旭硝子特种玻璃大连有限公司张宝祥详解低铁超白玻璃的选择对光热电站的运营影响

2017年9月22-23日，2017第二届德令哈光热大会在青海省德令哈市举行。旭硝子特种玻璃大连有限公司战略计划与新事业开放部的部长张宝祥以“低铁超白玻璃的选择对光热电站的运营影响”为题进行了主旨报告。

以下是张宝祥演讲全文：

张宝祥：谢谢主办方给我这个机会和大家一块分享这个题目。很不好意思我们家是专门做玻璃的，不是做光热或者EPC等的。我说这个专业大家会问怎么样专业，我就有一个数据来表示，一期今年是110周年的成立，也就是说我们从1907年开始就专注于玻璃的生产和制造。其实大家每天都在和AGC打交道，无论是用的iphone的手机，还是咱们常见的一些汽车玻璃中端或高端的的汽车玻璃前风挡都是由AGC时来提过了。那么AGC在光热行业的话其实也是也有很久的渊源。其实我们AGC的公司在1980和1990年之间就已经开始配合西班牙做一些光热的开发和业务开展。我今天的内容主要是这几个方面，一些常识性的东西我就带过。这是常见的四种太阳能光热发电的技术形式包括槽式，塔式，菲涅尔式，碟式。其中塔式还有咱们中国一个独特的案例就是浙江新城的二次塔式反射技术。

那么光热发电需要利用一个反射镜把太阳发射出来的热量和能量反射到吸收器上，常用的这些反射镜有哪些形式呢？其实我们常见的基本上可以涵盖三个类别，玻璃反射镜按照玻璃加工工艺可以分成钢化的，其中包括物理钢化，化学钢化。物理钢化也分为弯钢和平钢，以及不需要钢化为提高它的聚光精度所采用的若干形式的环境，以及还有非热处理的就是咱们塔式的包括国内的中控和首航他们用的反射镜基本上就是真钢化。按照反射层所采用的原料来分的话可以分成银镜的也有用铝镜的。按照这个反射层被镀在玻璃的位置来讲也可以分成第一和第二镜反射层和反射镜。那么综合一下现在全球安装的光热电站的装机所使用的这个反射镜技术形式来讲，以第二界面反射镜玻璃银镜为主。我也主要是研究和分析第二界面反射镜或者银镜的一些状况。

那么玻璃反射镜在光热应用的原理是什么呢，它需要把太阳辐射的能量全部全部发射到吸收器上，太阳辐射的能量大家都知道其实分紫外线，可见光和红外线。可见光就是咱们常见的各种颜色的，它占的太阳能量的分布其实只有50%，紫外线和红外线是人眼看不到的。它也会以这两个形式被这个反射镜反射到这个集热器上。光线会在第一界面和第二界面分别被玻璃的银层或者铝层反射然后聚集到这个吸收器上。按照槽式塔式等各种技术他们都有自己对应的选取的这种反射镜的类别。比如说槽式可以用最薄的0.95毫米反射镜，常规用4毫米的反射镜，塔式的话以3毫米和4毫米为主的反射镜。菲涅尔有2毫米到3毫米，这个2毫米以及0.95毫米这种薄的反射镜的话通常需要和其它的比如说后边的背板以及一些结构进行这种机械强度最强的处理。碟式的话可以使用0.95到2毫米的这种，通过冷弯或者热弯然后贴合到模具里面的这种结构技术形式。

光热电站对反射镜有哪些要求？通过我们对玻璃这方面的认识以及都反射镜的了解，可以从这四个方面来进行分析。第一个要具有足够的能量反射率，第二个需要有足够高的聚光精度，第三个需要有足够好的耐候性，第四个是后期的维护要简易，成本低。这四个方面其中我会在我的报告里面着重介绍能量反射率耐候性还有后期的维护。因为聚光精度的话除了设计到玻璃以及反射镜制造，还有支架的设计，支架的安装，它的装配等各方面的因素。所以它需要一个独立的课题来进行分析和研究。我们对反射镜的反射率做了一些调研，大家可以看到从0.95毫米到4毫米它的反射率有一般水平的也有比较好的水平的。他们的差异有1到1.5个百分点的差异。也许你会感觉这个1到1.5的百分点的差异可能对光热电站来讲没有什么大影响，但是通过一些数据分析这1.5个百分点的差异还是一个很重要的影响。一个光热电站采用比较高的能量反射率和反射镜的话，在相同的光场的调节下可以提高光电的电量获取收益。如果我看重的是后期发电量的一个稳定的水平，那么对于电站的的成本也是会降低的。

我们就拿50兆瓦槽式项目来讲，如果把反射镜的反射率提高1%，那么在25年的寿命里面它可以产生7200万的收益。我们也参考的很多的文献，基本上和我们所得的数据是一致的。包括黄老师他们电站的报告还有一些软件的模拟他们的结果基本上都是一致的。那么如果我们看这个投资成本的降低来讲的话，对于一个50兆瓦发电市场达到5000小时这种发热电站来讲如果采用刚才这个软件的话可以降低进场成本将近1300万。塔式的话也有将近1100万的成本。大家可以以下我们都会愿意选取这种高反射率的反射镜，反射镜的反射率是由哪些因素影响呢？对于这种玻璃反射镜来讲它的能源反射就取源于两个因素，第一个就是云层的反射，第二个就是玻璃的能量透射，通常通过这两个方面的调整都可以把这个能量反射率提起来。

首先来看一下云层反射，可能大家会对云层反射的理解有一个误区，因为云层对太阳光的反射是100%，其实有一个理论数据就是云对太阳光的反射在真空的条件下是98%，不是100%。云对字符紫外波段是有一部分吸收的，也就是自外波段的反射不是100%，在介质界面，就是在咱们实际的应用，无论是玻璃的介质还是在空气里面这种介质，它的反射率极限只有97%。广大厂家通常会调整云层的厚度来提升云层的反射率，但是云层的厚度也不是可以无限提高的。第一个就是它的反射率是有一个饱和的极限值，再一个就是云层的厚度如果太高的话，它的结合力也会有一定的影响，会影响后期这个镜子的寿命。

另外一个方面我们从玻璃的透过率来讲，用比较高的玻璃透过率它所达到的一个发射率也是有一个限定的关系。无论是我们AGC研究的结果还是一些研究机构他们研究的结果基本都是一致的。就是说我们每把玻璃的透过率提高1%，它的反射率是可以提高0.5个百分点。我们家就是专门做玻璃，我们就是致力于通过各种方法的途径来改善玻璃的透过率。在这个透过率里面大家可以简单地看一下，常见的玻璃比如说咱们门窗用的建筑玻璃它的铁的含量是影响玻璃透过率的关键的因素，比如汽车车窗他们有的用的是铝玻，它的铁含量达到3000个PPM。如果去苹果店买手机的话，苹果店用的超白的建筑玻璃铁含量是150个PPM。

AGC致力于透过率的改善，我们通过各种方法和工艺调整把这个铁含量降低到了90个PPM。我们会把一些玻璃生产的原料比如说芒硝、纯碱、还有硅砂投入到1600度的玻璃熔窑里边进行熔化，然后通过澄清的一个工作磁，这个工作磁会把玻璃里边熔化产生的一些气泡杂质排出，在稀槽里面进行摊平就可以获得我们常见的这种平板玻璃了。我们的玻璃如果要做钢化或者弯钢的话会有一个弯钢和钢化的处理再经过质量检测，最后就获得我们光热电站所需要的反射镜。

那么我们从生产工艺做了哪些改善呢？从正常的这种常见的建筑玻璃切换到太阳能超白玻璃的生产其实是一个漫长的过程，我们需要把这个玻璃里面的铁含量从1000个PPM降到90个PPM，需要把一个玻璃窑炉里面2000到3000吨的这种玻璃溶液全部都给置换掉，换成90PPM这种玻璃溶液，整个周期的话可以长达12天。然后的话也需要有一些精细的熔化工艺的控制，这个熔化工艺的控制主要是指对这个熔化气氛的控制，因为玻璃铁含量除了受我们的原料的影响之外，铁含量的价态也是一个影响因素，还有一个独特的窑炉设计综合这几个方面才可以获得比较低的铁含量的超白玻璃从而应用于这个光热电站。

大家可以对于2000到3000吨的玻璃溶液没有一个多大的概念，这2000到3000吨的玻璃溶液如果充当光热电站的发电量规模的话其实相当于20到30兆瓦。而在之间置换的过程中这些玻璃也是没有办法用的，因为它既不是太阳能的，也不建筑，没有一个中间的客户来接受这种产品。第二个方面就是耐候性，所有光伏电站基本上都一样都处在中国的西北，反射镜在这种苛刻自然环境条件的考验之后会有一些变化，我们也截取了一切反射镜发生问题的照片，这个就代表了反射镜的耐候性存在问题。

反射镜的耐候性存在问题其实可以从两个方面来理解，第一个就是它的上面的玻璃盖板，第二个就是云层，从这两个方面来理解。盖板的话可以通过一些对超白玻璃盖板进行一些加速环境测试的实验来检查它这个玻璃的耐候性。云层的话它涉及到很多的因素包括电化学，还有安装过程的一些碰撞，各种因素。这块我就着重分析一下这个玻璃的表面之透，就是在这种苛刻的自然条件下它发生的一些变化，这是我们这种厂家对玻璃做的高温高湿的测试，左面是一个公司的，右边是B公司的，从250小时到2000小时这种透过率来看，不同超白玻璃的品质的差异还是有很大的不同的。这是另外一个厂家做的高低温循环，品质好的在这种条件下它的透过率会比较稳定。我们作为玻璃来讲它的耐候性主要是从两方面来进行独特的调整控制。

第三个就是后期的维护，光热电站经常碰到一些反射镜的破损，通常为四个方面，其中一个就是自爆，这个自爆尤其会体现在钢化电厂，对这种槽式光电站影响特别严重。按照我们平均行业水平来讲，有千分之三到千分之四的这种玻璃存在自爆的风险，对于50兆瓦的槽式光电站它会有1500到2000的镜处在一种高风险自爆之中。它会造成镜面的破损，维修和更换成本高，也会造成人员的伤害。

那么必须对玻璃里面的硫化液这种杂质是造成玻璃自爆的最关键的因素进行控制。将来作为光热发电的反射镜它有一些新的课题，因为反射镜它处在这种苛刻的使用条件下，我们是可以通过这些方法来提高机械的耐久性。刚才刘总讲到可以防止表面和结构灰尘的沉积，怎么样提高它表面抗黄沙和抗磨损的情况，因为西北会经常有扬沙的天气，怎么样可以通过玻璃表面的改性来提高现在反射镜的这种反射率的极限，这个都可以通过一些玻璃技术的革新来进行。

最后简单介绍以下我们AGC大连公司，我们是1992年成立，年产光热太阳能超白玻璃可以达到2吉瓦。我们大连公司是从2013年切入这个光热玻璃的应用，到2014年我们已经总共有70兆瓦的订单项目。这是我们主要产品的指标，最右边是我们AGC太阳能的超白玻璃稍微带点黄色，是因为我们为了提高玻璃的透过率，玻璃的黄光对应的波长透过率提高了，所以这也是为什么我们太阳能超白玻璃在外观上会显出泛黄的这种情况。

自从我们现在拿到项目，南北我们有两个100兆瓦的项目，在中国国内是首航15兆瓦，采暖，以及后期还有一些小的实验项目。在建和拟建的包括中控的50兆瓦，首航100兆瓦，西北在建50兆瓦，玉门50兆瓦。这些项目都是基于我们产品品质获得了业主的认可。最后我们大连公司可以支持咱们光热事业的发展，谢谢。