关于太阳能光热发电熔融盐储热技术的分析

选题说明

目前来看，作为集中发电用途，光热发电较光伏发电有着成本低、工作稳定、电网设施要求低的优势。同时，光热发电有槽式聚光、塔式聚光和太阳池等多种形式，各地可以因地制宜，减少工程成本。因此，目前规模太阳能发电绝大多数都是光热发电形式。

作为新能源，太阳能也有着发电功率易受外界条件影响、发电品质差的缺点。为了较少电网功率波动，提高新能源竞争力，对大规模储能技术进行探索是非常必要的。

所以本文在这里以光热发电技术为对象分析熔融盐储能技术的优势与不足。

一、两种主要光热发电技术工作原理简介

槽式太阳能热发电

如图1槽式热发电利用反光镜将太阳光光线聚焦到集热管中，加热管中的盐，一般是硝酸钾、硝酸钠，也有使用导热油传导热的。反光镜开口可达4米，而集热管直接只有几厘米，所以集热管内温度可以接近400摄氏度，是比较优质的发电热源。

经过熔融盐泵的泵送，高温熔融盐汇集在热盐储存罐中，再输入正起蒸汽发生装置（未画出）产生高温蒸汽，蒸汽推动透平旋转做功后降温后再次循环到蒸汽发生器。而冷盐则储存的冷盐储存罐中，之后由泵泵送回集热管中加热。

图1 槽式太阳能热发电示意图图2 塔式太阳能热发电示意图

塔式太阳能热发电

如图2,塔式热发电也是利用反光镜聚集光线产生高温，只是其采用平面镜

阵列远距离点聚光方式，聚光效率要低于近距离线聚光；但这种方式产生的温度较高（500摄氏度以上），作为发电热源更为优质，同时也有利于后面要提到的热蓄电。

其发电原理也与槽式相同，通过泵送熔融盐在热盐储存罐、冷盐储存罐以及聚光加热装置中循环，并在换热器中将热量传递给水，水蒸气推动透平发电，也构成一个封闭回路。

槽式热发电不需要高大的塔结构，聚光效率也更高；而塔式热发电无需复杂的管网结构，热量损失较低。关于三种主要的光热发电数据摘自文献1，如表1。

表1 三种太阳能热发电发电参数

上述两种光热发电占了规模太阳能发电量的绝大多数，尤其是槽式热发电，目前其发电成本已经下降至可商业开发的价格，发展前景广阔。

二、热蓄能原理与性能分析

原理

热蓄能是一种普遍使用的技术要求基底的蓄能技术，可以分为显热储热和潜热储热。前者通过提高储热工质的温度来提高储热量，因此按照工质状态又分为液体显热储热、固体显热储热和固体/液体双介质显热储热；后者则主要利用工质（一般都是水）相变时要吸收或放出大量热的原理实现储热储能的，这种方式供热时温度变化很小，但对设备要求很高（耐压）。

而上面提到的两种太阳能热发电技术都采用了液体显相储热方式。白天利用富余热加热熔融盐或导热油，储存在隔热性很好地热盐储存罐中；到了晚上在将这一部分高温工质循环出来加热水，从而继续发电。

其工作模式为光照足够强时系统处于蓄热储能状态，光照强度下降到一定水平后，系统开始工作，通过补充热源来继续推动透平做功（一般通过调整发电功率延长做功时间）。当储能热源温度下降到一定温度后，系统逐渐停机。

性能分析

目前槽式热发电和塔式热发电利用显相储热的方法可以在失去光照后保证透平连续运转七个半小时以上，在光照时间长的地方基本可以达到24小时供电的效果。下面主要联系抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮储能和蓄电池这四种常用蓄电蓄能方式分析直接蓄热储能的优势。

1.蓄热储能直接利用光热发电产生的热能，不存在能量转化过程，因此效率较高；

2.不需要额外的设备，仅需要扩大传热工质储存罐；

3.储能设备就在发电区域，自调节供能不依赖厂外电网，也不存在远距离输电损失问题；

4.技术成熟，蓄热技术广泛使用，经验积累丰富，易于运行、维修；

5.夜间供能，利用温差可补偿一部分热量损失；

6.储能量足够大，足够透平连续运转七小时以上。

而抽水蓄能由于环境条件限制要求能量多次转化和远距离输电，不适于作厂内蓄能、调节用途；压缩空气蓄能主要针对燃气轮机发电采用，如果能用于蒸汽轮机很有前景，但其储能量和储能密度任是个问题；飞轮蓄能效率很高，但储能量增大后，要么需要并联大量设备，要么技术难度陡升；蓄电池技术尽管取得巨大进步，但由于价格、储能量和寿命等原因不适宜作发电成本较高的光热发电储能设备。

三、关于蓄热储能我的一点想法

由于光热发电规模远超光伏发电，直接蓄热储能的效率还是很高的，其储能量也足够大。尽管关于文献2中提到的光照强度下降后，其储能足以供透平运行七个半小时，但我认为这是在牺牲容量因子或加大储热罐容积的基础上做到的，无疑这两种做法都会带来经济负担和设备损伤。

而我认为，蓄热储能有着时间优势，储热系统容量不需要太大。由于用电高峰是前半夜18:00-22：00时间段，只需要保证蓄热系统可以提高四个小时的优质热源即可，剩余热源用来保证透平低功率运转（防止在启动时耗能）和防止工质凝固。这样电厂有很高效的功率自调节功能，可以很好地减轻电网功率波动负

担。

四、参考文献

[1] 罗智慧，龙新峰.槽式太阳能热发电技术研究现状与发展[J].电力设备，2006,7(11)：29.

[2] 田曾华，张钧.槽式太阳能热发电双罐时熔融盐间接储热系统设计研究[J].太阳能技术与产品，2012,19(22)：55.

[3] Joanta H.Green.抽水蓄能与其他蓄能方法的技术及经济效益比较[J].水利水电快报，1995,6(21)：9-11.

[4] 汪琦，俞红啸等.太阳能光热发电中熔盐蓄热储能循环系统的设计开发[J].化工装备技术，2014,35(1)：12-13.

太阳能光热发电与光伏发电对比分析

传统的火力发电是通过燃烧，把化石中储存的能量，转化为热能，再转化为电能。而太阳能光热发电则是通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他工作介质，将太阳能转化为热能，然后利用与传统的热力循环一样的过程，即形成高温高压的水蒸气推动汽轮机工作，最终将热能转化成为电能，典型太阳能光热发电热力循环系统原理如图所示。太阳能光热发电热力循环系统原理图正是通过这样的环节，太阳能光热发电技术和传统技术顺利地集成在一起。由于火力发电技术早已非常成熟，从而降低了太阳能光热发电整体技术开发的风险。中国产业信息网发布的《》指出：技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种，光伏发电的原理是当太阳光照射到上时，电池吸收光能，产生光生伏打效应，在电池的两端出现异号电荷积累。若引出电极并接上负载，便有功率输出。光伏发电是目前太阳能发电产业的主流技术，较为成熟，国家已明确其上网电价（不同地

区在0.9~1 元/度范围变化），发电成本也下降至0.7 元/度左右；光热发电在我国发展时间较短，在太阳能聚光方法及设备、高温传热储热、电站设计等集成以及控制方面，已经取得实质性进展，但商业化业绩较小，上网电价政策尚未落实，发电成本也较高，约为0.9 元/度左右。但太阳能光热发电与光伏发电相比具有以下优点： 1）太阳能光热发电输出电力稳定，电力具有可调节性，易于并网目前太阳能光热发电系统可以通过增加储热单元或通过补燃或与常规火电联合运行改善出力特性。而受日光照射强度影响较大，上网后给电网带来较大压力，其发电形式独特，和传统电厂合并难度大。 ?通过储热改善光热发电出力特性（槽式和塔式光热发电）。白天将多余热量储存，晚间再用储存的热量释放发电，这样可以实现光热发电连续供电，保证电流稳定，避免了光伏发电与风力发电难以解决的入网调峰问题。根据不同储热模式，可不同程度提高电站利用小时数和发电量，提高电站调节性能。 ?通过补燃或与常规火电联合运行改善光热发电出力特性。太阳能热可利用化石燃料补燃或与常规火电联合运行，使其可以在晚上或连续阴天时持续发电，甚至可以以稳定出力承担基荷运行，从而使年发电利用得到7000 小时左右。 2）太阳能光热发电无污染光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，太阳能光热发电站全生命周期的CO2 排放仅为13~19g/kWh。而技术存在致命弱点为在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产过程。业内专家认为，太阳能电池在生命周期所能节约的能源与生产太阳能电池本身所要消耗的资源相比，并不经济。和光热发电对比

塔式光热发电及调试浅析

塔式光热发电及调试浅析发表时间：2016-11-29T14:37:25.000Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：王道金刘龙兵 [导读] 阐述了塔式太阳能涉及的系统调试内容及重点工作，最后对塔式太阳能热发电技术进行简要的总结。（特变电工新疆新能源股份有限公司电力科学研究院乌鲁木齐 830011）摘要：介绍塔式太阳能热发电的基本原理，系统组成及运行原理，回顾了我国太阳能的发展历程，着重阐述了塔式太阳能涉及的系统调试内容及重点工作，最后对塔式太阳能热发电技术进行简要的总结。关键词：塔式光热发电调试熔盐太阳能做为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，人类从未停止对其利用的探索。关于太阳能的能源利用方面，目前有两种，一种是光伏发电：利用太阳能电池板将光能转化为电能；另外一种是光热技术：利用太阳能的高温将光能转化成热能。我国太阳能光热发电正处于起步阶段。随着国家的重视与提倡，光热发电技术正以一种蓬勃的姿态展现在人们的视野之中。2016年开年，更是各类的光热展览、研讨会不断。2016年9月13日国家能源局下发了《国家能源局关于组织太阳能发电示范项目建设的通知》要求，组织专家评审确定第一批太阳能光热发电示范项目。其中塔式项目为9个，占比45%。那么塔式光热发电做为光热发电种类之一，它的发展历程如何？它是如何将太阳内转化为电能，以及与传统的燃煤发电厂相比它又是如何调试的呢？下面就围绕这两个问题简要分析一下塔式光热发电技术。 1 塔式发展历程塔式太阳能热发电系统的设计思想是20世纪50年代由前苏联提出的。1950年，前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。据不完全统计，1981～1991年的10间，全世界建造了兆瓦级太阳能热发电实验电站20余座，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80MW。我国2013年7月青海中控德令哈50MW塔式太阳能热发电站一期10MW工程顺利并入青海电网发电，标志着我国自主研发的太阳能光热发电技术向商业化运行迈出了坚实步伐。 2 塔式光热发电系统塔式太阳能热发电系统它是在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定一个吸收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。即塔式太阳能热发电系统是利用众多的平面反射阵列，将太阳能辐射反射到置于高塔顶部的太阳接受器上，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电塔式太阳能光热发电是将光能转变为热能，然后再通过传统的热力循环做工发电。塔式太阳能光热发电系统主要由镜场及定日系统、吸热及热传输系统、储热系统、常规岛发电系统组成。镜场及定日系统实现对太阳的跟踪，将太阳光准确反射到吸热器上。位于塔上的集热器将镜面反射的高热流密度辐射能转换为工作流体的热能。 2.1集热系统：集热系统包括单一的镜面、聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。 2.2热传输系统：热传输系统主要是传输集热系统收集起来的热能。利用传热介质将热能输送给蓄热系统。传热介质多为水、导热油和熔盐。 2.3蓄热与热交换系统：光热发电技术在蓄热与热交换系统中充分体现了对比光伏发电技术的优势。即将太阳热能储存起来。可以在夜间发电，也可以根据当地的用电负荷，适应电网调度发电。蓄热装置常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。蓄热系统中对储热介质的要求为：储能密度大，来源丰富且价格低廉，性能稳定，无腐蚀性，安全性好，传热面积大，热交换器导热性能好，储热介质具有较好的黏性。目前我国正在研究蓄热的各种新技术新材料，更有专家提出用陶瓷等价格低廉的固体蓄热，以达到降低发电成本的效果。 2.4发电系统：用于大型太阳能光热发电系统的汽轮发电机组，由于其温度等级与火力发电系统基本相同，可选用常规的汽轮机；仍需配置相应的除盐水系统、辅机循环水系统。凝气装置目前使用的冷却方式，以空冷居多。虽然光热技术的发电系统类似于火力发电系统，但是还是有一定的区别，这样就要要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效性等特点。 3 塔式光热发电调试过程与传统的火力发电厂的调试一样，塔式光热发电也是按照系统来进行分系统调试及整套启动调试： 3.1与传统电厂一样，需完成常用受电及化学制水，整个施工正常开始。 3.2镜场、定日系统的安装及自动控制的调试。镜场做为光热电厂的能源来源，在完成单一镜面安装后，需完成单一镜面的控制系统及执行机构的试运调试；在整个镜场的镜面完成安装调试后，对整个镜场的定日系统的追踪调试，及镜场自动化的调试，包括电厂启动过程镜面的投入比例、应对恶劣自然条件的自我保护、镜场的定期自检功能的测试以及后期运行的定期清理等。整个镜场的调试目前都是由控制厂家完成。 3.3热传输系统，目前分为单一回路和两回路热传输系统。 3.3.1单一回路以水工质为例，水工质塔式热发电技术通过给水泵将给水送至塔顶的吸热器上，在吸热器里直接被加热蒸发产生饱和蒸汽，驱动汽轮发电机系统发电；或是在塔顶添加另一个过热蒸汽吸热器，将高压蒸汽过热后再驱动汽轮发电机系统发电。此单一回路就与传统火电系统相类似。系统在试运行前需进行相应的水冲洗及整个蒸汽管路的吹管工作，避免管路的杂质进入汽轮机对汽轮机产生损害。 3.3.2两回路热传输系统根据集热场载热传热介质不同主要分为：熔盐、压缩空气。目前多用的二元熔盐其主要成分是NaNO3和 KNO3。系统流程是290℃的冷熔盐从冷储热罐中抽出至位于塔顶的吸热器，被加热到565℃，然后借重力回到热熔盐储热罐中，再由热盐泵抽出经过蒸汽发生器系统而产生高温高压蒸汽来驱动汽轮机发电系统发电。此系统的调试关键包含熔盐泵的稳定运行、熔盐循环的低温度凝固、熔盐初次的化盐及进盐工作、熔盐罐系统的保温工作。因为熔盐一旦凝固在系统中是不可逆的，对系统是破坏性的。因此熔盐泵的稳定控制，目前一般多设计为变频控制，在上塔管路中增设类似于传统电厂的锅炉给水调节阀，通过流量严格控制集热器出口的熔盐温度。熔盐循环低温度凝固问题，根据熔盐的熔点一般在200多摄氏度左右，为避免太阳下山后吸热器及管道熔盐凝固需消耗大量能量。在日

太阳能光热技术在建筑节能中的应用

太阳能光热技术在建筑节能中的应用刘业凤☆　代彦军　王如竹 (上海交通大学) [摘要]　在建筑节能中利用太阳能光热技术是一种有效而环保的手段。本文结合国内外太阳能建筑节能中应用的最新动态,对各种技术和应用方案进行了总结和探讨,并对这种技术的应用发展提出一些建议。 [关键词]　建筑节能　太阳能光热技术　应用方案 1　概述建筑能耗是指建筑物使用过程中用于供暖、通风、空调、照明、家用电器、输送、动力、烹饪、给排水和热水供应等的能耗。在发达国家,建筑能耗约占总能耗的39%-40%。这一比例的高低反映了一个国家的经济发展和人民生活水平。我国是最大的发展中国家,建筑能耗约为全国总能耗的11.7%,而北方地区供暖能耗就占了其中的80%[1-2]。随着我国的经济腾飞和气候变暖,这一比例正不断提高。自二十世纪70年代中东石油危机以来,建筑节能成为发达国家关注的热点。而90年代提出可持续发展理论和环境资源保护的紧迫性以后,建筑节能更成为世界各国的关注热点。人类对建筑的需求,经历了掩蔽所?舒适建筑?健康建筑?绿色建筑这样四个阶段。第一阶段是低能耗甚至无能耗的阶段,第二和第三阶段是高能耗阶段,第四阶段则是高能量效率、大量利用可再生能源和未利用能源、亲近自然和保护环境的阶段。绿色建筑又称可持续建筑,发达国家已处于从第三阶段向第四阶段过渡的时期。我国普遍而言尚处于第一到第二阶段之间,因此我国的能源消费结构中建筑能耗的比重还不大。但我从国经济发展和人民生活水平提高的速度来看,本世纪初必然会走到第二和第三阶段,必然会给能源和环境带来巨大的压力。建筑节能主要是运用现代科技手段降低建筑能耗,减少环境污染,而并不意味着限制发展、降低建筑物的服务标准,而是以提高建筑物的能量效率、用有限的资源和最小的能源消费代价来取得取得最大的经济和社会效益,满足日益增长的需求目标。同时应尽力减少或消除建筑物的固有能耗。目前工业和民用建筑物中绝大多数的空调系统均采用压缩制冷的方式,它具有使用方便、效率高的优点,但也有两个主要缺点:第一是需要消耗大量的机械能,并且其中大部分是由高品位的电能提供的;第二是环境污染问题污染来自于两方面:一是为生产高品位能源燃烧大量石化燃料产生的C O、C O2、S O2及NO x;二是压缩机中采用的工质CFC/HCFC均会不同程度地破坏臭氧层。含氯氟烃中的R11、R12对臭氧层的破坏特别严重,R22次之。太阳能资源在时间上的变化规律和制冷空调用能在时间上的动规律高度匹配,太阳能资源的地域分布与制冷空调需求的地域分布高度吻合,以及太阳能资源丰富、清洁和无污染性,使得太阳能技术成为一个极为诱人的研究领域,在环保、节能方面显示出无与伦比的优越性。太阳能技术在建筑节能方面的应用展现出了光明的前景。太阳能技术在建筑节能方面的应用根据使用方式可分为直接利用太阳能的方式和间接利用太阳能的方式。 2　直接利用太阳能的方式 2.1　建筑通风与太阳能利用 2.1.1　利用热压实现自然通风迈克尔.霍普金斯设计的英国国内税务中心位于诺丁汉市的传统街区。他设计了一组顶帽可经升降的圆柱形玻璃通风塔[3],用作建筑的入口和楼梯间(见图1)。玻璃通风塔可以最大限度地吸收太阳的能量,提高塔内空气温度,从而进一步加强烟囱效应,带动各楼层的空气循环,实现自然通风。冬季时可以将顶帽降下以封闭排风口,这样通风塔便成为一个玻璃暖房,有利于节省采暖能耗。 2.1.2机械辅助式自然通风在冬季,利用机械装置将位于屋顶太阳能集热器中的热空气吸到房间的地板处,并通过地板上的气孔进入室内,实现利用太阳能采暖的目的,此后利用热压原理实现气体在房间内循环;而在夏季的夜晚,则利用天空背景辐射使太阳能集热器冷却(可比 ? 9 3 ? 建筑热能通风空调

干热岩技术与熔盐储能技术结合互补供暖方案

干热岩技术与熔盐储能技术结合互补供暖方案一、各供暖技术说明 1、干热岩供暖技术干热岩是埋藏于距地表大约2～6k m深处、温度为150℃～650℃、没有水或蒸气的热岩体。干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。一般干热岩上覆盖有沉积岩或土等隔热。它所储存的热能约为已探明的地热资源总量的30%。地壳中“干热岩”所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。干热岩供暖的原理比较简单，根据地质情况打出两口深约 2000m至6000m的井，两井相距数百米至千余米。将两井用水力压裂技术使地下裂隙连通。用高压注水泵向一井内注水，水通过干热岩层，将干热岩中的热量吸收后，从另一口井中喷出，进入换热器进行热量交换，换热后的温水再回到注水井中。这样就好象把一个锅炉放在深部的地下，水在这个系统中不停的循环就可以取出热能加以利用。 2、熔盐储能供暖技术熔盐：熔盐也称作熔融盐，通常指无机盐的熔融体。广义的熔融盐还包括氧化物熔体及熔融有机物。它是世界上公认的最佳高温传热储热介质，具有储热密度大、价格低、放热工况稳定易调节等优点。熔盐蓄热供热技术所用的是多种无机盐按不同比例配制而成。熔盐蓄热：熔盐蓄热式电加热集中供热技术是一项具有自主知识产权的创新专利技术。该技术利用弃风弃光或谷电加热,通过熔盐蓄热实现全天的供热，是一种不烧煤不烧气的绿色供热技术，可实现弃风弃光的就地消纳和电力削峰填谷。项目的核心是掌握熔盐技

术。该项目的工作原理是利用弃风弃光的电能或夜间廉价的低谷电，通过熔盐电加热器将冷盐罐抽出的低温熔盐加热，携带有大量热能的高温熔盐储存在高温罐中。供热时，热盐泵将高温熔盐输送至熔盐蒸汽发生器，高温熔盐将热量传递给循环热水，从而产生蒸汽，蒸汽被送至板式热交换器，实现供暖。换热后的熔盐回流到低温罐，在下一个弃风弃光或低谷电时段经冷盐泵输送至熔盐电加热器进行蓄热，并完成一个热循环。“尽管国外已经实现了熔盐蓄热在太阳能热发电中的大规模应用，但将其用于电加热集中供热领域还未见相关公开报道，我公司提供的“熔盐储能供热”属于国际首创。设备组成：熔盐储能罐、换热器、自控系统、节能变频控制柜组成。电能熔盐蓄热在电力低谷期全负荷运行，制得所需要的全部热量。在电力高峰期，热水机组不需要运行，所需热负荷全部由储热槽来满足。此策略适于空调使用期短但热负荷量大的场合，如体育场馆、教堂、舞厅等。 3、干热岩供热和熔盐供热的优缺点比较

熔融盐在光热电站中的应用

熔融盐在光热电站中的应用在光热电站开发中，熔盐作为一种性能较好的传热、储热工作介质，已成为当前光热电站实现长时间稳定发电的重要保障。但其同时也面临着易冻堵、价格波动较大等应用障碍。熔盐储热渐成主流已经在多个实际电站项目中有应用的传统的熔盐一般由60%的硝酸钠和40%的硝酸钾混合而成，美国和西班牙的多个CSP电站都采用了这种熔盐。实践证明，配置储热系统可以使光热发电与不稳定的光伏和风电相抗衡。这样的配置也使CSP电站能够实现24小时持续供电和输出功率高度可调节的特性，也使其有能力与传统的煤电、燃气发电、核电的电力生产方式相媲美，具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争的潜力。一直以来，更多的可应用于光热发电的储热介质也在被持续研究和开发，但截至目前，还没有一种可以与熔盐相媲美。历史已经证明了熔盐在光热电站中的应用价值。2019年3月，西班牙Andasol槽式光热发电成为全球首个成功运行的，配置熔盐储热系统的商业化CSP电站。2019年，意大利阿基米德4.9MW槽式CSP电站运行，成为世界上首个使用熔融盐做传热介质，并做储热介质的光热电站。2019年7月，Torresol能源公司19.9MW的塔式光热电站Gemasolar全球范围内首次成功实现24小时持续发电，这同样归功于熔盐储热技术的应用。伴随熔盐储热技术的日渐成熟，越来越多的CSP电站开始使用熔盐技术。见下表： 121 与传统的传热介质导热油相比，熔盐的工作温度更高，而且不易燃，无污染，对环境较友好。伴随熔盐作为传热介质的研发应用，多个CSP电站也将采用熔盐作为传热工质。下表列出了使用熔盐作传热介质的CSP电站项目：表3：待完成的使用熔盐作传热介质的CSP电站项目列表熔盐的缺点在表2中也已列出，其最大的属性缺陷在于较高的凝固点，这使其较易造成集热管管路堵塞。西班牙能源环境技术中心的Jesus Fernández-Reche表示，在储热罐中，熔盐的凝固不会引起太大问题，在西班牙已运行电站的熔盐储热系统中，熔盐罐的温度每天仅下降约1摄氏度。但在传热系统中，熔盐的冻结将会造成较大风险，严重的可导致槽式电站集热管的断裂等。为克服上述缺点，全球多家单位都在进行低熔点熔盐的研制。挪威Yara国际公司、中国的北京工业大学等机构都宣称已开发出低熔点熔盐，但都尚待实际电站的运行检验。

太阳能光热发电技术研究综述

太阳能光热发电技术研究综述摘要：太阳能是一种清洁的可再生能源，充分利用太阳能进行发电发热是我国能源企业正在研究和使用的有效方式，这种方式有助于提高太阳能的利用率，有助于减少不必要的自然环境污染和破坏，有助于新能源的开拓，是我国逐步实现节能减排的有效体现，也符合我国低碳经济的发展要求，欧美一些发达国家已经开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术，并相继建立了不同型式的示范装置。本文首先对太阳能光热发电系统进行了介绍，分析了国内外太阳能发电的现状，指出了太阳能发电的技术发展趋势和研究方向。关键词：太阳能；光热发电；发电技术引言目前，我国由于工业规模扩大和粗放经营导致了严重环境污染和破坏，因此开发清洁能源是有效解决这一问题的重要途径，目前，世界各国纷纷将目光投向太阳能的开发和应用，这也是全球经济的低碳化发展方向。太阳能作为一种清洁的可再生能源，是未来的理想能源之一，是人类最可靠、最安全、最绿色、最持久的替代能源。目前太阳能光伏发电被炒得如火如荼，而太阳能光热发电技术却少为人知，在太阳能光伏发电遭遇瓶颈的今天，太阳能光热发电逐渐被人们重视起来。一、太阳能光热发电系统简介 1、太阳能发电系统的分类目前，太阳能发电技术分为两种，一种是太阳能光伏发电，一种就是本文提到的太阳能光热发电。太阳能光热发电技术又分为槽式太阳能光热发电、塔式太阳能光热发电、碟式太阳能光热发电。目前槽式和塔式太阳能光热发电技术已经投入使用，但是碟式发电系统还处于实验和示范状态。 2、槽式太阳能光热发电系统简介这种太阳能光热发电系统主要是利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能产生的热量进行发电，是一种分散型系统。这一系统的机构由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置构成。槽式抛物面将太阳光线聚集在一条线上，并在这条线上的重要位置安装集热器，进而吸收太阳的能量，之后将众多的槽式聚光器串联或并联形成集热器的排列结构。一般太阳能发电系统采用的是双回路的设计，集热油的回路与动力蒸汽的回路是分开的，通过换热器交换热量，使用导热油作为热，低温的导热油从油罐泵进入槽式太阳能集热场，被加热到391℃，之后经过再热器、过热器、蒸发器、预热器四个装置，将收集的能量交换给动力回路中的蒸汽，进而产生热量极高的蒸汽，进入汽轮机中做功，然后产生电能。如果太阳能供应不足，这时就可以利用辅助加热器，如锅炉进行加热，提高导热油的热量，进而实现该系统的正常运行，保证该系统连续作业，持续的产生电能。因为槽式聚光器的集热温度不高，使得槽式太阳能光热发电系统中动力系统的热能转化为功的效率不高，一般不到40%，因此，残春依靠抛物槽式太阳能光热发电成本较高。 3、塔式太阳能光热发电系统塔式太阳能光热发电系统是一种集中式发电系统，主要利用定日镜将太阳光聚焦在中心的吸热器上，太阳的辐射能量会转变为热能，之后传递给热力循环工质，驱动汽轮做功进而实现发电。这一太阳能发电系统可以分为熔盐系统、空气

储能产业发展的几大技术方向

储能产业发展的几大技术方向发表于：2018-06-01 09:32:58 来源：计鹏新能源作者：贾婧目前全球和中国储能累计装机中，抽水蓄能最高，占比超过90%，熔融盐储热第二，电化学储能排名第三;从发展速度来看，电化学增长较快，截至2016 年底，全球电化学储能装机规模达1756.5MW，近 5 年复合增长率27.5%，其中以锂离子电池累计规模最大，超过50%以上。

电化学储能具有设备机动性好、响应速度快、能量密度高和循环效率高等优势，是当前储能产业发展和研究的热点，主要应用在电网辅助服务、可再生能源并网、电力输配、分布式发电及微网领域。从我国已投运的电化学储能项目来看，分布式发电及微网领域的装机规模最大，其余依次为可再生能源并网领域、电力辅助服务领域和电力输配领域。从技术方向来分类，主流电化学储能技术包括先进铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池等。传统铅酸蓄电池凭借其安全可靠、容量大、性价比高等优点，在储能领域仍具有稳固的地位。特别近年来，以铅炭电池为代表的新兴铅酸技术的出现，大大弥补了传统铅酸电池比能量低、寿命短等缺点，使其在大规模储能领域的应用成为可能。锂离子电池由正负电极、隔膜、电解液组成，具有能量密度大、工作温度范围宽、无记忆效应、可快速充放电、环境友好等诸多优点，目前在国内已广泛应用于各类电子产品、新能源车和电化学储能等领域。特别受下游新能源车动力电池需求增长拉动，产业规模和技术发展加速，技术和产业链正在进一步成熟。液流电池具有充放电性能好、循环寿命长的特点，适合大规模储能应用。目前较为成熟的液流电池体系有全钒、锌溴、铬铁、多硫化钠-溴等双液体系，目前应用和研究最广的为全钒液流电池，但由于成本过高、体积密度低等原因，产业还处于起步阶段。锌溴、铬铁、多硫化钠等电池的技术或被垄断、或处于研发阶段，未能实现产业化。钠硫电池以单质硫和金属钠为正负极，β-氧化铝陶瓷为电解质和隔膜，其工作温度在300-350 摄氏度之间，具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长、成本相对低等优点，其规模约占全球电化学储能总装机量的30-40%，仅次于锂离子电池。但由于技术垄断，目前在国内无法大规模推广。从技术成熟度、经济性、安全环保性等来看，锂电池是我国发展较快、有望率先带动储能商业化的电化学储能技术。

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。

写给储能投资人：这些数据应该细看

写给储能投资人：这些数据应该细看 5月22-24日，中关村储能产业技术联盟（简称“CNESA”）举办了它的第6届年度盛会“储能国际峰会暨展览会2017”，并在会上发布了2017年版的《储能产业研究白皮书》。在白皮书前言里，CNESA 用“波澜不惊、春和景明”概括了当前中国储能行业的发展现状，比去年的“水面初平云脚低”所描绘的早春状态，有了更加喜人的发展态势。如果说政策和产业的发展是相互促进的过程，今年3月份，我国首个直接指导储能产业发展的综合性政策——《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》征求意见稿中，已经将当前业界最关心的补偿以及市场价格机制提上了议程，包括可再生能源场站中储能的补偿机制、储能参与辅助服务市场及容量市场的补偿机制以及支持用户侧储能通过市场化方式参与电能交易或辅助服务的政策，并鼓励多元化储能在横纵向互联互补的综合能源体系中体现多种价值，储能的商业化前景跃然纸上。国家能源局能源节约和科技装备司副司长修炳林在此次峰会上还称，该指导意见已经完成意见征求过程，目前正在进行修改完善，并争取尽快发布。该意见征求稿同时还明确了几类具有产业化潜力的储能技术方向，提出针对不同应用场景和需求，要开发分别适用于长时间大容量、短时间大容量、分布式以及高功率等模式应用的储能技术装备。

展开剩余82% 而在此次CNESA公布的白皮书里，一些数据也印证了行业引导政策。分布式和微网储能增长最强劲白皮书显示，2016年中国新增投运储能项目中，用户侧（即分布式发电及微网领域）的装机规模增速最大，为727%（超7倍），与全球的698%（近7倍）的节奏基本保持一致。我国用户侧储能的市场驱动力多来自工商业领域的电费节省以及在弱电地区与新能源组合对昂贵的柴油发电的替代。不同于国外，发达国家的居民电价普遍高于工商业电价，因此居民应用是发达国家的“光伏+储能”方案的应用主流。阳光三星成为了2016年中国储能企业中最突出的一位，新增装机规模最大，同时代表了一种市场（阳光电源逆变器）和技术（三星SDI电池）优势互补的企业合资典范。早在2002年国家“送电到乡”工程中，阳光电源上万套光伏控制逆变一体机就应用于西北、西南区无电区。而类似的规律还表现在，国内的光伏企业依托海外光伏营销渠道优势积极进入德国、澳大利亚等国家的户用光储和分布式微网等用户侧市场，例如全球光伏电站装机规模第二的协鑫就成立了自己的储能公司，并提出了在用户侧“光伏+储能+运维”的一体化发展模式。多位专家在此次峰会上表示，借助“一带一路”的历史性机遇，通过参与到电力基础设施落后国家或地区的供电可靠性改善过程中，我国的光储企业在全球市场中的地位将更值得期待。铅炭电池储能或将率先实现大规模盈利因为经济性

太阳能光热发电几种创新型储热技术简述

太阳能光热发电几种创新型储热技术光热电站相比光伏电站的核心优势即在于光热电站可配置储热系统，与传统的火力发电厂一样，生产出电网友好型的可调度电力，满足连续的用电需求。目前，商业化光热发电项目的储能市场仍然以二元熔盐为工质的熔盐储能技术为主流，但其凝固点过高，易冻堵管道的缺陷也饱受诟病。 2016年下半年接连发生的美国新月沙丘电站熔盐罐熔盐泄露事故以及西班牙Gemasolar光热电站熔盐热罐损毁事故，均造成了熔盐罐维修费用及售电收入方面的巨大损失，熔盐储热系统的安全性、可靠性再次受到行业关注。那么，有没有一种更先进的储热技术，可替代传统的熔盐储热技术进而成为主流？近年来，创新型储能技术层出不穷，尽管其大多停留在实验室或小型示范阶段，在理论层面已证明了其发展潜力，但其商业化价值仍尚待发掘。 1. 挪威Energy Nest公司新型固态混凝土储能技术挪威科技公司Energy Nest与德国Heidelberg水泥公司（德国跨国建材公司，全球四大水泥生产商之一）展开合作，耗时五年半研发出一种全新的特殊混凝土HEATCRETE储能技术。HEATCRETE混凝土经国际权威独立第三方实验室测试，具有高比热容和高热导率的特性。与之前最为先进的混凝土储能系统相比，HEATCRETE系统的导热系数提高了70%，比热容值提高了15%，这对电站的热力性能和传热介质来说意义重大。该公司表示，其HEATCRETE混凝土储能系统能使整个光

热电站的成本下降10%，针对熔盐储能系统则能节约60%的成本。HEATCRETE混凝土储能技术还能应用于风电和生产高温设备的工厂，但光热电站是该公司的主要目标市场。 2. 麻省理工学院新型液态金属储能技术 2014年9月，麻省理工学院的研究人员公开一种新型全液态金属电池储能系统。该液态金属储能系统内部没有使用任何固体材料制作，全部的储能元件也都采用融化的液体来制作。该系统造价低廉，且使用寿命较长。研究团队称该储能系统可使风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。 3. 瑞典查尔姆斯大学新型含碳化学液体高效储能 2017年3月，瑞典查尔姆斯理工大学研究者成功验证了以一种含碳化学液体作为介质，来高效存储太阳能的新型储能技术的可行性。通过这种化学液体，能够实现能量的自由传输以及随时释放。值得一提的是，该化学液体释放能量时，几乎可以实现能量的零损耗。研究小组将这个过程叫做“分子式太阳能储热系统”。目前，此项新技术已成功登上《能源与环境科学》（英国皇家化学院发行的学术期刊）的封面。

太阳能光热发电特点、类型与前景分析

太阳能光热发电特点、类型与前景分析发表时间：2017-12-01T09:58:43.030Z 来源：《电力设备》2017年第22期作者：杨阳 [导读] 摘要：太阳能光热发电虽在我国起步较晚，但随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业呈迅猛发展的趋势。（全球能源互联网集团有限公司北京 100031）摘要：太阳能光热发电虽在我国起步较晚，但随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业呈迅猛发展的趋势。作为一种新型的能源开发利用模式，光热发电极有可能发展为新的投资热点。本文介绍了太阳能光热发电的特点，分析了光热发电系统的主要类型，探讨了光热发电的前景。关键词：太阳能；光热发电；应用前景引言随着全球气候温升变化、自然灾害频繁发生，环境污染和能源利用问题成为制约世界经济发展的关键因素。当前中国经济社会发展过程中同样面临能源问题的严峻挑战，电能作为经济发展的基础动力，其经济性与合理性影响着全社会的发展。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，据统计，全世界每年的能源消耗量仅为太阳40分钟内照射到地球上所释放的能量。太阳能光热发电逐渐成为当今能源利用的一个新热潮。一、光热发电的特点太阳能光热发电是通过聚集太阳辐射的能量，将热能转变成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电，这种发电方式叫做聚光式发电。美国从1984就已经开始利用太阳能光热进行发电，后来由于石化能源的价格下跌，美国取消了该方面的项目支持，直到2006年，随着能源危机的爆发，发达国家开始大面积的规划和建设光热发电项目。（1）光热发电是通过“光--热--功”的转化过程实现发电的一种技术。光热发电在原理上和传统的化石燃料电站类似，两者最大的区别在于输入的能源不同。光热发电利用的能源为太阳能，通过聚光器将低密度的太阳能聚集成高密度的能量，经由传热介质将太阳能转化为热能，通过热力循环做功实现到电能的转换。（2）太阳能光热发电从其发电原理上来看，是一种绿色能源的绿色利用方式，且太阳能资源是世界上分布最广泛的、取之不尽、用之不竭的可再生能源。从这个意义上看，太阳能光热发电技术的发展对于人类经济社会可持续发展具有重要意义。二、光热发电系统主要类型 1、槽式发电系统所谓槽式太阳能光热发电系统，其全称为槽式抛物面反射镜太阳能光热发电系统，其主要是把若干个槽型抛物面聚光集热器实施串并联形式的排列，通过太阳能来针对热管当中的工质进行加热，使得内部生成高温蒸汽，以此来推动汽轮发电机组来实现发电的功能。槽式太阳能聚光系统的聚光比通常在10～100之间，其以油为导热流体（工质）的聚热温度最高能够到达400℃，而以混合硝酸盐（工质）为导热流体最高能使集热温度达到550℃。相对来说，后者的发电效率较高[2]。除此之外，因为太阳光照存在时间不均匀的特征，这就需要应用其他措施或是构建蓄热系统来进行有效的补充。 2、线性菲涅耳反射器系统最近几年以来，线性菲涅耳反射器系统开始逐渐兴起，这种系统主要是从最早的槽式太阳能发电系统不断改进优化后研发的。线性菲涅耳反射聚光器主要包括跟踪装置、反射镜场以及接收器这三个部分。所谓主反射镜场，主要是依靠若干个平面镜条共同组成的一种平面镜阵列，平面镜自身的转动轴（长轴）处在相同的平面中，通过跟踪装置的设定，使得平面镜能够绕着转动轴转动，达成跟随太阳转动的目的。当平面镜接受的发射光聚集在接收器的受光口以后，接收器则主要接受主反射镜当中的反射光，通过针对吸收钢管流动工质进行加热，就能够将光热转化成热能。线性菲涅耳反射器系统主要是利用菲涅耳结构当中的聚光镜来代替传统的抛物面镜，而其结构当中的集热管也具备二次反射的作用，聚光效率能够达到常规抛物面型集热器的3倍左右，而建设费用则能够减少一半。 3、塔式发电系统塔式太阳能光热发电系统主要包括发电系统、主控系统、蓄热槽、接收器以及定日镜群这几个结构。通过在地面上建设一定数量的定日镜（自动跟踪太阳进行转动的球面镜群），而在这个定日镜群当中选择合适的位置构建一座高塔，在高塔的定点位置建设接收器，下面的定日镜群能够让太阳光汇聚成点状，集中照射到锅炉上面，能够让接收器当中的传热介质到达对应的温度，同时利用管道传递到地面的蒸汽发生器，生成高温蒸汽，最终实现发电的目的。相较于槽式太阳能发电系统而言，塔式太阳能发电系统的聚光比要更高，一般为300～1500之间，而运行温度也达到了1000～1500℃之间。塔式太阳能发电系统当中，接收器是至关重要的部分，依照导热介质的类型，现在主要包含空腔型与外部受光型。 4、碟式发电系统碟式太阳能光热发电系统又可以称为盘式太阳能发电系统，属于世界上最早开发的太阳能动力系统。其主要是由若干个镜子共同组成的抛物面反射镜构成，通过接收在抛物面当中的焦点，具有非常高的聚光比，通常都能够达到3000以上，在焦点位置生成的温度非常高，通常可以达到750～1500℃之间，所以碟式太阳能发电系统具有非常高的热机效率。最近几年以来，碟式太阳能发电系统的发展主要集中在开发单位功率质量比更小的空间电源。三、光热发电的前景太阳能光热发电比光伏发电、风力发电更加有助于电网的稳定；并且避免了光伏发电中成本较大的硅晶光电转换过程，降低了成本，免除了污染，将作为新能源开发利用的主要角色。我国的太阳能资源非常丰富，特别是西部与北部地区，广阔的土地及丰富的太阳能资源能够适合光热发电大范围发展的需求。太阳能光热发电产业的未来发展可从两方面阐述，一方面是建立配置储能装置的大型光热电站和建立光热与天然气联合型电站等，另一方面采取光热发电的分区布置式应用，包含在海岛、偏僻地区运用光热发电促成供电、供热以及海水淡化，在具备工业用热所需领域推广建立光热热电联合产业等。结语太阳能光热发电拥有广阔的发展前景，应加大对太阳能光热发电相关技术的研究，并在太阳能较为丰富的地区重点展开光热发电产

水导热油熔盐储能介质对比

我国北方广大城镇地区采暖季采用分散燃煤小锅炉、小火炉采暖，造成严重的冬季空气污染，另一方面，这些地区的可再生能源却由于消纳不足，面临着严重的“弃风弃光问题”，因此利用可再生能源开展北方地区电储热供暖具有重要的意义。北方地区能否顺利推广电储热供暖项目，电采暖项目能否被供热市场接受，最关键的问题就是电储热采暖项目的经济性，本文从电储热供暖项目的投资成本，运行费用入手，针对当前的电价政策，供热价格，分析电储热供暖项目的经济可行性和存在的问题，并给出促进电储热供暖发展的建议。 2、电储热技术

电储热供暖项目是利用电网中的过剩可再生能源，或低谷电价时的电能，通过电加热设备，将电能转化为热能，存储在储热设备中，当需要对外供热时，将存储的热能通过换热器释放，转化为热风、热水、蒸汽等形式对外输出，可满足民用供暖需求，也能够满足工业用热，如下图1所示。图：电储热供暖项目示意图根据储热设备的载热材料不同，储热技术主要可分为水储热，固体储热和熔盐储热。 (1)水储热技术就是将热能以热水的形式存储起来，根据存储热水的温度和压力，水储热又可分为常压储热和承压储热;常压储热的温度利用范围一般在35℃~85℃，特点是储热设备投资成本低，无需换热设备，适用于对供热温度要求不高的民用采暖领域，缺点是储能密度小，占地面积大;承压水储热的温度一般在120℃~150℃，优点是储能密度提高，可对外提供蒸汽供热，主要问题是需要承压容器，存在一定安全风险，设备成本较高。下图2是丹麦Aved?re热电厂用于满足地区供热的热水储能罐，容积为2x24,000m3，储热温度为120℃，热水压力10bar。

剖析｜熔盐储热与锂离子电池储能成本对比

剖析｜熔盐储热与锂离子电池储能成本对比于多份德语资料，计算方式为总资本支出除以一个工作周期内的总储电量或热量，其中锂电池储能项目的成本还包含了空调和防火措施等基础设施的投资成本。如上表，BVES 方面表示，需要注意的是，无论是直接换热还是间接换热，根据温差和运行方式的不同，具体成本也会有所差别，因此，资料提供的成本数据范围在25-70 欧元/kWhth 之间。而使用大型锂电池的六个示范系统(由能源供应商STEAG 建造)的储电成本则高达833 欧元/kWhel。按照上表数据，熔盐储能的成本相比锂电池储电成本具有明显优势。兼任德国Enolcon 和Storasol 两家公司【Enolcon 公司是一家工程咨询公司，专门为传统电站各可再生能源设施开发商提供项目融资和评估支持服务;Storasol 公司则创建于2013 年，依托Enolcon 公司开发的技术设计高温储热系统。】总经理的Günter Schneider 博士对上述数据表示赞同。 Schneider 认为，成本对比一直是一个很棘手的问题，因为它们很大程度上取决于基础计算需要涉及哪些设备，如风扇、换热器、泵等。假如初始成本相同，当温度可以影响储热容量的大小时，每千瓦时热的成本还取决于储存温度。比如，当储热温度达到550℃时，储热容量约为440℃时的两倍，因而每千瓦时热的储能成本可削减一半。 Schneider 同时指出，技术创新正在使储热成本得到进一步下降。例如，Storasol 公司的新型模块化技术可实现600℃以上的储热温度，该技术使用砂砾或碎石储热，使用室外空气传热。创新型的固态储热介质按床型排列，可实现快速储热和释热。巨大的表面积可降低空气流速，使得整个运行系统的压力损失最小化。通过测算，采用该技术储热成本可降低到15~25 欧

太阳能光热光电综合利用

太阳能光热光电综合利用倪明江,骆仲泱,寿春晖,王涛,赵佳飞,岑可法 (浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州 310027) 摘要:太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、分光、热电联用等技术集成,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用,可极大地提高太阳能的利用效率,降低成本,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述,分析了聚光PV/T系统以及与建筑一体化设计的P V/T系统的未来发展方向。最后,结合各类太阳能利用系统的特点,比较分析了各种光热光电技术存在的问题,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。关键词:太阳能利用技术;热发电;聚光热电联用;光热光电综合利用中图分类号:T K513 文献标识码:A 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50676082) 1 引言传统化石能源的大量使用,不仅造成了化石能源本身的短缺,也给世界环境带来了极大的危害,给人类生存空间造成了严重威胁。寻求可再生能源的高效清洁利用成了目前人类面临的共同问题[1,2]。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨大能量,被普遍认为是理想的新能源。太阳辐射到达地球表面的能量高达4 1015MW,相当于每年3.6 105亿t标准煤,约为全球能耗的2000倍。太阳能可以免费使用,又不需要运输,对环境无任何污染。在传统化石能源储备减少、价格快速上升,在温室气体排放引发的气候环境问题愈来愈显著的今天,太阳能作为可再生能源和新能源的代表,得到越来越多的关注,太阳能的利用、太阳能材料及相关技术的开发在世界范围内引起了重视[3~5]。我国太阳能资源丰富,辐射总量约3.3 103 ~8.4 106kJ/(m2a),全国2/3以上地区年日照时数大于2000h[6]。太阳能的有效利用,对缓解我国能源问题、减少CO2排放、保护生态环境都有着重大意义。 2 太阳能利用技术概况目前利用太阳能的方法,主要有:太阳能集热利用、热力发电、光伏发电、光利用、海水淡化、建筑一体化技术、制氢、干燥技术等。其中太阳能集热利用技术以及太阳能光伏技术已经得到了长足发展。而以现今的发展趋势来看,太阳能热力发电和光伏发电将是世界各国在太阳能利用领域研究的新重点。 2.1 热利用太阳能热利用方面,中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产、应用和出口的国家。2007年,集热器总保有量约为10800万m2。热利用形式多样,包括了太阳能热水器、太阳能空调、太阳能干燥和太阳能海水淡化等。 (1)太阳能热水器太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。其基本原理是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供生产和生活利用。我国是世界上最大的太阳能热水器制造中心,由我国生产的集热器推广面积约占世界的76%。随着太阳能热水器的发展,出现了闷晒式、平板式、玻璃真空管式和热管真空管式等多种应用形式。太阳能热水器以其经济、节能、环保等优点,备受世人瞩目。太阳能热水器在国内市场得到了迅速推广。目前城市太阳能热水器的平均普及率约为15%,部分地区达到31%~60%。随着太阳能热水器关键技术的不断突破,该技术已广泛运用于家庭、宾馆、学校、部队和医院等供淋浴、洗漱及其它需用热水的场所。 (2)太阳能空调太阳能空调以太阳能作为制冷空调的热源,利用太阳辐射产生中高温蒸气(热水),进而驱动制冷机工作。太阳能制冷首先通过集热器收集太 ! 1 !