真空集热管性能要求

一、教学基本情况

1、授课主题：真空集热管性能要求

2、授课时长：1课时

3、授课方法：讲授法、练习法、讨论法、视频观看法

二、教学目标

1、掌握真空集热管有哪些性能要求；

2、掌握真空集热管在投入电站使用之前需要进行哪些测试。

三、教学重点与难点

1、重点：真空集热管的性能要求。

2、难点：真空集热管的性能测试。

四、教学过程与内容

1、提问：对上次课的主要内容以提问的形式进行大致梳理复习。

2、以提问的形式“真空集热管的需求量有多大，大家试着去猜测一下？集热管在投入电站使用之前要达到什么样的条件，有哪些性能要求？”先由学生思考2-3分钟，再引入本次任务的主题。

3、真空集热管需求分析

每建设50MW电站大约需要2.5万支集热管，按照5000元/支计算：

国内2015年前累计新增装机1000MW、需要集热管50万支，市场容量为25亿元；国内2020年前累计新增装机3000MW，需要集热管150万支，市场容量为75亿元；国外2015年新增容量为2000MW，需要集热管100万支，市场容量50亿元；国外2020年新增容量为5000MW，需要集热管250万支，市场容量125亿元。

4、性能要求

1）具有较好的吸收率、发射率；

2）涂层能耐高温，在高强度聚光且局部高温情况下，真空集热管吸热涂层应具有耐高温、长寿命的性能；

3）更高的光热转化效率和更低的热量损失性能；

4）极寒天气下，真空集热管应具有耐冷热冲击性能，且能保持较高的真空度；

5）抗严重风沙磨损能力。根据真空集热管在国内外的实际工作环境的经验表明，风沙会是导致集热管的玻璃外管透过率衰减的最重要的一个因素；

6）波纹管抗热疲劳性能。真空集热管正常工作条件下使用25年，相当于波纹管热疲劳测试1万次循环。

5、集热管的优化设计

主要表现在

玻璃管的增透镀膜——保证高透射和高耐磨损性

吸热管涂层——实现吸热管低发射和高吸收

真空隔热层——最大减少热传导损失

耐久的玻璃金属封接——热膨胀系数相同材料的匹配封接

优化的波纹管设计——实现集热管最大的开孔长度

6、真空集热管寿命及测试介绍

集热管的寿命是影响电站经济性的另一重要指标。目前太阳能热发电站的服役期一般为25年，有数据表明集热管失效一直是槽式热发电电站中存在的主要问题。上个世纪80年代投入商业化运行的美国SEGS电站，其吸热管年失效率在3.4%-5.5%之间。

    分析发现，集热管失效主要体现在玻璃管损坏、真空损失和膜层老化。根据吸热管失效的特点分析，主要集中在吸热管部件耐久性和结构可靠性两方面。

五、小结与讨论

对本次课程的学习内容进行师生互动式的小结，学生在学习后存在的疑问课堂上自由发言一起解答。

六、教学参考资料

黄湘、王志峰等编写的《太阳能热发电技术》

微信公众号CSPFocus光热发电资讯、太阳能工程官微、太阳能光热产业技术创新战略联盟、太阳能联盟网、中控太阳能

网页学习平台：CSPPLAZA

Siemens-Solel公司UVAC型真空集热管主要技术参数

                    Siemens-Solel公司PTR-70集热管主要技术参数

国内典型生产真空集热管产品的公司有常州龙腾光热科技股份有限公司、道荣新能源科技有限公司、北京天瑞星光热技术有限公司。

常州龙腾光热科技股份有限公司生产的RTUVR®集热管具备卓越的光学效能和热稳定性，可保障光热电站全生命周期内更低的运维成本以及稳定、可靠的发电量输出。常州龙腾光热科技股份有限http://www.royalcsp.com/

                    RTUVR® 70M5 标准集热管的性能参数

道荣新能源科技有限公司生产的蓝天高温集热管采用玻璃-金属封接在真空状态下的热管传递热量的管状太阳能集热器件，用于光热发电、农光互补、海水淡化、工业用热等多个领域。该真空集热管易清洁，可保持高透光率；高清强度，可承受2吨的拉力；具有高精度高可靠性的跟踪系统，热稳定性好，品质优良，高度模块化，安装灵活，主要技术参数达到国际先进水平，产品寿命长达25年。道荣新能源科技股份有限公司http://www.drsolar.net/index.html

道荣新能源蓝天高温集热管性能参数

北京天瑞星公司依托中国航天科技集团公司已在上述领域积累了大量先进技术，通过实施工艺研发专项，全面提升高温太阳能集热管的主要性能，在膜层均匀性和高温稳定性、长寿命、可靠性方面取得长足进展，增强了产品的竞争力。http://www.spaceman.com.cn/

思政融入：建立经得起风吹雨打、扛得住考验的精神品质

解说：一根槽式真空集热管在运用到电站中之前要经过光热性能测试和耐久性测试的重重考验，确保合格，确保具有几大性能：

1）具有较好的吸收率、发射率；

2）涂层能耐高温，在高强度聚光且局部高温情况下，真空集热管吸热涂层应具有耐高温、长寿命的性能；

3）更高的光热转化效率和更低的热量损失性能；

4）极寒天气下，真空集热管应具有耐冷热冲击性能，且能保持较高的真空度；

5）抗严重风沙磨损能力。根据真空集热管在国内外的实际工作环境的经验表明，风沙会是导致集热管的玻璃外管透过率衰减的最重要的一个因素；

6）波纹管抗热疲劳性能。真空集热管正常工作条件下使用25年，相当于波纹管热疲劳测试1万次循环。

一根合格的真空集热管尚且要能够经得住这么多考验，我们作为当代大学生，要想成为一个合格的毕业生，实现自己的价值，也应当具备能够经得起风吹雨打、扛得住各种考验的精神品质。