐記錄的(de)不斷(duan)刷新，塔式技術也成為目(mu)前中(zhong)國光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)行業部(bu)署規模最大(da)(da)的(de)光(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)技術路線(xian)，市場占比(bi)最大(da)(da)，期待值也最高。

作為光熱電站的關鍵設備之一(yi)，吸熱器在整個(ge)塔式光熱電站的運(yun)行(xing)中承擔著(zhu)吸收太陽能的至關重要的作用。它(ta)的運(yun)行(xing)可靠性及(ji)性能優(you)劣，以及(ji)與聚光系(xi)統和儲熱系(xi)統的耦合都直接影響整個(ge)電站的安全與經濟性。

根據傳熱(re)(re)(re)方式(shi)的不同，吸(xi)熱(re)(re)(re)器可分為外(wai)置管式(shi)吸(xi)熱(re)(re)(re)器和容積(ji)腔式(shi)吸(xi)熱(re)(re)(re)器，如下(xia)圖所示。

圖：外置管式吸熱器(qi)結構圖

圖(tu)(tu)：容積(ji)腔式吸熱(re)器(qi)結構圖(tu)(tu)

那么，兩種吸熱(re)器各(ge)有何特(te)點？市場(chang)應用(yong)現(xian)狀如何？

如上文圖片顯示，在(zai)容積腔式吸(xi)熱器(qi)中，管屏布置在(zai)空腔內，但腔體式吸(xi)熱器(qi)的(de)窗(chuang)口朝向一(yi)側(ce)，只(zhi)能接收一(yi)定(ding)范圍內的(de)太陽(yang)輻(fu)射，定(ding)日鏡(jing)場的(de)布置受到一(yi)定(ding)限制。

在外(wai)置(zhi)(zhi)管式吸熱器中其受熱面呈環形布置(zhi)(zhi)，使管屏形成一圓(yuan)筒體，可(ke)以接收來自塔(ta)四周360°范圍(wei)內(nei)的定(ding)日鏡所反(fan)射(she)、聚集的太陽光，有利于(yu)鏡場(chang)的布局設計。

腔(qiang)式吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)相(xiang)對(dui)于(yu)(yu)外置式吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)的主要(yao)結(jie)構差(cha)異在于(yu)(yu)前者的吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)面位于(yu)(yu)一(yi)個(ge)腔(qiang)體(ti)內，因而腔(qiang)式吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)能(neng)減小(xiao)位于(yu)(yu)高(gao)塔之(zhi)上的吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)與外界環境(jing)的對(dui)流散(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)損失(shi)，同時腔(qiang)式吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)能(neng)減小(xiao)吸(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)表面與環境(jing)的輻射換熱(re)(re)(re)(re)(re)損失(shi)。

此外(wai)，管式(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)器(qi)(qi)中吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)工(gong)質(zhi)的(de)(de)(de)溫(wen)度要(yao)比管壁(bi)溫(wen)度低，吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)工(gong)質(zhi)所能達到的(de)(de)(de)最(zui)高溫(wen)度受管壁(bi)材料的(de)(de)(de)限制。容積(ji)式(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)器(qi)(qi)中，常用多孔介(jie)質(zhi)材料，其具有較大的(de)(de)(de)傳熱(re)面(mian)(mian)積(ji)，所以(yi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)工(gong)質(zhi)的(de)(de)(de)溫(wen)度往(wang)往(wang)能夠達到多孔介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)溫(wen)度，最(zui)高可達1200℃。在這方面(mian)(mian)，容積(ji)式(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)熱(re)器(qi)(qi)有著(zhu)壓倒性的(de)(de)(de)優勢。

但(dan)由(you)于當前塔式(shi)技(ji)術路線正(zheng)朝著更大(da)裝機、更大(da)規模的方向發(fa)展(zhan)，腔式(shi)吸(xi)熱(re)(re)(re)器(qi)無法做到(dao)四(si)面吸(xi)熱(re)(re)(re)，相對(dui)應的也就無法采(cai)(cai)用(yong)四(si)面鏡(jing)場的布置方案，即便采(cai)(cai)用(yong)多腔組合(he)式(shi)的吸(xi)熱(re)(re)(re)器(qi)，仍(reng)然無法與外置式(shi)吸(xi)熱(re)(re)(re)器(qi)的吸(xi)熱(re)(re)(re)面積相比。

為了(le)盡可能地(di)讓(rang)定日鏡距離(li)集熱塔的(de)距離(li)近些，需要增加鏡場布置(zhi)的(de)土地(di)利用率(lv)，而外(wai)置(zhi)管式吸(xi)(xi)熱器(qi)在(zai)該方面具有不可比擬的(de)優勢(shi)。因(yin)此(ci)，基于上述因(yin)素、當(dang)前(qian)技術水(shui)平及(ji)現實需要等(deng)因(yin)素，外(wai)置(zhi)管式吸(xi)(xi)熱器(qi)在(zai)塔式技術路線(xian)中獨占鰲頭，目前(qian)已成為應(ying)用最廣泛的(de)吸(xi)(xi)熱器(qi)形式。

這一發(fa)展趨(qu)勢在(zai)國內國外市(shi)場(chang)都得到了(le)實際(ji)項目驗證。

相(xiang)關資料顯示西(xi)班牙于(yu)2007年建設(she)了11MW的腔(qiang)(qiang)式(shi)(shi)吸(xi)(xi)熱(re)(re)器項目(mu)PS10，南非于(yu)2015年建設(she)了50MW的腔(qiang)(qiang)式(shi)(shi)吸(xi)(xi)熱(re)(re)器項目(mu)Khi Solar One，但相(xiang)較(jiao)于(yu)外(wai)置(zhi)管式(shi)(shi)吸(xi)(xi)熱(re)(re)器，采用腔(qiang)(qiang)式(shi)(shi)吸(xi)(xi)熱(re)(re)器的光熱(re)(re)項目(mu)滄海(hai)一粟(su)。

圖：西班(ban)牙PS10塔式光熱項目

我國除了早年間在延慶太陽能測試基地建設的腔式吸熱器實驗項目之外，青海中控德令哈熔鹽塔式5萬千萬光熱發電項目、首航敦煌熔鹽塔式10萬千瓦光熱發電示范項目、中國電建共和熔鹽塔式5萬千瓦光熱發電項目等已建成投運的多個商業化塔式電站均采用外置管式吸熱器。

圖：首航敦(dun)煌(huang)塔式(shi)光熱項(xiang)目

不論外置管式吸熱器的布局優勢還是容積腔式的高溫優勢，都可以提高光熱電站光-熱-電轉換效率，縮短光熱電站的投資回報周期。對于塔式光熱電站來說，兩者均具有極高的可利用價值，但就當前技術水平而言，只能“魚與熊掌不可兼得”。

隨著(zhu)吸熱(re)介質材(cai)料如金屬顆粒(li)、陶瓷顆粒(li)、液(ye)態(tai)金屬等(deng)(deng)耐高溫(wen)材(cai)料的(de)逐步成熟(shu)，陶瓷泡沫、金屬泡沫等(deng)(deng)新材(cai)料在(zai)吸熱(re)器結(jie)構優化領(ling)域的(de)應用(yong)突破，高溫(wen)吸熱(re)器已經成為支撐塔式太(tai)陽能熱(re)發(fa)電向高參數、高效率發(fa)展(zhan)的(de)重要技術支撐。

注：本文由CSPPLAZA綜合相關資料整理而成。