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1申报单位:国家太阳能热利用工程技术研究中心依托单位:皇明太阳能股份有限公司汇报人:王智建2013年8月12日国家科技支撑计划项目课题编号:2011BAA09B01太阳能热发电槽式高温集热管研发及产业化R&DandIndustrializationofReceiverinParabolicTroughSolarThermalPowerGeneration2主要内容一、项目目标与计划进度说明1项目总体目标、技术指标与技术路线2项目总体进度计划、阶段目标二、支撑计划项目执行情况1项目总体进度2投入情况3取得成果及应用情况4组织管理经验5预期经济社会效益6存在问题和对策3项目总体目标¾研制出符合国外通用技术标准的槽式高温集热管(如图所示)。攻克三项关键技术:玻璃与金属封接技术、耐高温太阳选择性吸收涂层技术、真空获得与维持技术。¾研究并建立产品测试方法与标准。¾实现批量化生产,研制生产用关键设备及自动化生产线。一、项目目标与计划进度说明4项目技术指标1)技术指标9集热管工作温度达到400℃;9选择性吸收涂层吸收比≥96%(AM1.5),发射比10%(400℃);9外管透光率≥96%(AM1.5);9热损230W/m(400℃);9设计使用寿命:25年。一、项目目标与计划进度说明5技术路线一、项目目标与计划进度说明6总体进度计划本项目2011年7月开始,预计需要3年时间,至2014年6月结束。一、项目目标与计划进度说明71)2011年7月~2012年12月研究目标为耐高温选择性吸收涂层材料与制备技术、玻璃-金属封接材料与技术研究;两项研究内容考核指标为吸收比(AM1.5)≥96%,发射比(400℃)10%,集热管400℃热损230(W/m);2)2012年1月~2012年12月研究目标为研究并建立太阳集热系统示范,考核指标为太阳集热系统示范系统可以实现400℃运行,同时满足槽式高温集热管整机挂机测试;3)2012年1月~2014年6月研究目标为寿命测试方法研究,考核指标为一套完整有效的寿命测试方法;4)2012年1月~2014年6月研究目标为研究并建立产品测试方法与标准,考核指标为产品测试方法与标准,并配备产品关键性能测试仪器;5)2012年7月~2014年6月研究目标为批量化生产工艺技术研究,考核指标为槽式高温集热管生产线一条。6)2012年完成实用新型专利6项,企业标准2项,论文2篇;7)2013年完成实用新型专利6项,国内发明专利2项,企业标准2项,论文2篇;8)2014年6月前完成国际发明专利1项,国内发明专利2项,企业标准1项,论文2篇。阶段目标一、项目目标与计划进度说明8二、支撑计划项目执行情况1项目总体进度2投入情况3取得成果及应用情况4组织管理经验5预期经济社会效益6存在问题和对策91项目总体进度总体进度按照计划进行。1)进行了玻璃-金属封接材料与技术的研究,封接样品进行了测试,其主要性能指标基本达到课题目标要求;2)进行了耐高温选择性吸收涂层材料与制备技术涉及的主要材料的研究试验,并对试制产品进行了测试,其主要性能指标基本能达到课题目标要求;3)进行了寿命测试方法初步研究与探讨;4)对太阳集热系统示范进行了系统研究并已建立了太阳集热系统基本框架;5)研究并建立了初步的产品测试方法与标准;6)进行了批量化生产工艺技术的初步研究,完成课题基建工程建设,研发及生产设备已陆续到位正在安装调试,进行试生产。二、支撑计划项目执行情况101项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•不同材料的封接照片1)玻璃-金属封接111项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•冷热冲击试验照片1)玻璃-金属封接121项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•抗拉力测试•雷博士的试验照片1)玻璃-金属封接编号封接温度(°)最大拉力(KN)壁厚(mm)受力面积(mm*mm)抗拉强度(MPa)1号9008.52773.081131.337.543号9003.46622.5293.673.736号9506.76332.881059.6776.398号9307.80653.11138.4826.86131项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•抗拉力测试•雷博士的试验照片1)玻璃-金属封接•玻璃与金属的相互渗透区约40μm,表面的氧化物被玻璃溶解,氧化物与玻璃、金属基体的结合较紧密,玻璃内部致密。•氧化层玻璃相2和晶相3,Fe与玻璃相相互作用形成了晶体,为树枝状,交错生长,正是这些树枝状晶体使玻璃与金属牢固的结合在一起。•通过不同封接界面微观组织及相互渗透情况分析,探索封接机理,指导封接工艺2468Energy(keV)0204060cpsOFeNaAlSiKFeFe141项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•膨胀系数测试1)玻璃-金属封接151项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•高频熔封1)玻璃-金属封接161项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•高频熔封2)吸收涂层171项目总体进度二、支撑计划项目执行情况2)吸收涂层8082848688909294969810001000200030004000500060007000涂层吸收比(%)老化时间(小时)涂层吸收比的衰减变化趋势线,老化试验条件为500度的真空中,累计老化时间6576小时C1/M6/C1/M1+C1/C1C1/M4/C1/M4+C1/C1C2/M4/C2/M4+C2/C2C3/M4/C3/M4+C3/C3181项目总体进度二、支撑计划项目执行情况2)吸收涂层05101520253001000200030004000500060007000涂层发射比(%)老化时间(小时)涂层发射比的衰减变化趋势线,老化试验条件为500度的真空中,累计老化时间6576小时C1/M6/C1/M1+C1/C1C1/M4/C1/M4+C1/C1C2/M4/C2/M4+C2/C2C3/M4/C3/M4+C3/C3191项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•北京国家太阳能热水器质量监督检测中心测试报告•待近期电子版回传5+5•热损推测400度发射比2)吸收涂层201项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•真空寿命测试3)寿命测试211项目总体进度二、支撑计划项目执行情况3)寿命测试221项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•不同真空度在高频火花记颜色3)寿命测试二、支撑计划项目执行情况231项目总体进度二、支撑计划项目执行情况•真空寿命测试3)寿命测试241项目总体进度二、支撑计划项目执行情况3)寿命测试251项目总体进度3)寿命测试二、支撑计划项目执行情况261项目总体进度•延庆示范4)集热示范二、支撑计划项目执行情况271项目总体进度•延庆示范4)集热示范总长度:100m开口宽度:5.760m峰值光学效率:≧78%最高运行温度:400℃焦距:1.71m集热器模块长度:12m反射镜误差:平均3mrad跟踪精度:2mrad抗风条件:风速≤7m/s情况下跟踪精度±0.1º;保护风速13.8m/s抗冰雹:20mm冰雹20m/s速度冲击,反射镜不损坏二、支撑计划项目执行情况281项目总体进度建立了12部企业标准:《玻璃—金属封接抗拉强度测试标准》《高温槽式集热管检验标准》《高温槽式集热管用钢管进料检验标准》《高温太阳能集热管用玻璃毛管检验标准》《吸气剂支架进厂检验标准》《玻璃-可伐封接样件试验方法》《高温真空集热管热损及涂层高温发射比测试方法》《波纹管耐疲劳试验方法》《高温真空集热管材料放气性能试验测试方法》《高温真空集热管吸气剂吸气测试方法》《高温真空集热管抗风沙侵蚀能力测试方法》《高温真空集热管及波纹管气密性检测要求》5)测试方法与标准二、支撑计划项目执行情况291项目总体进度残余气体检测平台吸气剂吸放气量检测平台自2011年开始设计、购置,现在吸气剂吸放气量检测平台已经到货,并做调试。5)测试方法与标准二、支撑计划项目执行情况301项目总体进度搭建中的一套PTR集热管热性能测试平台;从2012年2月份开始绘制热性能测试平台部件的图纸、申请购置相关部件。目前仅电气元件的布置还未完成,其余各部件均完成,左图为热性能测试平台加热部件;右图为热性能测试平台的支架、端部保温工装及电控柜外壳。二、支撑计划项目执行情况5)测试方法与标准311项目总体进度编号 预测温度(°C) 钢管平均温度 (°C) 玻壳平均温度 (°C)平均室温(°C) 钢管室温平均温差(°C) 总热损 (W) 单位热损 (W/m ) 发射比 20120325 200 206 23.1 15.2 190.8 147.5 36.15 6.5% 300 305 31.8 14.4 290.6 377.4 92.5 7.3% 350 352 38.8 14.9 337.1 567.2 139.027.9% 400 412 49.1 15.1 396.9 914.4 224.128.7% 400 412 49.2 15.3 396.7 910.7 223.218.6% 400 408 56.9 16.0 392 930.6 228.099.1% 20120327 200 205 24.4 16.1 188.9 140.9 34.53 6.3% 300 303 33.8 15.7 287.3 363.4 59.07 7.1% 350 349 40.9 16.2 332.8 550.8 135.007.8% 400 410 50.8 16.3 393.7 916.6 224.668.8% 20120328‐01 350 352 45.1 19.6 332.4 666.4 163.339.28% 400 410 55.2 17.4 392.6 972.5 238.369.36% 20120328‐02 400 403 59.1 19.7 383.3 1017 249.2610.3% 20120329‐09 400 407 61.8 19.6 387.4 988.1 242.189.7% 20120329‐24 400 412 56.7 18.8 393.2 974.9 238.959.3% 20120329‐‐36400 409 60.4 18.8 390.2 984.1 241.2 9.6% 20120329‐17 400 411 60.9 19.7 391.3 1004.1246.1 9.7% 20120330‐11 400 410 59.4 17.8 392.2 1000.7245.279.7% 20120331‐03 400 412 56.1 19.2 392.8 889.2 217.948.45 二、支撑计划项目执行情况5)测试方法与标准321项目总体进度通过模拟PTR真空集热管在实际使用中的状况,反复的对其进行加热,冷却,并测试集热管的真空度、整管尺寸、波纹管寿命,钢管的挠度变花等参数,对集热管进行一个整体的评估,并最终形成一个标准的试验方法。右图是正在制作的测试平台。二、支撑计划项目执行情况5)测试方法与标准331项目总体进度•照片6)生产线建设二、支撑计划项目执行情况342投入情况1)题经费预算总预算:10952万元;其中,支撑计划拨款:952万元。本年度预算:3737万元;其中,支撑计划拨款:252万元。资金落实及支出情况累计本年度本年度到位资金合计552万元552万元支撑计划拨款252万元252万元其他国家级拨款(含部门匹配)300万元300万元地方政府拨款0万元0万元贷款0万元0万元自有资金3185万元3185万元其中:企业资金3185万元3185万元其他资金0万元0万元本年度支出合计3737万元3737万元其中:购置仪器设备1985万元1985万元其中:支撑计划拨款用于购置仪器设备176万元176万元配套经费落实情况:本年度支撑计划拨款252万元到位;山东省科技厅配套资金拨款(含部门匹配)300万元;地方政府拨款0万元;贷款0万元;自有资金3185万元(其中:企业资金3185万元);其他资金0万元二、支撑计划项目执行情况351)取得成
本文标题:太阳能热发电槽式高温集热管研发及产业化
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