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【探討】國內外平板太陽能對比及國內平板技術發展趨勢分析

發布時間:2018-06-27 10:07:50

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近年來,隨著建筑的不斷高層化,平板太陽能集熱器系統以其耐壓、壽命長,易組成二次回路系統,易與建筑結合,有效采光面積大等特點,不僅在國外被大面積推廣應用,在國內也迅速占領市場,成為光熱市場的重要成員。據統計,2017年國內平板型集熱系統銷售577萬平米,同比增長8.9%,占國內太陽能熱利用集熱系統銷售總量的15.50%。但與國外相比,尤其是歐洲占市場總量的90%以上相比,差距依然很大。與之相對應,在平板吸熱體板芯以及總體水平也面臨較大差距。具體比較見下表。

 


 

 

表1 國內外平板板芯情況比較

 

項目

國外先進水平

國內水平

國標要求

膜層

國外膜層種類以磁控濺射藍膜板芯為主,占90%以上。

國內膜層種類有陽極氧化、黑鉻、噴涂、藍膜等。陽極氧化和鍍黑鉻技術因耐候性好,成本低廉,一直占據國內市場主導,2014年市場占比陽極氧化44%、藍膜22%、黑鉻18%、噴涂等16%。從發展看,陽極氧化、黑鉻工藝技術環境友好不如磁控濺射、噴涂等物理氣相沉積。

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藍膜吸收比在0.93~0.97;

發射比0.03~0.07之間。

國產膜層吸收比在0.92~0.96之間;

發射比藍膜在0.05~0.1;

其他膜層0.1~0.2以上。

近幾年,國產藍膜主要性能指標已達到國際先進水平。加上適應中國的耐候性提高,如能進一步消化吸收,提高工藝水平,解決批量生產中性能波動、色差和單位能耗等問題,有望占據國內主流市場。

吸熱涂層吸收比≥0.92。

吸熱涂層發射比真空鍍、電鍍≤0.10;

其他工藝≤0.20。

材料、工藝、傳熱性能、可靠性

工藝技術成熟,裝備先進,性能較穩定。工藝研究較深入。

在膜層基材及流道材質,板芯傳熱性能,制作工藝,涂層光學性能及耐候性能,抗老化性能,附著力,高溫耐久性能,焊接強度及板芯壽命評價指標,膜層材料成分和制備工藝環保要求等方面研究不夠。影響壽命和可靠性提高。

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表格來源:太陽能熱利用產業競爭力研究

由此表,可以看出,平板吸熱體板芯在未來應不斷朝著國際高水平演進,具體表現在板芯熱性能;涂層附著力;高溫耐久試驗后,吸熱體表面光學性能的衰減系數;涂層老化性試驗后,涂層太陽吸收比與法向發射比值;膜層基材;吸熱體的流道和吸熱材料焊接處的使用壽命等方面再加以完善和規范。

表2  平板集熱器國內外比較

 

項目

國外先進水平

國內產品數據

國家標準

瞬時效率截距η

0.80~0.83

0.73~0.80

≥0.72

總熱損系數W/(㎡·K)

4.0

4.1~5.9

≤6.0

裝配

以自動化或半自動化生產線為主。

擁有自稱自動化生產線25條左右,半自動生產線16條左右,其余均為手工生產線。

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外形尺寸

多數能夠基于工程需要設計。

多為常規尺寸。

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內部結構設計

布局合理,研究精細。

參照模仿較多。

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內部工藝

工藝水平較高,產品耐凍、耐高溫、防水霧能力強。

工藝水平整體不高,耐凍、耐高溫、使用后水霧和吸收表面起霧、白斑現象較嚴重。

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淋雨試驗

 

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測試后,集熱器應無滲水和破壞。

使用壽命

承諾20年或以上。

一般低于10年。

無相應項目和方法。

表格來源:太陽能熱利用產業競爭力研究(征求意見稿)
 

由此表可以看出,國內平板集熱器在瞬時效率截距η、總熱損系數、裝配、外形尺寸、內部結構設計、內部工藝、使用壽命方面有較大提升空間。

縱觀近兩年行業內的發展狀況,平板集熱器在很多方面都已做出多方面提升。裝備方面,山東力諾瑞特新能源有限公司入選央視國家品牌計劃,集自動化、柔性化、信息化和智能化于一體的平板太陽能集熱器生產線建成投產,創新打造高水平智慧互聯化生產模式。德州金亨新能源有限公司聚焦平板太陽能集熱器的研發、生產,立志用工業4.0的思想,打造全球專業的平板集熱器生產基地。2017年投產的第4代生產線,全線只需13名工人,生產線周期時間為55秒。即將投產的第五代自動化生產線,只需1名終檢人員,生產線周期時間為40秒。

內部結構設計及工藝方面適用于高寒地區的大型高效平板集熱器,將平板太陽能的使用領域從熱水推廣至采暖;此外,還有不少企業在平板集熱器的基礎上,利用激光焊接、整體層壓工藝還可以開發光伏光熱綜合利用產品,如光伏熱水器。這些舉措都對平板集熱器的生產工藝加以提升改進,不僅加速了平板集熱器的更換迭代,同時拓寬了平板集熱器的應用領域,大大促進了我國平板集熱器的發展進程。

而針對瞬時效率截距η,有專業人士提出,應從四點著手。

其一,研究開發適用于平板型太陽能集熱器的選擇性涂層,且涂層應具有高吸收率、低紅外發射率、優異的耐熱耐濕耐候性能和適宜的加工成本;

其二,應廣泛采用低鐵高透過率蓋板玻璃。目前已有多個玻璃廠家開始生產適用于太陽能集熱器的低鐵玻璃,國內外玻璃質量差距越來越小;

其三,重視集熱器的優化設計,改善制造工藝,保證結構的嚴密性,減小集熱器的散熱損失;

其四,選用鋼化玻璃作為集熱器蓋板,提高集熱器部件質量,采用優化結構設計,確保集熱器可以經受防冰雹、雨淋、空曬、耐壓、熱沖擊等性能試驗,提高集熱器壽命,減少系統維護費用。

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