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1.太阳能低温光热发电的最新进展如何

2.沥青的主要产品

太阳能低温光热发电的最新进展如何

太阳能光热发电的最新进展

太阳能联盟网 时间:2013-07-09 02:33

内容摘要：无论何时，技术突破都是健康发展要克服的首要难题，所以对于光热发电而言不仅要选择符合中国国情的技术路径还要解决技术经济性的问题。

日前，国家发改委将青海中控太阳能发电有限公司德令哈50兆瓦太阳能热发电项目列入2013年战略性新兴产业，并补助5000万元。

此项目是继八达岭热发电站之后，我国第一家实现工业化运行的太阳能光热发电项目，对于突破太阳能热发电定日镜、真空管等关键部件设计和制造技术，加快实现我国太阳能热发电主要装备国产化进程，扩大太阳能应用市场具有重要意义。该项目一期10兆瓦已具备发电条件，预计近期并网发电。

光热VS光伏

同为太阳能发电，一直以来，对于光热发电的关注远远低于光伏发电。

几年来，光伏发电顶着“绿色环保”的帽子在中国遍地开花，我们过多地关注着“成品”电池板从太阳攫取能源，转化为绿色电力，关注其对创造GDP的巨大拉动力，却很少关注在其产业链的最前端，电池板生产过程中高耗能、高污染所带来的诸多不利影响。国产廉价光伏电池组件在牺牲了环境的同时，将绿色电能以低廉的价格送至海外。这其中，几乎没有人或官方机构对光伏电池制造端对中国环境的影响进行调查，我们在过多地歌颂光伏发电光鲜的一面。

而光热发电从其原材料的选用就可以看到，生产过程和应用过程中几乎没有任何污染源存在。除了槽式光热发电导热油的泄露会造成一定环境影响外，其它所有组件、原材料均是安全、无污染的。真正的绿色能源应该定义为从生产到应用到维护的整个生命周期内都不产生或很少产生污染的绿色能源，光热发电明显符合这一严格定义。

或许有人会说，光热发电的成本太高，不宜广泛推广，这种说法其实忽略了商业用电需要的是持续稳定供电。廉价的储热技术和成本高昂的光伏储电技术，其成本分别摊入光热发电和光伏发电，起码在现阶段，光热发电显然更具有成本优势。光热发电配廉价储热技术使其成为唯一可以实现全天候运行的、稳定的、电网友好型的可再生能源发电技术。

光热发电储热技术稳步发展

NREL和美国光热发电产业联盟此前发布了储热对光热发电的价值的相关研究报告，以表明储热对光热电站的意义重大，这一点已经得到业内的广泛认同，储热可以帮助光热发电实现可持续稳定发电，并降低光热发电的LCOE，使光热发电有望成为与传统火电相抗衡的基荷能源。

储热技术的应用伴随着光热发电产业的发展而发展，从历史的发展来看，储热系统的应用经历了诸多坎坷，曾发生过熔盐储热罐整体凝固而报废的极端事故。每种技术都有一些缺陷，我们当前或许还未能找到一种完美的储热解决方案。但可以确定的是，用储热技术是光热发电可以与其他可再生能源抗衡的一大优势。

当前应用较多、较成熟的储热技术当推熔盐储热。所谓的熔融盐只是盐的熔融液态的总称，其中主要最常见的有硝酸盐、碳酸盐等，根据使用工况和使用领域而有所不同。在槽式电站中，应用最多的即熔盐双罐储热。目前对革新路线获认同较多的是将熔盐作为传热储热介质应用于槽式电站，以提高槽式电站的运行温度，降低系统投资。ENEL在意大利建设的Archimede电站对此进行了示范。

除熔盐储热外，高压蒸汽储热、混凝土储热、石墨储热等等多种类型的储热方式尚在进一步发展之中。目前，更多的储热技术在实际电站中的运行效率和成本效益，还有待更多的实际应用数据来验证。

储热技术的发展，为光热发电持续运行、摊低成本提供了有力保证。

政策支持，“十二五”期间光热发电产业链有望初步形成

光伏欧洲受阻，产业陷入低迷，国家政策开始向光热倾斜。

根据《太阳能发电发展“十二五”规划》，到2015年建成光热发电总装机容量100万千瓦，在太阳能日照条件好、可利用土地面积广、具备水条件的地区，开展光热发电项目的示范，使得太阳能热发电行业迎来巨展机遇，并将为国内太阳能热发电的规模化商业运用奠定坚实基础。

全国工商联新能源商会常务副会长薛黎明表示：2013年大部制改革，国家能源局和电监会合并以后，配额制将会得到比较全面的执行。太阳能光热发电以其电力可调度，能量可储存，与蒸汽类发电联合循环等技术优势将成为我国未来的主导能源之一，占比的份额必将不断的提升。

政策的东风，无疑给一直摸索前进的光热发电带来了丝丝暖意。然而，技术突破仍然任重道远。

无论何时，技术突破都是健康发展要克服的首要难题，所以对于光热发电而言不仅要选择符合中国国情的技术路径还要解决技术经济性的问题。国家发展和改革委员会能源研究所能源经济与发展战略研究中心副主任姜鑫民指出“技术经济性是第一位的，这个东西很经济，老百姓能承受得了，产业能承受得了，才会有市场。在行业里，无论是搞技术还是搞市场，首先要把提高技术经济性放在第一位。”

根据全联新能源商会发布的《全球太阳能热发电产业发展报告》显示，我国光热发电产业链的各个分支，包括太阳能热发电用材料、聚光部件、吸热部件、储热装置、系统集成和项目开发等均有企业进入。可见，我国光热发电的产业链正在形成之中，中科院电工所研究员王志峰就表示，产业链包括关键材料、关键装备、关键设备、服务业四个环节，我们国家目前在前三个环节已初具雏形。光热发电产业链有望“十二五”期间初步形成。

沥青的主要产品

石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于氯仿的烃类及非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。石油沥青的主要组分是油分、树脂和地沥青质。还含2%~3%的沥青碳和似碳物，还含有蜡。沥青中的油分和树脂能浸润沥青质。沥青的结构以地沥青质为核心，吸附部分树脂和油分，构成胶团。

产品性能

石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。对石油沥青可以按以系加以分类：

生产方法

（1）蒸馏法：是将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，再经减压蒸馏（残压10~100mmHg）分出减压馏分油，余下的残渣符合道路沥青规格时就可以直接生产出沥青产品，所得沥青也称直馏沥青，是生产道路沥青的主要方法。

（2）溶剂沉淀法：非极性的低分子烷烃溶剂对减压渣油中的各组分具有不同的溶解度，利用溶解度的差异可以实现组分分离，因而可以从减压渣油中除去对沥青性质不利的组分，生产出符合规格要求的沥青产品，这就是溶剂沉淀法。

（3）氧化法：是在一定范围的高温下向减压渣油或脱油沥青吹入空气，使其组成和性能发生变化，所得的产品称为氧化沥青。减压渣油在高温和吹空气的作用下会产生汽化蒸发，同时会发生脱氢、氧化、聚合缩合等一系列反应。这是一个多组分相互影响的十分复杂的综合反应过程，而不仅仅是发生氧化反应，但习惯上称为氧化法和氧化沥青，也有称为空气吹制法和空气吹制沥青。

（4）调合法：调合法生产沥青最初指由同一原油构成沥青的4组分按质量要求所需的比例重新调合，所得的产品称为合成沥青或重构沥青。随着工艺技术的发展，调合组分的来源得到扩大。例如可以从同一原油或不同原油的一、二次加工的残渣或组分以及各种工业废油等作为调合组分，这就降低了沥青生产中对油源选择的依赖性。随着适宜制造沥青的原油日益短缺，调合法显示出的灵活性和经济性正在日益受到重视和普遍应用。

（5）乳化法：沥青和水的表面张力差别很大，在常温或高温下都不会互相混溶。但是当沥青经高速离心、剪切、重击等机械作用，使其成为粒径0.1~5微米的微粒，并分散到含有表面活性剂（乳化剂——稳定剂）的水介质中，由于乳化剂能定向吸附在沥青微粒表面，因而降低了水与沥青的界面张力，使沥青微粒能在水中形成稳定的分散体系，这就是水包油的乳状液。这种分散体系呈茶褐色，沥青为分散相，水为连续相，常温下具有良好流动性。从某种意义上说乳化沥青是用水来“稀释”沥青，因而改善了沥青的流动性。

（6）改性沥青：现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。现代建筑物普遍用大跨度预应力屋面板，要求屋面防水材料适应大位移，更耐受严酷的高低温气候条件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，减少维修工作量。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。对石油沥青改性，使其适应上述苛刻使用要求，引起了人们的重视。经过数十年研究开发，已出现品种繁多的改性道路沥青、防水卷材和涂料，表现出一定的工程实用效果。但鉴于改性后的材料价格通常比普通石油沥青高2~7倍，用户对材料工程性能尚未能充分把握，改性沥青产量增长缓慢。改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用。欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。改性沥青防水卷材和涂料主要用于高档建筑物的防水工程。随着科学技术进步和经济建设事业的发展，将进一步推动改性沥青的品种开发和生产技术的发展。改性沥青的品种和制备技术取决于改性剂的类型、加入量和基质沥青（即原料沥青）的组成和性质。由于改性剂品种繁多，形态各异，为了使其与石油沥青形成均匀的可供工程实用的材料，多年来评价了各种类型改性剂，并开发出相应的配方和制备方法，但多数已工程实用的改性沥青属于专利技术和专利产品。

主要用途

主要用途是作为基础建设材料、原料和燃料，应用范围如交通运输（道路、铁路、航空等）、建筑业、农业、水利工程、工业（掘业、制造业）、民用等各部门。

包装与贮存

沥青在生产和使用过程中可能需要在贮罐内保温贮存，如果处理适当，沥青可以重复加热即可在较高温度保持相当长的时间而不会使其性能受到严重损害。但是如果接触氧、光和过热就会引起沥青的硬化，最显著的标志是沥青的软化点上升，针入度下降，延度变差，使沥青的使用性能受到损失

加热输出

沥青存储在大型储罐中，当在使用输出时，需要对储罐中的沥青进行加热后，提高沥青的流动性，方可顺利、快速输出。加热输出需要的热源一般是导热油。据石油化工技术推广中心介绍，传统加热方式如下缺点：

1、加热过程不经济。当只需要倒出少量沥青时，也要对整个罐内的沥青全部进行加热，加热的沥青量是该次使用量的几倍，使大量的导热油做了无用功。

2、罐内各部分沥青温度不均衡。靠近加热器的沥青温度较高，远离加热器的沥青温度较低，严重影响了出油的流动性。

3、影响沥青质量。反复对罐内沥青进行加热，加热过程中产生大量细小的分解物，对沥青色度质量产生一定的影响，增加了后期处理的成本。

局部加热技术：导热油进入“局部快速加热器”后，对沥青罐中的沥青进行局部快速加热，需要多少沥青，加热多少沥青，不用整罐、反复加热，在节省能源的同时，沥青输出更加迅速。 沥青路面的流动变形是国际上最常见的沥青路面损坏现象。据统计，在路面的维修统计中，约有80%是因为车辙引起的变形破坏。通过工程实践发现，加入岩沥青的改性沥青在高温稳定方面有较大的优势，能够很好地解决高等级沥青路面由于大交通量，超重超载等引起的路面车辙，早期病害等现象。

岩沥青是石油经过长达亿万年的沉积、变化，在热、压力、氧化、触媒、细菌等的综合作用下生成的沥青类物质。常用为基质沥青改性剂。岩沥青的物理特性趋近于“煤”。

国内已经探明的天然岩沥青矿产主要分布于我国新疆，青海以及四川青川一带。青川岩沥青矿分布在我国有着天府之国美誉的四川北部龙门山地区，初步探明的储量在300万吨以上，远景储量1000万吨，被专家誉为“中国乃至世界罕见的沥青天然矿体”，储藏量位居全国第一。川北的天然岩沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要组成成分，其化学构成为碳81.7%，氢7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，铝1.1%，硅0.18%及其他金属0.87%。其中，碳、氢、氧、氮、硫的含量较高，几乎每个沥青质的大分子中都含有上述元素的极性官能团，使其在岩石的表面产生极强的吸附力。 2014年5月25日，中国军队首次在郑民高速公路上进行第三代战机跑道试飞。扬子晚报军事专家孙小伟解读说，可供飞机起降的高速路跑道要求非常严格，与一般高速公路铺设的标准不一样。其中一个关键点是这条高速公路的“材质”，郑民高速公路的最上面铺了一层特殊的改进沥青混凝土。记者昨日从东南大学访获悉，这种耐300℃高温零下30℃低温的“超级沥青”由东南大学联合句容宁武科技开发公司研制的。

“超级”沥青

能耐300℃高温，耐酸耐碱有弹性

“郑民高速（郑州至民权），是河南省高速公路网中重要的一条联络通道，全线用双向四车道高速公路技术标准。2008年，郑民高速公路开始修建，由东南大学博士后张占军担任总负责，铺设这条高速所用的国产‘超级沥青’是由江苏研发制造的。”东南大学校长助理朱建设研究员告诉记者，这种沥青叫“环氧沥青”。

与常见的沥青不同，制造环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，经过与固化剂发生反应，使沥青具有很高的强度及韧性，且在高低温下变形很小。这种材料看起来简单，只要把沥青和环氧树脂按照一定比例混合起来即可。然而，要想得到材料的合适配比却比登天还难。科研几乎是在一片空白中展开。“就像人的血型一样，输血得找能配对的，沥青和环氧树脂，显然相互不能融合，难就难在这里。

由江苏自主研发的这种环氧沥青究竟有多牛呢？朱建设介绍，在反复实验室中，国产环氧沥青保持在300℃高温及零下30℃低温下不变形，“喷气式飞机起降时喷出的气体温度达1000℃，瞬间可‘融化’普通沥青。”这种沥青还耐腐蚀，“我们曾做实验，把环氧沥青分别浸泡在酸、碱、盐中一个多月，拿出来几乎没有变化。”这种沥青还有一个特点是有韧性，“过去我们的路面多是刚性，车开上去硬碰硬，噪音大，车轮和路面的磨损都严重。新型沥青有一定弹性，为重型飞机起降时提供缓冲力，飞机不易磨损。”还有一个关键点，这种材质是吸水的，可渗透因雨雪导致的积水。

研发之路

长江二桥铺的美国沥青，国产造价便宜一半

不过在2006年前，这种耐高温低温、耐压的环保沥青的制造技术由美国垄断，并实行技术封锁。2001年，中国工程院院士、东南大学黄卫教授领衔的团队在铺设长江二桥时，用了美国的“环氧沥青”，如果用普通的沥青铺装，在温差大的季节，桥面容易出现裂缝并产生滑移，会陷入“屡坏屡修、屡修屡坏”的怪圈。“但美国的环氧沥青价格高得吓人，一吨要人民币7万多元。二桥铺完了，黄卫教授就说，必须开发中国自己的环氧沥青铺装材料与成套技术，国家重大工程建设的核心技术，必须掌握在我们中国人手里！”

2001年，东南大学成立了“新型环氧沥青制造设备及工程应用项目组”，黄卫教授担任组长，朱建设研究员是主要负责人，并选择了句容宁武开展产学研合作。“东南大学交通学院、化学化工学院、自动化学院三大学院教授和宁武科技的技术人员携手，一起努力了6年多，终于掌握了这种特殊沥青的制造方法。”“美国的要7万多一吨，我们的价格只有它的一半，3万多。”