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    CSPServices:光場系統的質量保證方案
    發布者:本網記者Summer | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 4820查看 | 2015-07-13 18:33:00    
      CSPPLAZA光熱發電網報道:德國CSPServices公司總經理Klaus Pottler出席了6月25~26日在京召開的中國國際光熱電站大會暨CSPPLAZA年會2015,并發表了“太陽能熱發電光場系統的質量保證方案”的主旨演講。

    下面刊出的是Klaus Pottler演講的主要內容:(注:本文根據速記和錄音資料整理,文章內容未經演講者本人審閱。)

      我叫Klaus Pottler,我來自CSPServices公司,大家在相關研究的網站上也可以找到我發言的資料。

      CSPServices公司是一家私營的公司,建立于2007年,有80位工程師幫助我們進行質量上的保證。要建立這個公司的原因是行業需要我們對光熱的原型產品進行測量,由于很多的行業和公司有這方面的要求,所以就建立了這方面的研究機構,我們有幾個業務部門。我們和DLR(德國宇航中心)有很密切的關系。我們的成長是很快速的,在光熱發電方面有著很多的積極的活動,我們的總部在德國,我們在西班牙也有我們的辦公室。

    圖:Klaus Pottler發表演講


      我們公司的主要目標是要將研發的成果在行業中應用,以提升光熱發電技術,這意味著可以為電站開發商提高項目運行性能,降低項目投資的風險,提高太陽能發電的競爭性;為電站運營商提高光電的產量,提高收益率;這對整個的社會和整個環境來說,能夠降低光電成本,減少二氧化碳的排放。

      集熱管它聚集了反射鏡反射的光熱能量。照片很形象,內部的管道已經達到250度,但是這三只鳥還是安然的站在了管道上,這意味著管道基本沒有熱量損失,所以集熱管外部的溫度非常低,以至于連鳥站在上面都沒有任何影響,不會影響他們的棲息。我們也希望我們的客戶實現這一點,應該保證整個的管道是溫暖的,但是基本沒有熱量損失而造成利潤損失。如果使用了高質量的產品就可以做到這一點,如果沒有做到質量保證的話,未來可能會出現一些問題。

      我們銷售不同的測量產品,這些產品大多是用在世界上很多的制造類公司,例如集熱器制造商。已有2000兆瓦裝機的槽式電站用到我們的設備,用它來控制這些蒸汽的生成,我們給不同的客戶展示各種各樣的檢測產品原型。

      提高質量保證的出發點是什么呢?第一,我們知道光場占整個電站很大一部分,尤其是對于塔式,光場面積占據電站面積很大比重,長線投資可能三四十年才能收到回報,而且有很長的延期,加熱器和集收器的方面,也是很大的一筆費用,必須要確保這筆費用是得到保障的。而且電站的輸出效率依賴于集熱場的質量(如果集熱場質量不太有保證的話,通常會有3%~10%的熱能損失)。第二,質量控制對工程包商是很必要的,用以確保工程承包商交付產品的質量是沒問題的,對于承包商來說,不希望業主對你有任何因質量問題引起的的索賠,因為會增加支出。

      接下來談談設備組件高質量的重要性。我舉個例子,如果使用的鏡板質量有問題的話,你可能會每年損失3.3%的成本,甚至還會在20年間損失4%的發電量,對于200兆瓦的發電場來說就意味著損失780萬美元,而這些實際上通過高質量的保證可以得以避免。比如使用高質量保證的反射鏡,應用高質量保證的部件的話,上述例子中780萬美元的損失就可以挽回。所以我們需要去關注項目設備部件的質量問題,如果做得很好的話有可能不會有任何這方面費用的損失。

      下面我們談談我們槽式技術的效率鏈。如圖是在陽光垂直入射的條件下,多種因素影響下槽式集熱器的效率梯狀圖,我們可以看到,影響集熱器效率的多種因素。圖中的第一考量因素是DNI值,我們會對整個項目的發電能力進行估算,我們要進行一些資源評估,如圖是場地資源評估衛星云圖,可以對一年的資源情況進行評估,蒙古是日照資源最豐富的,但是取決于現場實際的情況有很大的變化,因為我們并不知道是否可以實現100%資源的獲得,這都需要進行估算,作為一個高質量的數據,必須把高質量地面的數據和衛星的數據進行合并才能進行很好的估算。

      我今天早上從西班牙同事那拿過來的直接輻射監測站和旋轉遮影帶紅外線輻射儀。他們應用到一些計量方式。他們檢測的標準更高一些。因為如果鏡板安裝在充滿灰塵的地方的話,那每天都要清潔,所以去光場現場是很困難的,因此需要借助這樣的設備對現場進行很好的測量。

      我的建議是利用好這樣的監測站,從而可以節省一筆錢,把這筆錢用來維持高質量數據的獲得,能夠在整個過程中使用到高質量的數據。

      對于集熱器的設計,影響因素主要有五個:余弦效應、入射角修正、光遮影、末端損失和攔截因子。其中最重要的是攔截因子,所有的集光器都會集中在這個地方,可能是100%,根據具體的角度設計能夠更好的采集數據、更好的匹配當地的環境。所以我的建議是:采用有過應用案例并有技術提升的比較成熟的設計;根據電站所在地的產電可能性進行實際的調整,即進行項目場地試驗再近一步量身定做式的設計;反復核查項目圖紙,這方面可以參考其他像美國和歐洲比較流行的做法,看看那些做法是否適合中國的項目,再做改善;必須建立起覆蓋整個項目的集熱器技術原型;再者就是廣泛地進行幾何模型試驗、結構模型試驗和熱力學試驗,用不同型號的集熱器進行試驗。

      對于鏡板,影響其效率的因素包括鏡面發射率、鏡子的型面精度(由反射鏡的反射偏差決定,這個數據越小說明反射光線的效率越好)和反射鏡的老化等。使用高質量的材料的話,鏡面的反射率就會很高,吸光效率就高。對于反射鏡的性能現狀,我以RP3型號的反射鏡(太陽能加權反射率超過94%,弧度為12.5毫弧度)舉個例子,它的X軸焦點偏差小于7毫米。

      如圖,顯示的是德國DLR研究得出的目前的主導反射鏡2004-2018年14年間,反射鏡x軸焦點偏差(FDx)、反射鏡價格和其供應量之間的趨勢關系圖線和趨勢關系預測圖線。可以 看出,FDx和價格呈下降趨勢,供應量2004-2012上升,而后平穩。這意味著反射鏡的質量上升了,成本愈趨向優化性。從2010-2015年,FDx從10mm下降到了5mm。中國有很強的生產制造能力,價反射鏡成本從35歐元/m2下降到了目前的15、12、13歐元/m2的樣子。整個反光板的質量和效率提高了一倍,成本下降了一倍。這對市場,對我們來說是個好信號。

      對于反射鏡方面,我提出以下建議:在招標文件中注明“產品技術說明”以確保反光鏡技術的先進性;在采購的過程中要求長期的質保;著重考慮成本和質量同時都考慮進去,使得成本&質量體系最優化;也保證通過一些專業的實驗室(比如說科隆專業實驗室檢測)以確保技術數據的準確性;在產品制造中要經常性地進行樣本檢測 同時系統會自動跟蹤記錄檢測數據,現在DLR的檢測就有這些項目服務。

      下面談談集熱管方面。如圖,是槽式集熱管圖片。影響集熱管效率的因素包括外玻璃管透明度、管內吸熱鋼管的吸熱比(數據越高,性能越好)、吸熱管波紋管設計和材料老化性能等。熱能損失主要是取決于整個反光板的設計。對于集熱管技術現狀,我以內徑70mm管為例說明一下。它的光學性能約為1.06,(參考DLR對OptiRec產品的檢測結果),透光度大于96%;對于熱損,350°C條件下約150w/m,400°C條件下約230w/m,這些參數都是可以測量的。對于集熱管,我的建議同對反射鏡的家以一樣:在招標文件中注明“產品技術說明”以確保集熱管技術的先進性;在采購的過程中要求長期的質保;著重考慮成本和質量同時都考慮進去,使得成本&質量體系最優化;也保證通過一些專業的實驗室以確保技術數據的準確性;在產品制造中要經常性地進行樣本檢測 同時系統會自動跟蹤記錄檢測數據。

      對于集熱回路機器安裝,我以槽式集熱器回路為例,談談以下觀點。大家請看圖,綠色部分就是一個集熱回路,它由位于中間上方的集熱管和反射鏡組成。不同的組件、模塊和形狀都是按照固定的角度來設計的,是排成一條線的,所有的組件必須有線性的表列,而且焦距應該是相等的。影響即熱回路效率的因素包括:集光器支架的三維精度、聚光器面形精度、三維非線性精度(包括追蹤角度調整和抗風追蹤精度調整等)。集熱管與反射鏡回路之間的對齊角度,以及定日鏡追蹤精度等。要保證項目的高效率,必須要進行日常的檢測。目前主流的是具體的檢測是EuroTrough幾何結構這方面的檢測。具體的檢測數據如下,我就不說了。


      由于攔截因子對集熱器效率的影響非常大,所以這里我想在這方面多做一下強調。大家看圖,是工人在對槽式集熱回路進行攔截因子檢測。那么具體怎么檢測呢?這里我介紹“圖像采集“檢測法,這種方法很簡單。具體就是:進入到集熱回路的集光區域,從南到北可以對不同的采集器的數據進行比較。部分光線不會直接到達管道,如果出現反射不到的狀況必須要進行檢查,看看問題到底是怎么產生的,通過這樣的測量會看到不同的接收器的管道的情況,而且也可以通過一些電腦的模擬進行分析。大家看這些就是采集到的集熱管圖片。最后根據分析和采集到的數據就可繪制出這樣的波狀圖:橫坐標是不同的圖片采集區,縱坐標是相應的攔截因子的檢測優化,前后攔截因子的對比圖。如圖所示,綠色圖線表示高質量集光區;紅色圖線則是低質量集光區。根據紅線的圖線所在的區域就可以找一找問題出在哪兒,然后解決。從而使得集熱回路系統聚光效果達到最優化。我對于回路及其安裝,我有以下建議:在招標文件中注明“產品技術說明”以確保反光鏡技術的先進性;在采購的過程中要求長期的質保;評估最優化成本&質量體系;通過獨立的專家系統挖掘技術原型;制作精細的光場集熱系統安裝說明、部件系統安裝前二次檢驗、在產品制造中要經常性地進行樣本檢測同時系統會自動跟蹤記錄檢測數據以及光場安裝質量檢測等方面。


      對于集熱回路及其安裝,還有一些具體細節,比如找有資質的專業人員從事部件組裝和系統安裝,因為非專業的話很多時候不是硬件出現了問題,而是組裝的過程中出現了錯誤,所有的元件安裝的過程中,感應器、采集器等等都必須有專業資質的人員進行處理。包括框架的安裝等等事無巨細,都必須保證安裝的過程中有好的安裝質量,只有這樣才能保證安裝的質量,右圖的文件名叫“ScienceDirect”,文件中有對這方面的細節描述,大家也可以直接從網上下載參考。


      集熱光場安裝完畢后,就是維護和清潔方面的工作了,因為不清潔集光器的話也是熱能的損失會很嚴重,如我前面講的內容。而維護則是重中之重,而修理維護的前提是設備檢測。那么如何去測量呢?目前歐洲有三個檢測機構可供大家選擇,那就是:德國DLRQUARZ中心(德國宇航中心)、西班牙PSAOPAC實驗室和我們的公司:CSPServices。


      DLR是最大的光能設備檢測中心,費用也相對昂貴,但是檢測技術高端先進。其檢測范圍涵蓋反射鏡鏡板性能檢測(包括QDec系統面型精度檢測、鏡面反射率檢測和鏡面半球弧度反射率檢測等)和吸熱管性能檢測(包括OptiRec系統光學性能檢測、ThemoRec系統熱損檢測、過熱&熱循環檢測、波紋管耐久性試驗和自然光照條件下設備可操作性檢測等)


      西班牙PSA實驗室主要做的是不同規格老化試驗,摩洛哥和西班牙都會進行這樣的測試,主要包括:濕度熱循環檢測、銅加速鹽霧試驗、中性鹽霧試驗、紫外線液壓試驗、抗腐蝕性試驗、濕熱&濕凍試驗、設備耐磨性試驗。


      另外一個就是我們的CSPServices。我們的測試系統包括:自動氣象站、反射鏡面檢測站、集熱管機構三維檢測站和吸熱器光&熱學檢測站。右圖就是我們進行集熱器三維檢測的圖示,下邊的是我們的技術人員進行現場攔截因子的檢測現場。我們不僅有實驗室檢測服務,還有項目場地現場專家檢測服務。目前,DLR有的項目檢測是由我們的檢測團隊提供的。具體的檢測項目包括:氣象數據檢測;光場專家咨詢;集熱器原型和吸熱器機構的3-D檢測;反射鏡、吸熱管、吸熱回路和定日鏡跟蹤系統的精度設置;本土攔截因子檢測和熱效率檢測等服務。對于鏡面板性能的測試,通過這樣的中心對整個鏡面板和采集器的性能測試,其中會檢測到不同的參數和相關的損耗和能耗。還可以進行疲勞測試,可運營性的測試,在真實的光照環境下進行運營方面的測試。可以把反光板和采集器都運來,在光照環境下進行測試,有些實驗如果是大規模規劃,可能需要很耗費時間。我們也會提供很多遠程專業服務和現場專業服務,如果有需求我們可以相互的尋價和報價,我們可以提供相關的服務,也可以提供一些數據,我們也可以根據數據進行分析,也可以給客戶提供咨詢的服務,業主工程師的服務這是非常特殊的服務形式。


      我給出在質量檢測方面一些標準和指導意見,目前比較常用的標準包括EN12975:2006(低中溫條件下光熱系統&組件-集熱器檢測標準)、UNE206009:2013(光熱電站-術語)……等等,其中有一些是國際通用的,有些是西班牙的,最重要的是IEC62862專委會TC117,他們有自己關于光熱方面的特別的標準,這些文件都很有參考意義,我也把網站列出來了,可以通過這樣的文件進行具體的考量。


      總結,質保是非常必要的,也是有可能的。因為高質量保證可以首先可以幫助減少財務上的損失,也可以增加收益;高質量設備允許基礎設施設備的運維中接受多次檢測;現在因為標準和指導原則很重要,很多的國際標準目前還在指定過程中,也并不是很完備,包括質保包括資源的分析和采集器和廣場的設計,以及組件的資質、組裝等等,必須要非常善于利用這些質保,也必須要高效的利用這樣的保障,從長遠來看這也是比較省錢的,如果大家需要幫助可以隨時來找我們,謝謝!


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      提問:我來自匯銀集團,我們是第三大集熱管的生產商,你們是一個實驗室還是一個研究所呢?


      回答:我們有自己的測試設施,我們有自己的實驗室。


      提問:我們知道,如果進行檢測的話是需要相關檢測資格證書的,然后才能進行相應的認證的報告,你們有沒有足夠的相應的資質呢?


      回答:問題是對于集熱管而言,目前雖然認證方式很多,但是還沒有統一的資格標準,我們跟合作伙伴開發出這樣的標準,首先我們是需要這些標準然后才能進行認證的。你也可以進行測量,這是技術開發很早的階段,大多數的測量系統都是原型,可能明年、后年會有更多的改進,目前沒有更多的標準。


      提問:但是據我所知,如果要進行檢測的話,就需要相應的認證證書或者是報告,大家會找像SGS、TUV這樣的公司獲得檢測認證資格。


      回答:我知道DLR,我也知道一些相關的認證報告,但是我不知道到底哪個認證資格是標準的、官方的,到底哪個認證才能有足夠的資質進行檢測。檢測資格證書僅僅是一紙證書而已,我認為重要的是檢測技術。


      提問:一般做檢測的機構需要認證的資格,一般有資格TUV和STS,我們花很多錢去他們機構做這樣的檢測,這是我的問題。


      回答:如果不相信的話,你可以把集熱管送到西班牙其它的實驗室進行檢測。你可以對同一個集熱管另外找兩家公司進行一個方面的性能檢測,如果兩個結果都一樣的話,你再考慮是否信任我們的檢測技術。


      提問:我們可以相信任何的機構,只要有相關的資格證明的話。

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