玻璃在太阳能领域中应用.pdf

玻璃在太阳能领域中应用沈长治一、前言1.1太阳能高速发展()l国内抵挡市场低价、低质(2)全玻璃 占90%玻璃质量堪忧(2)平板发展缓慢无超 白玻璃板1.2光电中光伏发展迅猛名义产量已占世界第一()l年产1.5亿平米2020年计划3倍,是世界20 10年全部需求(2)国外市场低价(3)国内市场仅 占产量2 0%,靠政府政绩工程媒体报道1SGWp实施如何?二、要点1、太阳能是重要的可再生资源2、玻璃是太阳能利用 的关键材料3、我国发展太阳能的现状和特点(l)光热热水器采暖、空调、建筑一体化世界第一(2)光 电光伏、光热电4、太阳能玻璃国内发展状况及存在 问题产能过剩、价格下降、质量降低(l)提 高质量光热用.3 3硼硅玻璃管(低温管热水用、中温管热水用、高温管热水发电用)环切E级(2)开发新品广电和平板集热器用高透水率盖板和外管玻璃(与金属封接)及高铝高碱反光板(3)高铝无碱薄板可为解决我国光电(薄膜微晶硅)做出贡献。三、太阳能应对玻璃的要求1、应用领域太阳能(光热、光伏)防辐射、高透过2、玻璃类型钠钙玻璃、硼硅玻璃、铝硅酸盐玻璃(l)钠 钙玻璃(e FZ仇(l o0 Ppm)主要做罩板(光伏及平板热水器)、非晶硅基板玻璃、玻璃金属集热管外管.融化技术成熟卜一一马蹄焰、横火焰、全氧燃烧压延(绒面)或浮法(光面)丹纳法拉管人直径中lo oTe hr ma xNEG:(2)硼硅玻璃(FeZO32 0oppm)5.0 3.3.5.0硼硅玻璃可伐封接高温和中温集热管.硼硅3.3玻璃全玻璃真空集热 管、高温全 玻璃真空集热管3、高铝玻璃.高铝无碱微晶玻璃薄膜太阳能电池基板.高铝高碱罩板和反光板4、玻璃在太阳能领域应用玻玻玻璃品种种生产方方成型方法法一 次加工工国内水平平式式式式式式式式太太太光光罩玻璃璃钠钙玻璃璃燃料池池浮法及压压钢化镀膜膜低档过剩剩价价l l l电电电电炉炉延延延延能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能能多多多多品硅 单品硅硅钠钙玻璃璃燃料池池浮法法法无(兼有发发炉炉炉炉炉炉炉炉炉电和采光)簿簿簿簿膜膜微品品高铝无碱碱电炉炉溢流法法法研发中中硅硅硅硅硅硅硅硅硅硅硅硅非非非非非品品钠钙玻璃璃池炉炉浮法法薄膜非品品无(发电、采采硅硅硅硅硅硅硅硅硅硅硅光)光光光光反光板板高铝高碱碱电助熔熔溢流和浮浮镀膜膜无无抓抓抓 炉炉法法法法电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电高高高高温集热管管硼硅3.3 3 3全电或或维洛及垂垂垂试验中中0 0 0 0 0 0 0 0 0。a a a电助熔熔直拉管管管管光光光光全玻璃璃硼 硅3.3 3 3电炉炉维洛拉管管灯 1、镀膜膜低档 自给给执执执执执玻璃璃璃璃璃璃玻玻玻玻璃金属属钠钙玻璃璃燃料池池大丹纳拉拉封接接无无炉炉炉炉炉炉炉管管管管金金金金属管玻璃板翠翠钠钙玻璃璃燃料池池浮法及压压钢化镀膜膜自给有余余炉炉炉炉炉炉炉延5、玻璃是太阳能应用的基础材料光光光电电光热热光光光伏伏光热电电集热管管平板板甲甲甲品硅硅多品硅硅薄膜硅硅槽式式塔塔碟碟全玻玻玻璃金属属金属集集(非品品品式式式式璃真真真空空热管管或或或或或微品)空空空空玻玻玻少日日保护盖盖保护盖盖墓扳保保外管管反反反反内管管外管及排排保护盖盖璃璃璃途途板板板板护盖板板及排排光光光光外管管气管管板板气气气气气气气管管板板板板及排排排排反反反反反反反光光光光气管管管管板板板板板板板板板板板板板不不不中中钠钙钙钠钙钙高铝无无硼硅硅尚尚铝铝硼硅硅钠钙玻璃璃钠钙玻玻类类类类玻璃璃玻璃璃碱碱玻璃璃铝铝局局3.3 3 3硼硅3.3 3 3璃璃钠钠钠钠钠钠钙玻玻高铝铝简简简简简玻璃璃璃璃璃璃璃璃璃璃高碱碱碱碱碱碱碱碱碱形形形形3.Zm n l l l3.Zn l lll l l3、Zm m m m120 0 0薄薄薄薄中35-中 75一100 0 03.ZllU】1 1 1状状状状薄板板薄板板薄板板玻管管板板板板6 8玻玻玻管管薄板板管管管管管管管管管管管管管用用用用15kwp/IOkwp/7.s kwP/29kwt t t2 7kwth/43kwth/早早早早吨吨吨吨吨吨吨吨吨h/吨吨吨吨吨吨峰峰值光光l6 6 6l2 2 28(非品)2遭遭32 2 2通O O O48 8 84 6 6 646 6 6电电(热)12(微微微微微微微微转转换率%品)6、太阳能金属集热板国外主流.中国太阳热水器占世界0 7%以上是生产和应用的第一大国.全玻璃真空管热水器一家独大占总产量的9 0%.平 板型热 水器吸热体的选 择性黑铬涂层连 续化加工技术接近 或达到 国际水平,。二.0%,万=.00 9,涂层为一级;有前景。7、中国太阳能光热规划8、中国生产的太阳能集热器面积约占世界的6 7%Distdb城100ofs o.ar也er n la奋ma众dworl dw居de(ne,lyins ta!lede o甚纽eetorar e ain20 02)9、集热管和3.3玻璃管历年产量情况牟牟鲤竺终管历年产蛛“集热价和玻瑞甘历年产且情况况一一圣 芝塑 9,广-引和翻翻于于舀 口润月卜一艺二二二二二 二二竺-一一一.一一一一飞尹.趁-鑫鑫轰粼目孟雾奋迷月 禅盆盆雄雄15以均卜一一一-一一一一一曰诵沪一一一一闷,。峨二.1创”。卜一一一一一一,李 一一一一月 一场场护护护一舀 舀l_扩弓1 0 0 0.,一了一T二液弓了下一叮一不一一万一1 1 1才才才0.叫卜.,.日-.-JO O O尹尹尹尹尹尹尹尹沪沪沪扩扩!_J一心产产年份份”年年份份姗脱脱1拍7 7 7王望均均2以拍拍2的5 5 5,行行创味阶段段中试翔翔工业伽姗姗雄潇奉离撼较暇期期口皿月月捕捕捕捕捕捕称房l l l砚砚砚砚砚砚砚妞妞妞产沮万只件件1 1 12 2 2兀兀3 以拍拍袱幻l l l1旧 以泊泊撇l l l绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮绮甘甘甘“纵 初 4 0 0 0乃乃乃乃加加盆 吞兰5 5 5,51 1 1旅旅旅汾矛叼年年认2 2 2幻幻0,5 5 51.0 0 05 5 52 0 0 0刃l l l.,拢开习门门1 2 2 21 2 2 212 2 2.0 7 7 7.0 6 6 60.4 4 4:51 1 1主主扭位术创 幼幼肠肠杨杨全电护护 小全电电白肪小全电护护 大组全电电朴朴朴朴佑护护及幼络络护及妇妇及抽 挂州旷旷护,.白白引引引下下引 下下粗曾钱钱讼拉曾曾曾盘翻说说拉拉拉性性拉 甘甘抽并始始成劝劝劝洛以旷旷10、翻硅玻璃3.3是西方长期对我国禁运的高科技基础材料(l)硼 硅玻璃3.3是制造原子武器、生物武器、化学武器和科研、教学用高科技材料。(2)自上世纪五十年代以来西方国家将其列为禁运物资对我国封锁。(3)上世纪 6 0年代我国自主生产的这种玻璃己经能满足需要(4)上世纪 8 0年代末殷志强教授使用这种玻璃发明的全玻璃真空太阳集热管,获得项世界第一。2002年我国政府应西方国家强烈要求承诺限制此种 玻璃相关制成品出口。在“有关化学品及有关设备和技术出口管制清单”中列出的9种设备中有7种第一项涉及此种玻璃制品。1 1、几项关键技术创新总投入科研经费2.0亿(1)198 4年“高硼硅玻璃机械生产工艺及电助熔机械化生产技术”为集热管 中试提供优质3.3玻管。该项目19 89年获国家技术进步2等奖。(2)199 6年制定全玻璃真空太阳集热管国家标准,为行业发展确定方 向,制定规则,保证健康高速发展。(3)199 7年开发维洛拉管技术为集热管大发展提供条件。单机产 量提高一倍,尺寸精度大幅度提高。20 00年作为“全真空太阳集热管”子项目获国家科技进步2等奖。(4)1999年小型普及型全电炉开发成功。投资下降6%0,能耗下 降5%0。(5)2003年3 5吨顶插大电炉研制成功废品率 降至%8以下,能耗降至1.k Zwh/kg。1 2我国3.3硼硅玻璃产量 占世界07%菇我国3.3硼硅玻璃产量占世界070,013进入质量效益阶段企业要有所作为(1)(2)和划伤。(3)(4)(5)(6)骨干企 业通过自建或参股并购方式建立有资金纽带关系的玻璃管生产基地将集热 管生产 与玻璃管 生产链接。以最大限度减少运输费用,减少玻管损耗研制集热管玻璃加 工 的机械化,以减少 人工操作不稳定造成质量问题。投 产50吨大 电炉 和日产20吨的维洛拉管线。按6酉格玛方 式 改造玻管生产。增 加投资全i f l提升 玻管生产,将靠人工保证质量提高到靠设 备、仪表、控制系统保证质量。14太阳能玻管质量堪忧15重要意义()l北方城镇建筑采暖用能1.5亿吨标煤/年,相当于非发电用煤1%5,空调用 电日益增加。(2)过度地区采暖 需求增长(3)南方建筑能耗主要为空调除湿(南方城市夏季空调用电占总电量4%0以上)。(4)生活热水能急剧增加。太阳能可在建筑生活热水供应、采暖空调等高能耗环节发挥重要作用,如下图:16聚焦型中高集热器制冷(l)槽式、菲聂尔透镜式聚焦集热器是成本较低、效率较高,维护方便的太阳能中高温转换利用方案。(2)采用腔体吸收器可用有效提高系统可靠性、降低成本。,其 中以下指标实现对于太阳能空调低成本、规模化应用具有重要的意义。.太阳辐射照度80 0wm/2,集热器入口温度9 0时,热效率不低于 5 5%;.集热器入口温度15 0时,热效率不低于4 0%;.建成大型太阳能集热器阵列的追踪装置,追踪精度0.1“;17太阳能光热发电3种方式方方式式塔式式槽式式碟式式玻玻璃用途途反光板板反光板板高温集热管管反光板板玻玻璃品种种高铝高碱碱高铝高碱碱硼硅玻璃璃高铝高碱碱3 3 3 3 3 3 3 3 3.33.5 5 5 5 5年年效率率1115 5 51520 0 01225 5 5备备注注试验中中人规模应用用小规模应用用18光热电目前光电领域效率最好5 村OT T乍.梢几倒附台0 t伪口叭二9允IC允,加耐P口口加口【用奋成】扔哪湘伽飞m外润加淞仪口片爪晌少确0 t。阿吻血加刚0 P姗脚附翻州.一旅翻用太阳.拍电厂,旧的反封.娜片.绍在有2,甲历史曲S仁6 51厂旦热发电技术与光伏的比较PV适合于做分布式电源适用)”热发 电适合于做人规模电力经济性:19我国光伏产业发展概况近2 0年来我国光伏产业一与时俱进、稳步发展,长期维持在世界1%左右的份额。近五年,我国太阳能牛产大幅度增长:2002年6MW,2003年1ZMW,增长 率100%;20 04年3 6MW,增长率2 00%;20 05年一100MW,增长率一178%;20 09年5 000M W,增长率一500 0%;2 010年10 GW,增长率一200%20我国光伏系统累计安装和年安装量2 2 2 2 2004 4 420 05 5 5200200207 7 76 6 60 8 8 820 09 9 92010 0 03P P P P P14 4 448 0 0 020 0 0710 80 0 0120 0 06243 0 0 03645 5 5M M M/a a a450 0 08 0 0 08620 0 01 107 7 71 4 9 5 5 52018 8 82270 0 0所以2 007之后,我国光伏产业面临市场减小的巨大挑战。对此要有充分 认识。降价、对抗2 1光伏发展迅速、市场堪忧所需出口市场2 2 2 2 2 0 0 5 5 52 0 0 6 6 62007 7 72 0 0 8 8 82 0 0 9 9 92010 0 0P P P P P10 0 0 0200 0 03 6 0 0 0576 6 6864 4 412 0 0 0 0M M M M M5 5 5l5 5 54 0 0 050 0 060 0 07 0 0 0出出日日95 5 5185 5 53 2 0 0 05 26 6 6804 4 4日30 0 0面对如此巨大的外需出口市场,实际情况如 何?2 1太阳能超白罩玻璃基础数据80一Z owp/平米玻璃2 010年我国(号称)lo owp(实际3Gp)世界15wp202 0年?没谱?科学杂志的商业性现有玻璃已达15亿平米/年可做多晶硅12Gwp:.卖谁?什么价卖?2 2光伏罩板超白玻璃风险国外市场 问题欧洲产销平衡金融危机人民币升值,年可望控制在5%;投资冲动己达5 0条线;预计2 01 1年过剩后超白玻璃板 会降价可达巧%国内政策补贴P K国外减少补贴做平板热水器,可有较人的市场(低价格、高质 量),需投资产业链下游做浮法一般玻璃板控制投 资强度和池深卜么工.东2 3太阳能玻璃在产业 中的位置及风险分散1.行业特点.不可或缺的基础材料.研发周期长,难度大.流程型生产模式、不可停,适宜性差.基础设施投资大、投入产出比大2、风险防范.产业链整合,产业联盟;.以技术优势进入其他行业和相关市场。根据作者PP T演讲稿整理