塔式太阳能热发电站工作原理

2塔式太阳能热发电系统就是在空旷得地面上建立一高大得中央吸收塔,塔顶上安装固定一个吸收器,塔得周围安装一定数量得定日镜,通过定日镜将太阳光聚集到塔顶得接收器得腔体内产生高温,再将通过吸收器得工质加热并产生高温蒸汽,推动汽轮机进行发电。

3图示可以说为塔式太阳能热发电系统工作流程示意图。

对各个部件进行说明。

冷凝器:发电厂要用许多冷凝器使汽轮机排出得蒸汽得到冷凝,变成水，重新参加循环。

不同颜色得线条表示不同温度得工质。

4在大面积聚光方法中,与槽式聚光方式相比,塔式聚光有以下优点:1)槽式得聚光比小,一般在５0左右,为维持高温时得运行效率,必须使用真空管作为吸热器件。

而塔式得聚光比大,一般可以达3００到150０,因此可以使用非真空得吸热器进行光热转换,热转换部分寿命优于依赖于真空技术得槽式聚光技术。

2) 由于有大焦比,塔得吸热器可以在５０0℃到1５00℃得温度范围内运行,对提高发电效率有很大得潜力。

而槽式得工作温度一般在400℃以内，限制了发电透平部分得热电转换效率。

接收器散热面积相对较小,因而可得到较高得光热转换效率。

５.塔式太阳能热发电系统得组成按照供能得不同主要由定日镜系统、吸热与热能传递系统(热交换系统) 、发电系统3部分组成。

定日镜场系统实现对太阳得实时跟踪,并将太阳光反射到吸热器。

位于高塔上得吸热器吸收由定日镜系统反射来得高热流密度辐射能,并将其转化为工作流体得高温热能。

高温工作流体通过管道传递到位于地面得蒸汽发生器,产生高压过热蒸汽，推动常规汽轮机发电。

由于太阳能得间隙性，必须由蓄热器提供足够得热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能得不足,否则发电系统将无法正常工作。

６大汉兆瓦级太阳能塔式热发电站由集热岛、热能储存岛与常规岛构成。

集热岛包括定日镜场、吸热器系统与吸热塔。

吸热器为过热型腔式吸热器,吸热塔高１18 m,过热型腔式吸热器安装在吸热塔9２m 标高处。

热能储存岛由高温子系统、低温子系统组成,高温蓄热工质为导热油。

低温子系统就是1 个100 ｍ3得饱与蒸汽蓄热器,工质为饱与水蒸气。

常规岛由1 台8、4 t/h 得燃油辅助锅炉与1、5 兆瓦得汽轮发电机组构成。

ﻩ热力循环过程包括两个方面：ﻩ1、蒸汽得循环ﻩ2、蓄热系统得循环７双级蓄热流程结构为解决太阳能得不连续得问题，蓄热储能成为太阳能热发电系统中得关键技术之一。

采用了双级蓄热流程结构,即将收集到得太阳能根据能量品位进行分级存储,高温能量由高温蓄热器存储,中温部分由低温蓄热器存储;蓄存能量释放时,高温蓄热器用于蒸汽得过热过程,而低温蓄热器用于蒸汽得发生过程,两者相互独立。

双级蓄热得优势主要有:①蓄热工质选择更加合理,高温蓄热器可以选择熔盐、矿物油、混凝土等作为蓄热工质,低温蓄热器可以选择中温相变材料或高压饱与水作为蓄热工质。

双级蓄热理念得提出可以大幅减小熔盐等价格昂贵得蓄热工质得使用量,同时减小了高温蓄热装置得容积，使得蓄热子系统得投资大幅度降低;②高、低温蓄热器功能独立，两个蓄热器工作条件稳定,避免了单一蓄热器中蓄热与放热过程中复杂得控制环节；③技术风险小,高温蓄热器得热容量仅为低温蓄热器热容量得20%左右，在我国熔盐蓄热技术还不成熟得条件下,可以大幅降低蓄热技术给系统带来得风险,同时促进我国熔盐蓄热技术得研究与应用。

(2)双运行模式太阳能吸热器就是塔式太阳能热发电系统中得另一个关键技术。

在塔式太阳能热发电新系统中，以水蒸汽为吸热工质,且聚光集热子系统、蓄热子系统与蒸汽动力子系统可以采用解耦与耦合得双运行模式。

即在太阳辐射强度高时,吸热器生产高压过热蒸汽,一部分直接驱动汽轮机,富余部分进入高、低温蓄热器中进行蓄热;当太阳能辐射强度低或没有太阳能时,蓄热子系统启动,同时产生蒸汽进入汽轮机做功,以延长汽轮机高效运行时间,提高发电效率。

双运行模式不仅提高了系统对太阳能不连续、不稳定得适应性,更为今后太阳能热发电提高效率、降低发电得成本奠定了宽广得基础。

(3)多冗余得过热蒸汽供应保障体系本节提出得三个方案均采用三重过热蒸汽供应保障系统，即太阳能吸热器直接供应过热蒸汽、高温蓄热器产生过热蒸汽供应与辅助锅炉提供过热蒸汽。

多冗余得过热蒸汽供应保障体系不仅为本示范电站得安全运行提供可靠保证,也为今后开拓多能源(太阳能与其她能源）互补系统得探索提供可行途径。

9 接下来给大家讲解对于我们塔式太阳能热发电系统来说,所有可能得工作模式。

首先就是通过一个系统流程图,把所有可能得工作模式集中在一起简单介绍一下。

其次通过系统图,给大家详细讲解。

在系统流程图中,塔式太阳能热发电系统包括吸热器、辅助锅炉、储能系统与汽轮发电机。

还包括各个子系统间得连线，箭头方向表示工质得流向。

模式1:10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，就是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联得排列,聚焦太阳直射光,加热真空集热管里面得工质，产生高温,再通过换热设备加热水产生高温高压得蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。

3个图片,从局部到整体,描绘了从单个槽型抛物面聚光集热器，到槽型抛物面聚光集热器得镜场，最后到整个槽式太阳能热发电站得情况。

1１接下来用一个３D得模型来说明槽式太阳能热发电站得构成。

ﻩ按条目分别说明。

12类似于塔式太阳能热发电站系统组成得分类,将槽式太阳能热发电站分为３个部分。

ﻩ１,集热器镜场部分：单个槽式太阳能聚光集热器得结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。

多个槽式太阳能聚光集热器经过串并联之后,构成镜场。

热传输与交换系统包括连接镜场槽式聚光集热器得管道。

根据不同得导热液,槽式集热器把导热液加热到至４0０度左右。

由于槽式太阳能热发电系统得热传输管道特别长,为减小热量损失，管道外要有保温材料、管道要尽量短;长长得管路需液传输来推动导热液得循环,要设法减小导热液泵功率,这些都就是重要得技术。

导热液可用苯醚混合液、加压水混合液、导热油等液体,传热方式可直接传热也可采用相变传热。

传热液通过热交换器把水加热成300度左右得蒸汽，水蒸气去推动蒸汽轮机旋转带动发电机发出电来,热交换器有板式、管式等多种结构,这里就不介绍了。

可能云彩会挡住阳光，为保证系统稳定运行,在系统中要有储热装置，一般有高温储热罐与低温储热罐等。

对于低温会冻结得导热液,必须有辅助加热器维持导热液温度避免冻结。

若需要在太阳能不足时也能供电,就要在系统上并联天然气锅炉，保证汽轮机正常运行。

最后一个部分:发电子系统部分从热交换器输出得过热蒸汽送往蒸汽轮机发电,从蒸汽轮机排出得水经冷凝器转为水,再由给水泵送往热交换器，再次产生蒸汽推动蒸汽轮机。

发电机发出得电经变压器转换成高压电输送到电网。

1３槽式太阳能聚光集热器得结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。

反射镜一般由玻璃制造,背面镀银并涂保护层,也可用反光铝板制造反射镜，反射镜安装在反光镜托架上。

槽型抛物面反射镜将入射太阳光聚焦到焦点得一条线上,在该条线上装有接收器得集热管。

集热管内有吸热管，用来吸收太阳光,加热内部得传热液体,一般用不锈钢制作，外有黑色吸热涂层。

为了减小热量散发,集热管外层装有玻璃套管,在玻璃套管与吸热管间有空隙并抽真空。

集热管通过接收器支架与反射镜固定在一起构成槽式集热器,反光镜托架上有与集热管平行得轴，集热器通该轴安装在集热器支架上,可绕轴旋转。

１4聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成,成像聚光太阳能集热器通过聚光器将太阳辐射聚焦在接收器上形成焦点(或焦线),以获得高强度太阳能。

由抛物线沿轴线旋转形成得面称为旋转抛物面,由抛物线向纵向延伸形成得面称为抛物柱面（槽式抛物面),在工业应用中称槽式聚光镜。

在凹面覆上反光层就构成抛物面聚光器。

根据光学原理,与抛物镜面轴线平行得光将会聚到焦点上，焦点在镜面得轴线上,见下图（ａ)。

把接收器安装在反射镜得焦点上,当太阳光与镜面轴线平行时,反射得光辐射全部会聚到接收器、槽式聚光镜反射得光线就是会聚到一条线(带)上，故集热器得接收器就是长条形得。

一般由管状得接收器安装在柱状抛物面得焦线上组成。

槽式聚光集热器得聚光比范围约20至80,最高聚热温度约3０0度至400度。

1５由分类得知,槽式太阳能热发电技术分为中温技术、高温技术与DSG直接蒸汽技术。

不同得温度需要不同得集热器。

ﻩ从两种集热器类型得比较,可以得到结论:真空集热管各方面参数都高于非真空集热器。

但就是,价格问题限制了真空集热器得推广。

16集热器：针对国内平板集热器与国外得技术与质量得差距,应采取以下措施提高平板集热器得性能与质量:1)研究开发适用于平板太阳能集热器得选择性涂层,涂层应具有高吸收率、低红外发射率、优异得耐热耐湿耐候性能与适宜得加工成本;２)广泛采用低铁高透过率盖板玻璃。

目前已有多个玻璃厂家开始生产适用于太阳能集热器得低铁玻璃，国内外玻璃质量差距越来越小;3)重视集热器得优化设计,改善制造工艺,保证结构得严密性,减小集热器得散热损失;４)选用钢化玻璃作为集热器盖板,提高集热器部件质量，采用优化结构设计,确保集热器可以经受防冰雹、淋雨、空晒、耐压、热冲击等性能试验，提高集热器寿命,减少系统维护费用；5)跟踪国外平板集热器先进技术与工艺,开发新型平板集热器太阳能系统,提高平板集热器市场占有率反射板：选择高反射率得涂层,反射板得强度问题。

支架:单个得槽型抛物面聚光集热器大小达到10０＊６米左右,大整体镜面,风阻很大，因此国外现有得槽式太阳能热发电系统一般应用于无风或微风得荒漠地区,与我国北方多风甚至大风得气候条件有很大差异，在我国应用必须要改变或加强反射镜得支撑结构以增加槽式系统得抗风性能,这样必然导致初投资成本与热发电成本在目前国外2８９0美元／kW与１７美分／ｋｗh得水平上大幅上扬。