太阳能热利用技术的研发策划

摘要：根据太阳能热利用技术现状，特别是中国太阳能热利用发展情况，提出太阳能热利用企业最有利的研发方向与目标，给出相应的技术路线与工作路线。 　　0引言 　　企业以赢利为目的，技术、营销是它的两大法宝，技术研发是企业发展的决定性动力，就像华为、中兴、小米一样。只有如此，企业才能可持续发展。 　　研发是创新性企业的首要和关键，涉及研发目标决策、体系创建和流程管理等环节。在太阳能广阔领域确定光热科技为发展方向，是一个切合各方面实际的明智选择，从而研发策划也就有了明确框架。据此，从战略而不是简单的技术层面去思考和构想企业光热领域最有利的技术研发策划。 　　1太阳能热利用技术的相关分析 　　1.1光热研发技术体系框架太阳能热利用技术（以下简称“光热”）领域很广，结合国内外技术、市场的历史、现状与发展趋势以及我们的基础和潜能，对光热研发规划框架体系概括为两大技术和两大系统地集成，如图1所示。 　　这个技术体系涵盖了目前光热利用的框架性主流，它是一个相互关联和支撑的整体，如扩展范围，还应该和光伏、生物质能、风能等节能技术整合和集成。 　　对这一框架的空白、缺陷、急需技术水平进行改进提高分析，可清晰地找到我们光热技术研发的目标和方向。 　　这需要对所论框架技术与市场的详细调研和分析，如储热技术：家用小系统配套的搪瓷、不锈钢、塑料储热水箱；短期储能系统：圆柱、组合水箱；跨季储能的超大型储热水箱等，是一个非常复杂的工作。 　　1.2太阳能集热市场、技术的分析 　　1.2.1平板太阳能集热器占居市场主流 　　太阳能热水技术一直是太阳能领域最卓有成效的应用，其集热技术包括平板、真空管、聚焦和太阳池。平板在发达国家一直占有90%左右的应用，在中国因技术（平板不能抗冻）和经济（平板承压双回路太贵）水平的限制，使得能抗冻且廉价的真空管应用，特别是家用热水器迅猛发展，为中国太阳能热水器的推广普及做出巨大贡献，使中国成为远超其他国家及其总合的最大太阳能热水器生产和保有国家，这促进中国整体太阳能热利用的发展。但随着太阳能热利用的发展，平板更适合太阳能与建筑相结合和太阳能工程化应用。 　　因为中国经济水平的提高和平板技术（如透过吸收材料和焊接工艺）的进步，平板以其热效率高（极寒除外）、承压集热成本低、板状形体可靠等优势快速发展。在热利用行业总体下滑期间，工程仍占有50%以上的快速增长和30%以上的营销份额，预示着平板发展的潜力。在行业四大热利用中，包括热水向采暖空调、家用向工程、民用向工农业和低温向中高温等的应用，无不依赖平板这一核心基础器件的支撑。根据国家工信委规划预计，到2020年，集热器的营业额将达到3000亿元；同时在国家能源局《可再生能源供热方案》中太阳能供热排在首位，因而平板主流地位所蕴藏的市场前景是极其巨大的。 　　1.2.2平板太阳能集热器技术现状 　　国内平板技术进步很大，近些年已有高透过比（τ=0.912-0.975）、高吸收比、低发射率材料和超声波、激光焊设备为平板配套使用，使国内平板集热器瞬时热效率方程的截距提高到0.75-0.8，热损系数降低到4.5-5.5W/（m2·℃），接近发达国家的热性能，但与其0.83的截距和3.8的热损，还是差距。发达国家平板优势得益于其结构处理得好，以德国产品为例，其平板采用充氩气隔热玻璃和暖边框，边、背部绝热比较饱满，加有透气管，整体密闭较好，因此其所用磁控溅射蓝膜寿命较长。 　　而国内的集热器背部和边部绝热材料很薄，普遍密闭性差，常有水珠、水雾出现，而使用德国蓝膜时，因其先天抗盐雾能力差，容易产生白斑、性能衰退等现象，再因平板企业一拥而上，产能过剩，良莠不齐，价格仗激烈，造成偷工减料不予质保现象，凡此种种，使国内平板总的质量还是远不如人意，难以满足太阳能与建筑相结合和工程化的要求。 　　1.2.3平板的挑战与机遇 　　面对平板数量上的巨大需求和其性能质量上的差距，行业中一些有识之士也早有认识，但却难以全面彻底解决，只要组织好生产质量成本管理，推出高性价比的产品，同时市场营销强化广告宣传，迅速扩大市场占有率。 　　如何在技术研发作到这些？真切实在的推出一流的性价比产品给市场营销作为攻城掠地的武器，其实很简单，这就是“知己知彼，百战不殆”。 　　平板集热器从物理形态上是由围护腔体和被围护的集热体组成。对腔体而言，我们已提出并批量实施了“腔体密闭，可控呼吸”的完整技术解决方案，并可以低成本设计出密闭腔体结构。在同等普遍的集热体条件下，因为密闭呼吸型平板热性能稳定持久，耐久可靠性更好，寿命更长，可做到产品的高性价比，当然这需要生产质量成本的优良管理为前提。 　　2013年平板发展报告将平板的密闭呼吸技术列入平板前沿技术，得到所有关注和了解平板问题的业内者认可，但并不关心质量的企业、不愿改变原有结构和习惯做法的企业，还没有充分认识、反应和努力实施，这是行业的不幸，但也是追求卓越寻求提升企业的良策。 　　对于平板集热体，追求的应是高效和低成本。行业里重复着选择性吸收层、管板焊接工艺和平板生产线等核心技术的老话题，也出现稀土铝合金、陶瓷、相变热管抗冻和反相变超高导等新型吸热板，从高效低成本角度看，还谈不上大的突破和成熟。因而目前也有人认为集热体已较完善，其技术提高空间有限。 　　然而技术发展是无限的，我们不应束缚自已的思想，要珍惜创新的点滴进步，更要“解放思想，实事求是”，事实上高效、低成本、新功能会沿着传热技术的新热点（如空气间层反射绝热结构、反相变热管）、宏观粗糙吸热表面（准黑体）、新型高导热材料以及相应结构上的颠覆性改进，带来意想不到的收获。而这正是技术研发的源泉，更是企业持续发展的不竭动力。 　　虽然我们实验未能做完，思路不尽成熟，但却因预见到可能成功的闪光而自信。 　　2技术研发框架的核心目标与路线 　　2.1集热技术 　　1.进一步完善密闭呼吸型平板集热器的密闭呼吸结构设计，在目前流行的集热体材料应用基础上，采用反射绝热与顶隙对流抑制技术，把液体平板的截距提高到＞0.8，热损降低到4.5以下，并在保证热性能与可靠性的基础上，把设计成本降到最低。 　　2.在密闭呼吸、高效集热、低成本的基础上，推出阳台平板与回流平板，通用平板与采暖空气平板。 　　3.优化选择性吸收层辐射特性参数，推出非平面吸收面，彻底简化与改变流道设计，创新单管平板，颠覆传统结构，占居平板至高领地。 　　4.采用高导热新材料（简称“GS”）创新另一种单管平板。 　　5.研发配套跨季储热太阳能集中供热系统的大规格、高性能的密闭呼吸型回流平板。 　　6.与以上技术相关的工艺与装备研发。 　　2.2储热技术 　　1.采用隔舱与防腐蚀技术推出高出水率的承压不锈钢水箱，应用于阳台、分体与一体太阳能热水器。 　　2.采用超级绝热技术，研发跨季储热的竖井式混凝土巨型储热水箱、太阳池式巨型土工储热水箱和土壤储热。 　　3.低温相变储热器件、相变建材（相变混凝土、相变装饰板）。 　　2.3热系统集成技术 　　1.配套出水率高水箱、单（双）管密闭高效平板集热器的阳台、分体、一体式太阳能热水器。 　　2.家用回流式太阳能热水器。 　　3.普通工程回流式太阳能热水系统。 　　4.太阳能中高温热水系统在工农业生产的应用。 　　5.跨季储热太阳能热水系统。 　　6.太阳能低温高效板式海咸水淡化器。 　　2.4太阳能绿色建筑技术为绿色建筑（低能耗建筑、零能耗建筑）的建筑师们研发配套主、被动太阳房技术的硬件，诸如自动风帘、切换挡板、绝热窗帘、可换热自然通风器、蒸发制冷器等。 　　3近期光热研发工作路线 　　1.平板集热器是光热应用的核心器件，技术和市场都有好的前景，其性价比占居绝对优势，打造出不同凡响的品牌，为企业的创建和今后的可持续发展奠定坚实的基础。 　　2.尽快在已有成果和经验的基础上，进一步改进完善密闭高效低成本的平板集热器技术设计、编制材料清单（BOM）和产品技术标准，优选现有的平板厂家代工或OEM,尽快出产品，与现有标样作热性能对比（空晒温升）和可靠性（正压、浸水和强射水）试验。 　　3.尽全力推出高性价比产品后，积极配合市场营销做好广告宣传、产品参展，提升产品的影响力和知名度，快速切入和占有市场份额。 　　4.在技术支撑市场营销的过程中，逐步按规划建设研发团队和流程管理。 　　5.在具备一定的稳定技术、市场基础后，按统一规划，分步实施的路子开展上述研发内容。 　　4结论 　　紧抓研发，技术创新，走华为、小米轻资产，强大研发的路子，从高性价比密闭平板集热器切入，打造中国平板第一品牌，迅速扩展市场，开启光热科技光明未来。