太阳能热发电站聚光器技术的简述
《太阳能热发电站》结课论文
题目：关于槽式热发电站中太阳能聚光器技术的简述
学生姓名：
学号：
专业班级：能科-1403
学校：华北电力大学
2017年6月5日
[摘要]本文对槽式热发电站中的主要聚光器技术进行简述及比较。
[关键词]槽式热发电站；聚光器技术；聚光器技术比较。
一引言
太阳能热发电是通过对太阳光聚焦，获得几十倍，几百倍的太阳辐射能量进而进行热功转换，带动发电机发电。对于槽式热发电站，聚光集热系统以线聚焦代替点聚焦，而聚光的关键在于聚光器技术。槽式太阳能聚光集热系统由多个太阳能集热器组合SCA（Solar Collector Assembly）组成而每个太阳能集热器组合又由若干个太阳能集热器单元SCE（Solar Collector Elements）构成。太阳能集热器组合包括聚光器，集热管和跟踪系统。
聚光器由反光镜和支架两部分组成。聚光器应具有以下几点要求：
①具有较高的反射率
②具有良好的聚光性能
③具有足够的刚性
④具有良好的抗疲劳能力
⑤具有良好的抗风载荷能力
⑥具有良好的抗腐蚀能力
⑦具有良好的运动性能
⑧具有良好的保养，维护，运输性能
如图1是一个基本的聚光器结构和一个实例。
二发展历史及现状
世界上第一台槽式太阳能聚光器由美国工程师Ericsson建造于1870年，输出热功率为373W。1912年，另一位美国发明家FrankSchuman在埃及建立了一个小型太阳能聚光器。20世纪70年代的石油危机加速了太阳能热发电技术的发展，在8O年代中期，抛物面槽式太阳能聚光器进入商业化阶段。美国Luz公司自1984一1991年陆续建立装机总容量为354MV的SEGS槽式电站，至2013年底已经商业化运营30年。SEGS电站中的槽式太阳能聚光器有3种型号，包括LS-1，LS-2和LS-3，其中LS-2和LS-3是主要型号，由于SEGS是最早的商业化电站，囚此这两种型号也成为事实的槽式太阳能聚光器的标准规格。在这两种槽式太阳能聚光器的基础上，各种新型、优化的槽式太阳能聚光器不断地被开发出来。
目前，世界各地都有着比较成熟的槽式太阳能聚光器。例如：:美国的Luz公司的LS-2型聚光器；美国的Acures soler公司的Acures3001和Acures3011两种型号的聚光器；美国的Accrona soler power公司的SGX-1和SGX-2型聚光器。
欧洲LS-3的基础上研制的新型聚光器；SENER公司研制的SENER-1和SENER-2型槽式太阳能聚光器；太阳千年公司（solermillennium）在倒闭前也制造出LS-4型聚光器。
中国科学院电工所和皇明公司合作也制造了一种槽式太阳能聚光器；中金盛唐公司与2009年建立了240米槽式示范项目。
兰州大成真空科技有限公司于2012年5月建立一套槽式一线性菲尼尔式聚光发电示范系统。
华电工程公司采用欧洲槽式技术，于2010年在河北廊坊建立了长100m的槽式系统，规格与LS-3聚光器相同。中广核太阳能公司与2013年在青海德令哈建立了一套槽式系统。
北京工业大学、华北电力大学、上海交通大学、中山大学、东莞康达新能源公司、常州龙腾太阳能公司、华锐风电公司、山东奇威特公司也都建有不同长度和开口尺寸的槽式太阳能聚光器样机。
三主要的聚光器技术的介绍
①Luz聚光器技术
从1984-1991年的8年间，Luz公司完成的LS-1，LS-2，LS-3的设计和建造，并实现了商业化运行。其中LS-1是非常经典的槽式太阳能聚光器的设计，而美国Luz公司的LS-2型聚光器，开口尺寸为5 m,长47m，焦距1.4m，采用减速机作为传动机构，扭矩管作为支架结构。LS-3型聚光器开口宽度则增加到5.77 m，采用空间朽架作为反射镜支撑结构，焦距为1.71m,与之配合的真空管直径为70 mm，聚光器长度增加到100m,采用液压传动系统作为传动机构。LS-2和LS-3聚光器的反射镜均采用4 mm单层超白玻璃镜，对应的反射镜型号为RP2和RP3型。图2为LS-2型槽式太阳能聚光器和LS-3型槽式太阳能聚光器
结构设计的改变使LS-3在聚光精度上得到很大提高，并且交装时允许有一定的倾角。然而,SEGS的运作经验显示，任何成本的降低都是以聚光器的性能和可维护性为代价。与LS-2聚光器相比，LS-3聚光器的热性能有所降低，聚光器的维护变的更加闲难。但是Luz聚光器为新一代聚光器的设计提供了宝贵的经验。下图为LS-3的结构。
②IST聚光器技术
IST聚光器技术（Industrial Solar Techonlogy）聚光器起初用于低温工业过程加热。在NREL的USA trough计划的支持下，IST聚光器在效率上提高了很多.能够应用于高温太阳能热发电，同时降低了成本。最初IST聚光器光器是
铝制成，后来用电镀钢结构代替了铝结构。用薄的镀银玻璃反射镜取代了镀铝聚合体反射镜，提高了高温条件下集热管选择性涂层的热性能和耐久性，聚光器钢结构和薄玻璃反光镜的改进使系统成本降低15%，系统性能提高了12%。所获得能量的成本降低20%。
③Euro Trough聚光器技术
是欧洲公司与研究试验室协会开发设计的新一代槽式集热器。结合了使LS-2具有连接优势的扭力管设计和使LS-3降低成本的捆绑设计，增设了扭力盒。该设计使得扭矩降低，运行时结构弯曲，性能更趋完善。由于组成部件的变化减少、结构重量减轻，成本预计降低10%，而性能较LS-3提高3%。其结构形式由轴式单元发展为桁架式单元，聚光器单列长度由100m增长为150m，从而可以带动更长的聚光器阵列。
Euro Trough聚光器的核心部件是一个约12m长的空间枢架，在其两侧固了用来固定抛物面反光镜的支撑臂。该空间结构由四个不同部分组成，可以现场安装，固定，简化了加工过程.降低了加工成本。如下图是一个实例和其扭矩简图。
④Duke Solar聚光器技术
Duke Solar聚光器技术是由LS-2改良设计的全铝空间结构。结构特性、重量、制造工艺、抗腐蚀能力、制造成本和安装方面都优于LS-2。另外要着重说明的是，该设计强调制作简单，必需部件的数量最小化，更易于安装。下图是其空间结构：
⑤Solargenix聚光器技木
Solargenix DS-1聚光器采用全铝空间结构，模仿了LS-2聚光器实际的尺寸和操作特点，但在结构特性，重量，沉腐蚀性，生产成本及安装上都优于LS-2聚光器。Solargenix DS-1在重量上是LS-2的一半.便于生产加工运输及现场安装，并且具较好的杭腐蚀性。并且光学性能相当。下图是DS-1：
2005年，Solargenix公司推出了新型的SGX-1聚光器。该类聚光器采用有机蛛丝网状套节结构，其零件的数目比DS-1聚光器减少了一半，重量上减轻了30%，聚光器的安装耗时减少三分之一。并且使用低成本的挤压部件，反光镜无需排列校正，单一钻膜提供了较大的耐性。下图是SGX-1聚光器结构，图3是一个实例。
⑥欧洲槽式太阳能聚光器
欧洲槽式太阳能聚光器是在LS-2型聚光器的基础上开发的，其采用了扭矩盒子作为主结构，代替扭矩管或空间桁架结构。力学计算结果表明，扭矩盒子为平体的支架结构比LS-3的空间桁架结构在弯曲刚度和扭转刚度上都要好。欧洲槽式太阳能聚光器有两种型号，分别是ET-100和ET-150，主要差别在于聚光器的长度分别是100 m和l50m后者的成本更低。欧洲槽式太阳能聚光器采用液压传动系统作为传动装置. 开口尺寸为5.7m，焦距为1.71 m,真空管直径为70mm 聚光器单元长度为12m。ET-100为一个液压传动系统带动8组聚光器单元，ET-150则带动l2组。采用4 mm厚的超白玻璃镜(钢化或退火玻璃)作为反射镜。采用欧洲槽式太阳能聚光器的电站很多，如装机容量分别为50MV的Andasol-1、Andasol-2电站和2013年初建成的世界最大的太阳能热发电姑Shams一1。图4是欧洲槽式太阳能聚光器的图片.
⑦意大利新型槽式太阳能聚光技术
意大利新技术、能源与可持续发展署(ENEA)采用熔融盐作为传热介质，建立了一座5MW的熔触槽式电站。电站的槽式太阳能聚光器为扭矩管结构，反射镜的支撑臂为轻最化的钢板。反射镜采用“三明治”结构，为复合材料背板上粘粘超薄玻璃镜。聚光器采用液压传动，聚光器开口尺寸为5.77m.
⑧ SENER公司的新型聚光技术
SENER公司在太阳能热发电领域是各种聚光装备的供货商。其研制的SENER-1槽式太阳能聚光器采用扭矩管结构，支挎臂为钢板冲压成型，SENER槽式太阳能聚光器的开口尺寸和LS-3相同，长度增加到150 m.反射镜为超白玻璃
镜，传动系统为液压传动。在此基础.上，SENAR公司开发了第二代槽式太阳能聚光器，主要改进为增加了开口尺寸，达到6.87m,反射镜的支撑臂也做了优化。图5为SENER-2槽式太阳能聚光器。
⑨太阳千年公司（solermillennium）的新型聚光技术
太阳千年公司（solermillennium）在倒闭前曾经设计并制造了更.大开尺寸的槽式太阳能聚光器，规格为LS-4型。其支撑结构为扭矩管，支撑臂采用矩形钢管焊接成平面桁架结构，为了保证旋转轴和聚光器的中心重合，在扭矩管的另一侧配有配重。聚光器开口尺寸为6.77 m,焦距为1 .71 m,与之配合的真空管直径为90mm,聚光器长度为150 m,采用液压传动。反射镜为超白玻璃镜，与LS-3的反射镜尺寸不同，LS-4反射镜的规格为1.9m※1.57m。下图6为太阳千年新型槽式太阳能聚光器。
⑩中国科学院电工研究所与皇明公司合作的新型聚光技术
中国科学院电工研究所与皇明公司合作在2005年采用玻璃钢作为背板，超薄玻璃反射镜贴在玻璃钢上，采用液压传动，在北京通县制作了开口尺寸为2.5m 的槽式太阳能聚光器。2010年，在北京延庆又建立了长度为l20 m的槽式实验
系统，槽式太阳能聚光器的开口尺寸为5.76 m,长度100m，采用液压传动，支撑结构为扭矩管，支撑臂采用矩形钢管焊接而成，反射镜采用4 mm厚玻璃热弯成抛物柱面，再与1.1mm厚的超薄玻璃镜夹胶粘接而成。图7为中国科学院电工研究所-皇明公司槽式热发电太阳能聚光器。
四几种典型的聚光器技术比较
五槽式太阳能热发电站聚光器技术主要特点
槽式太阳能聚光器的主要技术指标包括:
①反射镜的镜面反射率
②反射面的面形精度
③跟踪精度
④支架结构的强度和刚度
⑤反射镜的长期耐候性和长期寿命
六槽式太阳能热发电站聚光器技术研发关键
基于槽式太阳能聚光器的特点，研发聚光器的关键点在于:
①低成本、高镜面反射率和面形精度、长寿命的槽式反射镜
槽式反射镜是槽式太阳能聚光器的关键部件，其成本约占槽式太阳能聚光器成本的40%。为了提高反射率，采用高透光率的低铁玻璃，以银作为反射材料，降低玻璃镜的厚度也可提高反射率，但会降低玻璃的刚度进而降低反射镜的面形精度，通常采用4mm厚的玻璃反射镜。为了提高反射镜的耐候性，要求反射镜的背漆能够抗紫外老化、耐沙尘、耐酸碱和有较大温差。另外一种方案是“三明治”结构，采用超薄玻璃镜或者反射薄膜作为反射面，背板采用复合材料、玻璃或者钢板保证反射面的面形，这样反射层可获得背板的保护。
②大扭矩、高精度的传动系统
传动系统的精度对槽式太阳能聚光器反射面的跟踪精度具有决定性影响。传动系统可采用液压和机械两种方案。液压传动的优势在于可在较低成本的前提下输出大扭矩，机械传动的优势是可连续跟踪。
③真空管支撑臂与真空管的连接方式
槽式真空管的损坏率和真空管与支撑臂之间的连接方式有重要关联。真空管工作温度与非工作温度的温差比较大，因此由于热胀冷缩的关系，要求支撑臂可沿着真空管的轴向移动。
④槽式太阳能聚光器支架的轻量化
槽式太阳能聚光器支架的轻量化是降低聚光器成本的要求。聚光器支架结构采用钢材焊接或冲压而成，其技术要求包括在具有高强度、高抗弯刚度和抗扭刚度的基础上尽量降低钢材的重量，并能够实现批量化生产，保证产品的一致性。
⑤槽式太阳能聚光器整体结构的快速生产、快速坡配和快速安装调试
由于建设周期对槽式热发电站的成本也有重要影呐，而槽式太阳能聚光器的安装调试又在槽式热发电站的建设中占据主导地位，因此如何保证在满足性能的要求下，竟可能快速的建设槽式太阳能聚光场也很重要。
七槽式太阳能热发电站聚光器的发展趋势
制约太阳能光热发电发展的重要原因是成本电价无法跟常规能源竞争。降低光热发电的成本电价可通过降低一次投资成本和提高光电转换效率来实现，这两方面都对聚光器提出了新的要求。
从聚光器的发展历史上可看出，聚光器的开口尺寸越来越大，且长度越来越长，目前这个趋势仍在继续。大开门聚光器的好处有两方面，一方面可降低聚光器制造成本；另一方面可以提高集热器的聚光比，有利于提高系统运行温度，进而可提高热电转换效率。但增加开口尺寸对聚光器抗风性能的要求也在变高。采用调整反射面的形状、增加反射镜间缝隙的方案可以降低风载荷。增加聚光器长度，可降低控制系统、传动系统和热工系统的成本，还可减少端部损失提高集热效率，但是对聚光器扭转刚度的要求也增加了，因此还可以采用了新型设计以降低聚光器扭转时的摩擦阻力。
采用新材料新工艺改进反射镜的性能。3M公司开发了一种反射薄膜，可作为槽式太阳能聚光器的反射材料，由于反射膜是前表面反射，因此对材料的耐磨
性能要求很高。Garden公司采用两片玻璃同时热弯，然后前表而玻璃制镜，再采用PVB薄膜将玻璃镜和后表面玻璃粘接，由于有后表面玻璃的保护，这种反射镜的抗风沙性能更好，但是成本比单层玻璃镜要高。玻璃越薄，透光率越高，因此采用超薄玻璃镜作为反射镜可不用低铁玻璃材料，以降低成本，但是会增加背板成本。
随着电子信息产业技术的发展，槽式系统的控制系统也随之改进。传统的PLC控制方案价格过高，因此新的专用控制芯片也将逐步被开发出来。倾角仪精度的提高和价格的下降，使得倾角仪可在聚光器上广泛使用，作为控制系统的反馈传感器，增加控制精度。此外，DCS技术也逐步被广泛用于槽式镜场的控制系统中。
相信在不远的未来，随着科学技术的发展和人民对太阳热能的应用的开发，会有越来越先进的聚光器技术的出现。
主要参考文献
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光热发电的前景和弊端
光热发电的前景和弊端 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。这种技术的关键元件是太阳能电池，经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 一、光热发电 光热发电是指将太阳能聚集，通过换热装置提供蒸汽，进而驱动汽轮机发电。 1.原理不同：光伏--高纯硅可以利用太阳光照产生直流电，光伏发电； 光热--收集太阳热加热工质成汽态，推动汽轮机，发电机发交流电，光热发电；原理与传统发电的一样； 2.蓄能方式不同：光伏-蓄电池，使用期限是几年，需更换，更换的电池会造成大量污染； 光热-蓄热罐； 使用热熔盐，不需更换，只需添加； 3.使用方向不同：光伏--适合分散式、小规模、高档城市；小局域供电 光热--适合集中式、大规模、一般性地区；整个地区、省、甚至全国大范围供电，仅仅利用新疆沙漠100平方公里 的太阳热能，就够我们整个中国的用电；新疆沙漠是42.48万平方公里； 4.相关产业链不同：光伏--硅矿生产、提纯、切片、产品，相关产业链专业单一； 光热--钢铁、玻璃、水泥等等，涉及到多个行业，类似房地产，相关产业链长，非常丰富； 5.核心技术设备所有权不同：光伏--核心技术、设备都被德国、俄罗斯、日本、美国等掌握；我们需花大量外汇购买；光热--核心技术、设备全部国产化；所有知识产权完全国有； 二、含义：太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所
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面组成，如图2右侧照片。大型的一般用许多方形镜片拼成近似园形反射镜，如图3照片所示。 图2 网上的碟式太阳能系统照片 图3 网上的碟式太阳能系统照片 拼接用的镜片都是抛物面的一部分，不是平面，多块镜面固定在镜面框架上，构成整片的旋转抛物面反射镜。整片的旋转抛物面反射镜与斯特林机组支架固定
在一起，通过跟踪转动装置安装在机座的支柱上，斯特林机组安装斯特林机组支架上，机组接收器在旋转抛物面反射镜的聚焦点上，见图4。 跟踪转动装置由跟踪控制系统控制，保证抛物面反射镜对准太阳，把阳光聚集在斯特林机组的接收器上。关于跟踪知识请浏览“鹏芃科艺”网站（https://www.360docs.net/doc/ca8380309.html,）的“聚光太阳能热利用”栏目“太阳的视运动与跟踪”章节。在该栏目的“碟式太阳能热发电系统”章节有碟式太阳能热发电系统动画，可在线观看或下载。 图4 碟式太阳能发电系统组成 2. 斯特林发电机组 斯特林发动机是一种外燃机，依靠发动机气缸外部热源加热工质进行工作，发动机内部的工质通过反复吸热膨胀、冷却收缩的循环过程推动活塞来回运动实现连续做功。由于热源在气缸外部，方便使用多种热源，特别是利用太阳能作为热源。碟式抛物面聚光镜的聚光比范围可超过1000，能把斯特林发动机内的工质温度加热到650度以上，使斯特林发动机正常运转起来。在机组内安装有发电机与斯特林发动机连接，斯特林发动机带动发电机旋转发电。 斯特林发动机的技术较复杂，就不在这里介绍了，在“鹏芃科艺”网站（https://www.360docs.net/doc/ca8380309.html,）有“斯特林发动机”栏目专门介绍斯特林发动机的原理与
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塔式太阳能热发电技术浅析 14121330 彭启 1.前言 太阳能热发电是利用聚光器将太阳辐射能汇聚，生成高密度的能量，通过热功循环来发电的技术[1]。我国太阳能热发电技术的研究开发工作始于70年代末，一些高等院校和科研所等单位和机构，对太阳能热发电技术做了不少应用性基础实验研究，并在天津建造了一套功率为lkW的塔式太阳能热发电模拟实验装置，在上海建造了一套功率为lKW的平板式低沸点工质太阳能热发电模拟实验装置[2~3]。 目前主流的太阳能热发电技术主要有4种方式：塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔式[4]，这4种太阳能光热发电技术各有优缺点。 塔式太阳能聚光比高、运行温度高、热转换效率高，但其跟踪系统复杂、一次性投入大，随着技术的改进，可能会大幅度降低成本，并且能够实现大规模地应用，所以是今后的发展方向。槽式技术较为成熟，系统相对简单，是第一个进入商业化生产的热发电方式，但其工作温度较低，光热转换效率低，参数受到限制。碟式光热转换效率高，单机可标准化生产、既可作分布式系统单独供电，也可并网发电，但发电成本较高、单机规模很难做大。线性菲涅尔式结构简单、发电成本低、具有较好的抗风性能，但工作效率偏低、且由于发展历史较短，技术尚未完全成熟，目前处于示范工程研究阶段。 2.发电原理与系统 塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能[5]。 塔式太阳能热发电系统，也称集中型太阳能热发电系统，主要由定日镜阵列、高塔、吸热器、传热介质、换热器、蓄热系统、控制系统及汽轮发电机组等部分组成，基本原理是利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热介质中，再利用高温介质加热水产生蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。 塔式太阳能热发电系统中，吸热器位于高塔上，定日镜群以高塔为中心，呈圆周状分布，将太阳光聚焦到吸热器上，集中加热吸热器中的传热介质，介质温度上升，存入高温蓄热罐，然后用泵送入蒸汽发生器加热水产生蒸汽，利用蒸汽驱动汽轮机组发电，汽轮机乏汽经冷凝器冷凝后送入蒸汽发生器循环使用。在蒸汽发生器中放出热量的传热介质重新回到低温蓄热罐中，再送回吸热器加热。塔式太阳能热发电系统概念设计原理系统如图1所示。 图1 塔式太阳能电站系统流程示意图
太阳能热利用技术概述
太阳能热利用技术概述 【摘要】太阳能是一种洁净和可再生的能源，太阳能热利用技术发展迅速。本文对太阳能利用成熟技术、先进技术和当前研究的热点技术进行了简要介绍。在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题，环境保护的发展趋势。成熟技术部分主要包括集热器、热水系统、太阳灶、太阳能暖房等传统的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能空调降温/制冷、太阳能制氢、太阳能热发电等；在当前研究的热点问题部分，主要论述太阳能建筑热利用的技术问题。 【关键词】太阳能热利用；太阳能建筑；太阳能热发电；太阳能集热器 1.引言 太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能热利用是一种较成熟的可再生能源利用方式。太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。现代的太阳能热技术将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限性及地球环保压力的增加，世界上许多国家掀起开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国可持续发展战略的重要内容，太阳能先进技术已成为世界当前及未来研究、开发和利用的主要方向。 2.太阳能热利用技术 太阳能热利用的基本原理是用集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的集热器，主要有平板型集热器、真空管集热器、热管式集热器和聚焦型集热器等4种。通常太阳能热利用可分为：低温（80℃以下）、中温（80-350℃）和高温（350℃以上）三类热利用方式。低温热利用包括最简单的地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳热水器。中温热利用有太阳能建筑、空调制冷、制盐以及其它工业用。热高温热利用有简单的聚焦型太阳灶、焊接机和高温炉。目前应用最广泛的是太阳能热水器、太阳能空调降温/制冷等。 2.1 太阳能集热器
太阳能光热发电技术
太阳能光热发电技术的应用与发展 摘要：太阳能是一种用之不尽、取之不竭的清洁能源，在能源与环境问题日趋严峻的今天，很多国家都对太阳能发电技术进行了研究和实践，并取得了一些成果。太阳能光热发电是太阳能利用的一种有效方式，目前有槽式、碟式和塔式三种典型的太阳能光热发电方式。比之传统的火力发电方式，太阳能有其环保的优势，但是也存在一些问题需要去克服。随着人类对清洁能源的需求太阳能发电技术将会得到更加深入的发展。 1.太阳能热发电技术概述 能源与环境问题是当今世界面临的两个重要问题，随着化石能源的日趋枯竭，一次能源的利用成本也不断增加，由于大量的燃烧矿石燃料，使环境问题日益严重，温室效应、空气污染越来越引起人们的重视。近年来一些可再生能源受到了人们的推崇，为各国所重视。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能直接发电是缓解甚至解决能源问题的一种有效方式，世界各国也都在做积极的努力，已经有很多太阳能发电项目投入运行，太阳能发电技术在未来有着广阔的发展前景。 太阳能是太阳通过辐射的方式想宇宙空间释放的能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369W/ m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kW/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为 0.20kW/m2，相当于有 102000TW的能量，人类 依赖这些能量维持生存， 其中包括所有其他形式的 可再生能源（地热能资源 除外），虽然太阳能资源总 量相当于现在人类所利用 的能源的一万多倍，但太 阳能的能量密度低，而且 它因地而异，因时而变， 这是开发利用太阳能面临 的主要问题。太阳能的这图 1 世界各国太阳能发电装机容量些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
太阳能热发电
太阳能热发电 热动081班 20084140114 武伟杰随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有3种，即火电、水电和核电。 火电的缺点： 火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水电的缺点： 水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 核电的缺点： 核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。 这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。最理想的新能源是太阳能。 照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）； ③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①
照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。 利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 太阳能热发电系统一般由太阳能即热系统、蓄热与换热系统和汽轮机发电系统组成。与常规热发电的不同是太阳能热发电必须考虑太阳能能量密度低、间歇性、不稳定性等因素。太阳能热发电的集热系统用聚光集热装置将太阳能收集起来，将集热工质加热到一定的温度，经过换热器将热能传递给动力回路中循环做工的工质，或产生高温高压得过热蒸汽驱动汽轮机、再带动发电机发电；从汽轮机出来的发气，其压力和温度已大大降低，或经冷凝器凝结成液体后，被重新泵送入换热器，开始新的循环。太阳能电站一般带有储热装置。 太阳能热发电系统一般由六部分组成： （1）太阳能集热子系统； (2)吸热与输送热量子系统； (3)蓄热子系统； (4)蒸汽发生系统； (5)动力子系统； (6)发电子系统。 其中，前两部分简称为太阳场，是太阳能热发电技术的核心。由于太阳能供应不稳定、不连续，为保障热发电系统的稳定运行，通常在系统中配置蓄能子系统，将收集的太阳能热能存储起来，以保证在夜间或太阳辐照不足时的发电；或
太阳能热发电技术综述
太阳能热发电技术综述 1:技术和原理 有三种方式，都是用反射镜聚焦阳光加热水产生蒸汽、通过汽轮机带动发电机发电，区别在于蒸汽产生方式上。 1.1:抛物槽型热发电系统 聚光集热系统（由抛物槽式聚光镜＋接收器＋跟踪装置组成）＋换热系统（由予热器＋蒸汽发生器＋过热器和再热器组成）＋发电系统（同常规发电设备）＋蓄热系统（显式、潜式、化学储热三种）＋辅助能源系统（夜间和阴天用辅助发电设备）。一般建大于350MW电厂 1.2:塔式热发电 平面镜反射阳光到中心接收塔顶收集器，大量能量在高温下熔化一种盐、并将热盐储存罐中、当要发电时打开产生蒸汽驱动透平发电机。产生蒸汽后低温盐回到冷盐储存罐中并用泵打到塔顶再次加热以为下一热循环用（Ⅱ型）。一般建几千MW电厂。 特点：聚光倍数高易达到高温、反射光线一次完成简单高效、光热转换效率高、成本低 1.3:蝶型热发电 蝶型抛物镜/斯特林系统适用边远地区独立电站，光学效率高、启动损失小。用于小型独立电站。2:比较
电站初期投资1.42亿元，其中定日镜52%、发电设备18%、蓄热装置10%、接收器5%、塔3%、管道及换热器8%、其它4%。可以看出定日镜价格贵，但隋制镜技术提高成本大幅下降，预计到2020年发电成本会达到30-60美元/Mwh（即3-6美分/度）。在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电中成本最低的一种方式。 太阳能热发电投资成本为煤电的8倍左右，但因其不需燃料则用电成本比煤电低20-40倍，隋技术发展太阳能热发电成本进一步下降，有环保意识的用户更倾向于绿色能源，而煤电将隋通货膨胀而上升 3条件 3.1:土地：建一个200MW（20万KW）太阳能热发电厂需占地3000英亩，但太阳能热发电与光伏和风力发电比较不宜模块化，估计要在100-300MW以上时才比较经济 3.2:光照：太阳光全照射功率大于1kw/m2，每年大于2000kwh/m2才是经济的 3.3:投资：一个中等的100MW发电厂投资成本3-5美元/W，发电成本10-15美分/度 4:国内外发展情况 4.1:国外 至2004年全世界已装太阳能发电系统总收集阳光面积9500万平方米，以光照1kw/m、照射时间50%、平均转化率20%，则差不多可获电能10GW，但大部分是在低温下使用（如水加热等），高温使用（如热电厂等）只有500Mw，不过正地快速增长。 07-08二年中，世界上太阳能热发电的在建装机容量是07年之前20年中的8倍，太阳能热发电技术已进入快速发展期。 太阳能热发电在可再生能源发电技术中具有成本低、节能减排作用显著、无污染等特点而具有明显的市埸前景。 09年6月29日，国际能源署SolarPACES组织、欧洲太阳能热发电协会（ESTELA）和绿色和平组织联合公布了三方共同撰写的《聚光型太阳能热发电展望2009》。报告预测到2030年聚光型太阳能热发电（简称CSP）将能满足全球7%的电力需求，到2050年可提高到25%。报告认为槽式CSP已经是可靠且得到示范证明的技术，在建和运行的发电站装机容量已接近2000 MW，主要位于西班牙和美国。 CSP发电站具有调度能力，并且可以通过结合新的储能技术和其他可再生能源或传统能源的混合运行概念予以加强。这一特点可解决可再生能源存在的一个最重要的缺点：变化大、不可预测且不可调度。 未来十年里CSP在世界一些日照最强的地区有望得到发展。到2014年在建和拟建CSP发电站容量可达到15 000 MW。然而，CSP仍有一些缺陷尚待解决：首先是成本，需要从系统到部件的创新以及制造技术的改进。效率上也仍有很大的提高空间（更高的工作温度，更好的集热器性能等）。发电站的最佳规模应比现有的要大（目前受制于监管和金融因素），与此相关的储能能力还需要从容量、温度和成本等方面加以提高。最后，还需要从建造和降低运营维护成本中产生学习效应。 美国、以色列、澳大利亚、德国等是太阳能利用的技术强国,在阿尔及利亚、澳大利亚、埃及、希腊、印度、以色列、意大利、墨西哥、摩洛哥、西班牙、美国等已建有13个太阳能热电厂。德国将在西班牙建二个50MW并网的太阳能热电，投资4亿美元（8美元/W），用非跟踪式抛物型聚能器。
太阳能热发电Concentrating_Solar_Power_Part_1基础篇
T he limited supply of fossil hydrocarbon resources and the negative impact of CO 2 emissions on the global environment dictate the increasing usage of renewable energy sources. Concentrated solar power (CSP) is the most likely candidate for providing the majority of this renewable energy, because it is amongst the most cost-effective renewable electricity technologies and because its supply is not restricted if the energy generated is transported from the world's solar belt to the population centres.identified during the past decades for generating electricity in the 10kW to several 1000MW range: q dish/engine technology, which can directly generate electricity in isolated locations q parabolic trough technology, which produces high pressure superheated steam q solar tower technology which produces air above 1000°C or synthesis gas for gas turbine operation. a certain maturity, as has been demonstrated in pilot projects in Israel, Spain and the USA, significant improvements in the thermo-hydraulic performance are still required if such installations are to achieve the reliability and effectiveness of conventional power plants. This first article focuses on present CSP technologies, their history and the state of the art. The second article, in the next issue of Ingenia, looks at the technical, environmental, social and economic issues relating to CSP in the future. i n g e n i a 1 HANS MüLLER-STEINHAGEN, FRENG AND FRANZ TRIEB INSTITUTE OF TECHNICAL THERMODYNAMICS, GERMAN AEROSPACE CENTRE, STUTTGART, GERMANY SECTION Concentrating solar power A review of the technology Is solar power the answer to the ever-growing problems of global warming and depleting fossil fuel supplies? In the first of two articles Hans Müller-Steinhagen and Franz Trieb explain the principles and development of concentrated solar power and outline its considerable potential for alleviating the constant pressure on our existing resources.
太阳能热利用论文：太阳能热利用技术概述
太阳能热利用论文：太阳能热利用技术概述【摘要】太阳能是一种洁净和可再生的能源，太阳能热利用技术发展迅速。本文对太阳能利用成熟技术、先进技术和当前研究的热点技术进行了简要介绍。在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题，环境保护的发展趋势。成熟技术部分主要包括集热器、热水系统、太阳灶、太阳能暖房等传统的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利 用技术，包括太阳能空调降温/制冷、太阳能制氢、太阳能热发电等；在当前研究的热点问题部分，主要论述太阳能建筑热利用的技术问题。 【关键词】太阳能热利用；太阳能建筑；太阳能热发电；太阳能集热器 1.引言 太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能热利用是一种较成熟的可再生能源利用方式。太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。现代的太阳能热技术将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，
建筑物亦可利用太阳的光和热能。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限性及地球环保压力的增加，世界上许多国家掀起开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国可持续发展战略的重要内容，太阳能先进技术已成为世界当前及未来研究、开发和利用的主要方向。 2.太阳能热利用技术 太阳能热利用的基本原理是用集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的集热器，主要有平板型集热器、真空管集热器、热管式集热器和聚焦型集热器等4种。通常太阳能热利用可分为：低温（80℃以下）、中温（80-350℃）和高温（350℃以上）三类热利用方式。低温热利用包括最简单的地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳热水器。中温热利用有太阳能建筑、空调制冷、制盐以及其它工业用。热高温热
太阳能热发电技术现状
i太阳能热发电技术现状 李强 衢州学院机械工程学院 4140113038 摘要：介绍了槽式、塔式和盘式太阳能热利用发电站的发展史和技术现状。指出槽式太阳能热发电站的功率可至 1000MW,是所有太阳能热发电站中功率最大的,其年收益也最高。塔式太阳能热利用发电站的功率可至1000MW，与槽式系统相比，在商业上还不成熟。但高温型塔式系统和燃气轮机混合发电或和混合发电站联合发电最具市场化前景。盘式太阳能热发电系统功率5-1000kW，它用在流动场所，应用范围大，除可满足用电需求，还可代替柴油机组。 关键词：太阳能热发电，进展。 Abstract：Groove is introduced, and disc tower solar thermal power plant's development history and the status quo of the technology. Points out that the trough type solar thermal power plants to 1000 mw of power, is the largest solar power in the thermal power plant, its annual revenue is the highest. Tower solar thermal power plant to 1000 mw of power, compared with the groove system, in business is not yet mature. But high temperature type tower systems and gas turbine hybrid power generation or joint power and hybrid power plants the most market prospects. Disc solar thermal power generation system power 5-1000 - kw, it is used in flow, application scope is big,
碟式太阳能热发电技术综述_一_
5 碟式太阳能热发电技术综述(一) 许 辉,张 红,白 穜,丁 莉,庄 骏 南京工业大学能源学院,南京 210009 [摘 要] 介绍碟式太阳能热发电技术的原理及特性,并对聚光器、接收器等关键技术进行了分 析。结果表明,热管式接收器和混合式接收器具有较好的研究开发前景。 [关 键 词] 太阳能;热发电;碟式聚光器;斯特林发动机;接收器;辐射强度;热换[中图分类号] T K511[文献标识码] A [文章编号] 100223364(2009)0520005205 [DOI 编号] 10.3969/j.issn.100223364.2009.05.005 AN OVERVIEW OF DISH SOLAR THERMAL POWER TECHNOLOG Y XU Hui ,ZHAN G Hong ,BA I Tong ,DIN G Li ,ZHUAN G J un College of Energy ,Nanjing University of Technology Abstract :In t his paper ,t he p rinciple and characteristic of dish t hermal power is introduced ,also ,t he critical technique of dish solar t hermal system such as concentrators ,receivers ,heat engine etc.are de 2scribed in detail.Especially ,an overall analysis of receiver for dish solar t hermal power system is giv 2en ,and t he result s show t hat t he heat pipe receivers have good develop ment prospect s. K ey w ords :solar energy ,t hermal power generation ,parabolic dish concent rator ,stirling engine ,receiv 2er ,radiation ,heat exchange 基金项目: 国家863高技术研究发展计划资助项目(2006AA05Z419) 作者简介: 许辉(19812),男,安徽萧县人,南京工业大学博士研究生,研读方向为高效传热传质设备与新能源开发技术。 碟式太阳能热发电技术是太阳能热发电中光电转 换效率最高的一种方式,它通过旋转抛物面碟形聚光器将太阳辐射聚集到接收器中,接收器将能量吸收后传递到热电转换系统,从而实现了太阳能到电能的转换。从上世纪80年代起,美国、德国、西班牙、俄罗斯(前苏联)等国对碟式太阳能热发电系统及其部件进行了大量的研究。我国对于碟式太阳能热发电技术的研究仍处于起步阶段,许多关键技术需要逐一研究或解决。 1 系统概述 碟式太阳能热发电系统包括聚光器、接收器、热 机、支架、跟踪控制系统等主要部件。系统工作时,从聚光器反射的太阳光聚焦在接收器上,热机的工作介质流经接收器吸收太阳光转换成的热能,使介质温度升高,即可推动热机运转,并带动发电机发电。 由于碟式太阳能热发电系统聚光比可达到3000以上[1],一方面使得接收器的吸热面积可以很小,从而达到较小的能量损失,另一方面可使接收器的接收温度达800℃以上[2]。因此,碟式太阳能热发电的效率非常高,最高光电转换效率可达29.4%[3]。碟式太阳能热发电系统单机容量较小,一般在5～25kW 之间[4～6],适合建立分布式能源系统,特别是在农村或一些偏远地区,具有更强的适应性。
太阳能热发电技术发展历程简介
太阳能热发电技术发展历程简介 太阳能热发电技术，即把太阳辐射热转抵达成电能的发电技术。它包括两大类：一类是利用太阳热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电以及碱金属热发电转换和磁流体发电等，这类发电的特点是发电装置本体没有活动部件，但此类发电量小，有的方法尚处于原理性试验阶段。另一类是将太阳热能通过热机带动发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只不过其热能是从太阳能转换来。 在一个世纪前的1878年一个小的太阳能动力站在巴黎建立，该装置是一个小型点聚集太阳能热动力系统，盘式抛物面反射镜将阳光聚焦到置于其焦点处的蒸汽锅炉，由此产生的蒸汽驱动一个很小的互交式蒸汽机运行。 1901年，美国工程师研制成功7350W的太阳能蒸汽机，采用70平方米的太阳聚光集热器，该装置安装在美国加州做实验运行。 1950年，原苏联设计了世界上第一座塔式太阳能热发电站的小型实验装置，对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为1MW 的太阳炉。 1973年，世界性石油危机的爆发刺激了人们对太阳能技术的研究与开发。相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低，太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。许多工业发达国家，都将太阳能热发电技术
作为国家研究开发的重点。 从1981-1991年10年间，全世界建造了装机容量500kW以上的各种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80MW。由于单位容量投资过大，且降低造价十分困难，因此太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。对塔式太阳能热发电的研究开发并未完全中止。 1980年美国在加州建成太阳I号塔式太阳能热发电站，装机容量10MW。经过一段时间试验运行后，在此基础上又建造了太阳II号塔式太阳能热发电站，并于1996年1月投入试验运行。 20世纪80年代初期，以色列和美国联合组建了LUZ太阳能热发电国际有限公司。从成立开始，该公司集中力量研究开发槽式抛物面聚光反射镜太阳能热发电系统。 从1985年-1991年的6年间，在美国加州沙漠相继建成了9座槽式太阳能热发电站，总装机容量353.8MW，并投入网营运。经过努力，电站的初次投资由1号电站的4490美元/KW降到8号电站的2650美元/kW，发电成本从24美分/ KWh降到8美分/KWh。该公司计划到2000年，在加州建成总装机容量达800MW的槽式太阳能热发电站，发电成本降至5-6美分/KWh。这一进展，经济上已可与常规热力发电相竞争，由于1991年LUZ公司宣告破产而使该计划中断停止。为继续推动太阳能热发电的发展，以色列、德国和美国几家公司进行使用，他们计划在美国内华达州建造两座80MW槽式太阳能热电站，两座100MW太阳能与燃气轮机联合循环电站。在西班牙和摩洛哥分别建造135MW和
太阳能光热发电和储热的经济性分析报告
Technical Report NREL-TP-6A2-45833 February 2010 The Value of Concentrating Solar Power and Thermal Energy Storage Ramteen Sioshansi The Ohio State University Columbus, Ohio Paul Denholm National Renewable Energy Laboratory Golden, Colorado
National Renewable Energy Laboratory 1617 Cole Boulevard, Golden, Colorado 80401-3393 303-275-3000 ? https://www.360docs.net/doc/ca8380309.html, NREL is a national laboratory of the U.S. Department of Energy Technical Report NREL-TP-6A2-45833 February 2010 The Value of Concentrating Solar Power and Thermal Energy Storage Ramteen Sioshansi The Ohio State University Columbus, Ohio Paul Denholm National Renewable Energy Laboratory Golden, Colorado Prepared under Task No. CP09.3201
太阳能热发电技术的现状及发展趋势
太阳能热发电技术的现状及发展趋势 在全球可持续发展的大背景下，“绿色能源”和“低碳生活”的概念正受到越来越多的关注，各国竞相开展以风能、太阳能、生物能、地热能、海洋能等可再生绿色能源为主的研究和应用．同时从国家能源局获悉，我国首轮太阳能光热发电特许权招标项目，已于2010年6月底至7月初正式开始．此政策的颁布，打破了常规化石燃料发电占据整个发电行业的局面，意味着太阳能因其储量的无限性、利用的清洁性等特点一跃成为最热门的新能源之一，太阳能热发电技术将迅速进入商业化成长时期，成为解决当前能源、资源、环境等一系列问题的新兴产业．人们最早对太阳能热发电的研究，可以追溯到18世纪70年代在巴黎建立的第一个小型点聚集太阳能热交互蒸汽机，自此之后，各国对太阳能热发电技术的研究从未终止．在1981年至1991年间，全世界建造了多种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座(塔式为主);另外在1985至1991的6年间，在美国加州沙漠建成的9座槽式太阳能发电站，更是将发电成本降至8美分/kWh，太阳能热发电项目已成为各国建立新能源系统的方向之一．经过近30年的发展，部分太阳能热发电技术已完成试验和示范阶段，正向低成本、高产业化迈进．本文以目前研究最为广泛的聚光式太阳能热发电技术为对象，对各种聚光式太阳能热发电技术进行介绍、分析和比较，希望能得出对我国太阳能热发电行业具有建设性的意见． 1太阳能热发电技术的概念与分类 太阳能热发电主要是将聚集到的太阳辐射能，通过换热装置产生蒸汽，驱动蒸汽轮机发电．太阳能热发电与常规化石能源在热力发电方式上的原理是相同的，都是通过Rankine 循环、Brayton循环或Stirling循环将热能转换为电能，区别在于热源不同，太阳能发电的热源来自太阳辐射，因而如何用聚光装置将太阳能收集起来是大多数太阳能热发电的关键技术之一．此外，考虑到太阳能的间歇性，需要配置蓄热系统储存收集到的太阳能，用以夜间或辐射不足时进行发电，因此成熟的蓄热技术成为太阳能热发电中的另一关键技术．直接光发电和间接光发电是太阳能热发电中最常用的分类方式．直接光发电可分为太阳能热离子发电、太阳能温差发电和太阳能热磁体发电;间接光发电可分为聚光类和非聚光类，其中聚光类按照太阳采集方式可分为太阳能塔式发电、太阳能槽式发电和太阳能碟式发电;非聚光类主要有太阳能真空管发电、太阳能热气流发电和太阳能热池发电等．通常所说的太阳能热发电，主要指间接光发电，直接光发电尚在实验阶段．目前主流的太阳能热发电技术集中在塔式、槽式和碟式，它们因开发前景巨大而受到极大的关注． 2聚光式太阳能热发电技术 2.1塔式太阳能热发电
浅谈太阳能热发电技术
浅谈太阳能热发电技术 发表时间：2017-08-04T11:13:47.110Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：吴越李敏[导读] 摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 （国网宁波供电公司中国宁波 315000；国网宁波市鄞州区供电公司中国宁波 315100）摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 关键词：太阳能；储能；新技术；热发电 1 引子 目前，太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 2 新技术介绍 2.1 热发电技术介绍 2.1.1 太阳能热发电技术简介 太阳能热发电技术是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。一般来说，太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式三种系统。 槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。随着在太阳能热发电领域的太阳光方位传感器、自动跟踪系统、槽式抛物面反射镜和槽式太阳能接收器等方面技术的发展，槽式太阳能热发电系统已经进入商业化和产业化阶段。 太阳能塔式发电系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。 太阳能碟式发电也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。 2.1.2 太阳能热发电技术的优势 太阳能热发电技术效率较光伏发电高。目前光热转化效率为80%，热电转化效率是30%，二者相乘得出光伏热发电的转化效率为24%，而硅光电池的转化效率为22%，相比较光伏热发电转化效率具有优势。 太阳能热发电直接产生工频的三相交流电，比光负荷风电相比，更适合跟电网的配合。太阳能热发电利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在没有太阳的情况也也能在几小时内带动汽轮发电，连续稳定发电和调峰发电的能力较强。 太阳能热发电技术避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本，而且整个生产环节产业链没有污染很大、耗能很高的环节，有效避免了制造光伏电池过程中的高耗能和高污染。 太阳能热发电具有高温特性，高温光热不仅可以发电，还能用于高热化工、热电联供等领域，实现太阳能热能的高效综合利用。如在煤制油高热化工领域，目前技术情况下四吨煤可以制一吨油，用光热来做是两吨半煤就可以制一吨油，耗损低、能耗少、污染少。 2.1.3 太阳能热发电技术的应用状况 太阳能光热发电在国际上已成为可再生能源的发展热点。早在上世纪八十年代，国外就已建造了装机容量500千瓦以上的各种不同形式的太阳能光热发电站20余座，其中美国加州的碟式太阳能光热发电一号及二号装机容量分别达到了850兆瓦和750兆瓦，太阳能光热发电已经开始商业化运作。 在国内，随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业的发展十分迅猛。 “十五”期间，中国科学院电工研究所、工程热物理所等科研机构和一些太阳能企业，已开始了光热发电技术的项目研究。目前，我国科学家已经对碟式发电系统、塔式发电系统以及槽式聚光单元进行了研究，掌握了一批太阳能光热发电的核心技术，如高反射率高精度反射镜、高精密度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等，现在正着手开展完全拥有自主知识产权的100kW槽式太阳能热发电试验装置。 我国内蒙古西部、青海中部、西藏西南部是太阳直接辐射资源最丰富的地区，年辐照量都在1800kWh/m2以上，最适合太阳能热发电；西部北部其他地区的直射资源较丰富，年辐照量在1400-1800kWh/m2之间，也比较适合太阳能热发电。以上两类地区占我国国土面积一半以上，所以我国太阳能热发电潜力巨大。 2.2 储能技术简介 太阳能热发电技术必须配以大规模储能技术才能实现对传统能源的替代。下面我就储能相关技术做下简单的介绍。 2.2.1 储能技术简介 电网就好比运送电力的物流企业，唯一的区别就是：这个物流没有仓储。电力系统是被誉为目前人造的最为复杂的系统，可遗憾的是在这个系统中居然没有仓储，这也直接导致了这个系统中“产品”从生产到消费“瞬时完成、实时平衡”的特点已然成为天经地义的真理，对现阶段电力系统特征产生了深远的影响。随着电网负荷峰谷差的日益拉大、间歇式可再生能源的快速发展，“瞬时完成、实时平衡”对电网提出了日益严峻的挑战。 2.2.2 大规模储能技术的应用