太阳能热发电技术进展及SolarPACES介绍 ----Christoph Richter
太阳能光热发电技术的发展与太阳能电池效率提升
太阳能光热发电技术的发展与太阳能电池效率提升太阳能作为一种清洁、可再生的能源，近年来备受关注。
其中，太阳能光热发电技术和太阳能电池效率的提升，正在推动太阳能产业的发展和应用。
本文将深入探讨这两方面的发展趋势和现状。
首先，太阳能光热发电技术通过利用太阳光将水加热为蒸汽，再通过蒸汽驱动涡轮发电机产生电能。
在此过程中，光热集热器起到关键的作用。
过去的光热发电技术主要采用平面集热器，但其效率受限于光热转换的热量损失。
随着技术的进步，聚光式光热发电技术逐渐兴起。
聚光式光热发电技术利用聚光器将阳光聚焦到高效率的太阳能吸收体上，如反射镜、透镜等。
这样一来，可以大大提高光热转换的效率。
同时，利用热储存技术，可以将过剩的热能储存起来，在夜间或低光照条件下继续发电，提高了光热发电系统的稳定性和可靠性。
另一方面，太阳能电池效率的提升也是太阳能发电领域关注的焦点。
太阳能电池是将太阳能直接转化为电能的装置。
目前常见的太阳能电池主要有硅晶体电池、薄膜电池和多结电池等。
其中，硅晶体电池是应用最广泛且成本较低的一种。
传统的硅晶体电池效率在20%左右，但随着工艺和材料的不断改进，高效率太阳能电池逐渐出现。
例如，单晶硅太阳能电池通过提高硅的纯度和晶格质量，可以达到的效率已经超过了25%。
此外，钙钛矿太阳能电池、多结太阳能电池等也成为了目前的研究热点。
针对太阳能电池效率提升的另一个方向是光电子转换效率的提高。
光电子转换效率是指太阳能光子到电子能量转换的效率。
目前，单晶硅太阳能电池的光电子转换效率已经接近极限，因此研究者们开始关注新型材料和结构的开发，以提高光电子转换效率。
多年的研究表明，钙钛矿材料具有很高的光电子转换效率潜力。
近年来，钙钛矿太阳能电池的效率大幅提升，已经接近传统硅太阳能电池。
与传统硅太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有成本低、制造过程简单等优势。
然而，钙钛矿太阳能电池还面临着稳定性和寿命等问题，尚需进一步研究解决。
除了钙钛矿材料，有机太阳能电池也是另一个备受关注的领域。
太阳能发电技术的进展
太阳能发电技术的进展太阳能作为一种久经考验的清洁能源，一直以来备受关注。
随着技术的不断发展，太阳能发电技术也在不断进步。
本文将从太阳能发电技术的历史、发电原理以及新兴技术等多个方面来讨论太阳能发电技术的进展。
一、太阳能发电技术的历史早在公元前七世纪，希腊人就利用太阳能为领航员提供导航信息，其中就包括太阳高度和方位。
但是，真正意义上的利用太阳能发电，却要追溯到19世纪。
在19世纪初，法国科学家贝克勒耳发现，当金属条被照射时，金属条会释放电子，也就是产生电流。
这种现象被称为光电效应。
这启示科学家们太阳能可以被转化为电能。
接下来数十年，太阳能发电技术一直在不断发展。
20世纪初，人们开始在实验室中使用有机半导体光电池制造太阳能电池。
50年代，硅光电池首次被成功制造出来，成为第一批太阳能电池。
之后，太阳能技术得到了广泛应用，成为一种清洁、可靠、环保的能源形式。
二、太阳能发电原理太阳能发电就是将太阳辐射能转化为电能。
太阳辐射能来自太阳，主要有紫外线、可见光线和红外线。
太阳能可以被称为最为丰富的能源之一，每秒钟就有120亿吨的太阳辐射通过地球大气层到达地球上。
太阳能电池通过吸收这些太阳能辐射，产生电荷分离，从而发电。
太阳能电池的核心是半导体材料。
当光线照射在半导体材料上时，会产生电子-空穴对（电荷对），从而引起电流的产生。
太阳能电池通常由多个太阳能电池组成，通过串联或并联的方式组成太阳能电池板。
三、太阳能发电技术的进展1.太阳能电池技术太阳能电池的效率越高，输出的电量也越高。
难点在于提高太阳能电池的效率。
近年来，随着先进的材料科学、制造技术以及计算机仿真技术的发展，太阳能电池的效率有了显著提升。
在传统的硅太阳能电池之外，还涌现了一批新兴的太阳能电池技术，比如钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、柔性太阳能电池等等。
相比于传统的硅太阳能电池，新兴的太阳能电池在成本、效率、可靠性方面都有一定的优势。
2.太阳能光伏发电太阳能光伏发电是目前比较普遍的太阳能发电技术。
太阳热发电技术的发展和应用
太阳热发电技术的发展和应用太阳能是一种绿色、可再生的能源，近年来，在全球范围内，太阳能热发电技术得到了广泛的推广和应用。
该技术通过利用太阳能将光能转化成热能，然后利用热能产生蒸汽，带动涡轮发电机组发电，以替代传统的燃煤电站。
在这篇文章中，我们将探讨太阳能热发电技术的发展和应用。
一、太阳能热发电技术的发展史太阳能热发电技术最早出现在19世纪中叶，当时，科学家们开始尝试将太阳能转换为电能。
但是，直到20世纪60年代，太阳能热发电技术才真正开始得到发展和应用。
这一时期，以美国加州为代表的很多国家开始建造太阳能热发电站，以大规模地利用太阳能。
二、太阳能热发电技术的产生原理太阳能热发电技术的产生原理很简单，即通过太阳集热器将太阳能转化为热能。
这些集热器一般被安装在塔式或平板状的太阳能热发电站顶部，它们通过镜面聚焦太阳光线，将光线汇聚在一起，将太阳光线的热能转化为热水蒸汽，进而带动涡轮发电机组发电。
三、太阳能热发电技术的主要类型太阳能热发电技术一般被分为三种类型：塔式太阳能热发电技术、槽式太阳能热发电技术以及平板太阳能热发电技术。
其中，塔式太阳能热发电技术是最常见的。
塔式太阳能热发电技术使用一系列大型集热器来收集太阳能，并将其转化为蒸汽，其中也包括固体颗粒媒体。
这种媒体会被加热，这可以通过镜子扭曲工作而加热每一个颗粒，从而产生了大量的热能，然后通过蒸汽带动涡轮发电机组发电，这种方法也被称为储存式技术。
槽式太阳能热发电技术在沿着整个带状反射器的涂层内收集太阳能，并将其转化为热水蒸汽。
这种方法更适合适度的光照，因为它可以捕捉到不同角度的光线。
平板太阳能热发电技术使用类似太阳能光伏发电池的平板，但是它们不是直接将光转化为电。
相反，太阳能被转化为热能，在蒸汽发生器中产生蒸汽，然后通过涡轮风扇来发电。
这种方法需要阳光的强烈照射，因此在低光条件下效率较低。
四、太阳能热发电技术的应用现状太阳能热发电技术在全球范围内得到迅速发展和广泛应用，特别是在欧洲和美国。
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。
太阳能热发电技术研究进展
太阳能热发电技术研究进展近年来，随着全球环保意识的增强和可再生能源的发展，太阳能热发电技术备受瞩目，逐渐成为新能源的重要组成部分。
在这种背景下，太阳能热发电技术研究也日益深入。
今天，本文将就太阳能热发电技术的研究进展进行探讨。
一、太阳能热发电技术概述太阳能热发电技术是一种利用太阳能将热能转换为电能的技术。
其优点是：太阳能充足、环保、无污染、无噪音、使用寿命长。
因此，太阳能热发电技术有着广阔的应用前景。
二、太阳能热发电技术研究近年来，太阳能热发电技术的研究主要集中在以下几个方面：（一）自然循环式太阳能热发电技术自然循环式太阳能热发电技术是一种直接利用太阳能对流运动产生的动力进行发电的技术。
在这种技术中，太阳能加热后的工质会自然地上升，通过一个热交换器传递热能给工质，在发电机中产生电能。
（二）人工循环式太阳能热发电技术人工循环式太阳能热发电技术是利用太阳能加热工质后，通过压缩、蒸发、凝结等方式，使工质在发电机中产生电能的技术。
这种技术具有效率高、发电量大、使用寿命长等优点，但是设备比较复杂。
（三）聚光式太阳能热发电技术聚光式太阳能热发电技术是利用反射镜、透镜等光学仪器将太阳光线聚集在一个点上，从而加热工质产生热能，进而转化为电能的技术。
这种技术具有高效率、节省用地等优点，但是设备成本比较高。
（四）复合式太阳能热发电技术复合式太阳能热发电技术是将多种太阳能热发电技术结合起来，提高技术效率的一种新技术。
例如，将自然循环式和人工循环式太阳能热发电技术结合，可以提高发电效率，减少技术成本。
三、太阳能热发电技术研究进展目前，太阳能热发电技术的研究进展主要体现在以下几个方面：（一）新型工质的研发工质是太阳能热发电技术中至关重要的组成部分，其性能直接影响到技术的效率和运行成本。
目前，国内外的研究机构已经开始开展以无机盐、有机盐等为基础的新型工质的研制工作。
（二）系统集成的应用在太阳能热发电技术中，不同的技术之间可以进行组合，提高整体的效率和经济性。
太阳能热发电技术的发展现状
太阳能热发电技术的发展现状太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，被广泛地应用于各个领域中。
其中太阳能热发电技术也受到了越来越多的关注。
本文将对太阳能热发电技术的发展现状进行探讨。
1. 太阳能热发电技术的原理太阳能热发电是利用太阳能产生蒸汽驱动涡轮发电的一种技术。
具体来说，太阳能光线通过反射器或聚光器聚集在一个小面积上，将聚焦的太阳能集中于吸收热和储热媒质当中，然后利用媒质热膨胀产生动力驱动涡轮，最终产生电能。
2. 太阳能热发电技术的发展历程太阳能热发电技术的发展历程可以追溯到19世纪末。
1901年，美国工程师法兰克·谢勒发明了第一个太阳能热发电装置。
1920年代，美国工程师弗兰克·沃克特发明了第一个太阳能聚光器，为太阳能热发电技术的发展奠定了基础。
1940年代，瑞士工程师艾格克·欧森发明了用太阳能维持稳定温度的太阳能热发电技术。
1970年代，西班牙和美国开始探索太阳能热发电技术，到了1990年代，太阳能热发电技术真正开始商业化应用。
3. 太阳能热发电技术的现状目前，太阳能热发电技术已经得到了广泛的应用，全球范围内的太阳能热发电站已超过50个。
其中，以西班牙为代表的欧洲国家是太阳能热发电技术最为发达的地区之一。
在西班牙，太阳能热发电技术已经成为一项重要的清洁能源，占据了国内发电量的2%。
除欧洲外，北非、中东地区的建设规模也相当庞大。
有着丰富太阳能资源的沙特、阿联酋、埃及等国家开始大举推进太阳能热发电工程；西班牙、美国以及中国等地的新工程也在不断的投入使用。
4. 太阳能热发电技术的优势和不足太阳能热发电技术与太阳能光伏发电技术相比，优势非常明显。
第一，太阳能热发电的效率更高。
第二，太阳能热发电不受天气影响，夜晚和阴雨天气都不会影响其发电效率。
第三，太阳能热发电技术可以将热能储存下来，在需要电能的时候再进行发电，能够有效地减少电能的浪费。
但是，太阳能热发电技术也存在一些问题。
太阳能光热发电的技术进展
太阳能光热发电的技术进展关键信息项：1、太阳能光热发电技术的原理及分类原理：＿___________________________分类：＿___________________________2、技术的优势与局限性优势：＿___________________________局限性：＿___________________________3、最新的研究成果与突破成果：＿___________________________突破：＿___________________________4、应用领域与市场前景应用领域：＿___________________________市场前景：＿___________________________5、技术发展面临的挑战及应对策略挑战：＿___________________________应对策略：＿___________________________1、太阳能光热发电技术的原理及分类11 原理太阳能光热发电是通过聚集太阳辐射能，将光能转化为热能，并通过热力循环过程将热能转化为电能的技术。
其基本原理是利用反射镜或透镜将大面积的太阳光汇聚到一个小面积上，使接收点的温度升高，产生高温热能，进而驱动热力发动机（如蒸汽轮机、燃气轮机等）进行发电。
111 分类根据聚光方式的不同，太阳能光热发电技术主要分为槽式、塔式、碟式和菲涅尔式四种。
112 槽式太阳能光热发电槽式系统是利用抛物面槽式反射镜将太阳光聚焦到位于焦线上的集热管上，加热管内的传热流体，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电。
113 塔式太阳能光热发电塔式系统是通过大量的定日镜将太阳光反射到塔顶的吸热器上，产生高温热能，再通过热力循环系统发电。
114 碟式太阳能光热发电碟式系统是由碟式抛物面反射镜将太阳光聚焦到位于焦点处的接收器上，接收器内的工质被加热到高温，驱动斯特林发动机或微型燃气轮机发电。
115 菲涅尔式太阳能光热发电菲涅尔式系统采用平面反射镜代替抛物面反射镜，通过跟踪太阳运动，将太阳光聚焦到固定的吸热管上，加热工质产生蒸汽发电。
太阳能热发电技术的最新进展
太阳能热发电技术及其发展太阳能热发电技术及其发展摘要：阐述了太阳能热发电系统的分类，并着重介绍了塔式、槽式、碟式太阳能热发电系统以及向下反射式太阳能热发电、太阳能热气流发电、太阳能池热发电系统，并阐述了以上几种太阳能热发技术存在的问题及其发展的现状。
最后对太阳能热发电技术的展望和前景作了介绍。
关键词：太阳能热发电塔式太阳能发电槽式太阳能热发电碟式太阳能热发电向下反射式太阳能热发电太阳能热气流发电太阳能池热技术展望发展前景Solar thermal power generation technologyand its developmentAbstract:this paper describes the solar thermal power generation systems classification, and emphatically introduces tower, groove, disctype solar thermal power generation systems and reflectingsolar heat downward power, solar thermal power, solar thermalpower generation systems, and pool of solar heat expounded hairtechnology existing problem and development situation. Finallyon solar heat generation technology, and prospects are introduced.Keywords: solar heat generation solar power tower of two-tank solar t hermal power generation solar hot dish type solar reflex downward powergeneration solar energy heat flow pool thermal technologydescribes the development prospect能源是人类社会生存和发展的必需品，高速发展的经济使得能源危机和环境污染已经成为21世纪国际关键词。
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ΔH [1 bar] kJ/mol 100
Capacity* Solid only kWh/m3 410
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www.DLR.de/TT • Folie 10 > Intersolar Europe Conference 2012 > Doerte Laing > 24.06.2012
Source: DLR Source: DLR
194 ºC 222 ºC 306 ºC < 250 ºC < 350 ºC
Latent Heat Storage Enhancement of heat transfer
liquid solid
Source: DLR
Fluid
Simplified PCM-storage concept
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QFly
Mobile Fieldlab
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Capacity Building
network interface & management
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T
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Collector structure (gravity, wind)
photogrammetry
Reflector panels (reflectance, shape)
Reflectometer Deflectometry, photogrammetry SDx, FDx, Intercept
Storage for Solar Tower Plants with Air Receiver Regenerator Storage
Challenges: -Durability of inexpensive storage materials -Containment technology and HT-insulation -Thermo-mechanical issues -Even flow distribution through storage material
available for CSP hybridization • CSP HIBRED FOA seeks to catalyze CSP-fossil hybrid deployment to take advantage of this opportunity • Goal: Validate 10 ¢/kWh solar Source: Solar Prospector Database electricity generation with long term project financial sustainability • $20M total DOE funding • 3:1 Awardee Cost share (75%) to DOE funds • Approximately 2-4 awards – Anticipate 20 MW solar to be built Slide courtesy R. Pitchumani, DoE – Maximum award $10 M
Next steps: measure loops and complete solar fields
[mrad]
d) Slope deviation of KONTAS collektor measured with QFly
SunShot CSP FOA Selections
Goal: To innovate and develop next-generation CSP technologies for low-cost collectors, high-temperature receivers and highefficiency dry-cooled power cycles to meet the aggressive technical targets of SunShot. Investment: Up to $55 million over 3 years in 21 projects at companies, universities and national laboratories.
T
T
www.DLR.de/TT • Folie 12 > Intersolar Europe Conference 2012 > Doerte Laing > 24.06.2012
QFly: Flying Camera for optical assessment of parabolic troughs
• tests started in May 2012 • air pre-heating temperature > 700°C achieved • temperature to be increased further • stable system operation
Status of Latent Heat Storage (for Direct Steam)
Objectives -Thermal Storage for T>300 ºC -Use of industrial process heat -Power generation (e.g. solar thermal plants) Reaction: Ca(OH)2 ↔ CaO + H2O
Teq[1 bar] ºC 521
Phase Change Material (PCM) Tube
Heat transfer coefficient is dominated by the thermal conductivity of the solid PCM → Low thermal conductivity is bottleneck for PCM
SOLUGAS Test Results
Solar Turbines Mercury-50 on top of tower
• operating pressure: about 10bar • turbine inlet temperature: about 1150°C receiver scheme
Heat carrier: water/steam Fins
Finned Tube Design effective Lamda > 10 W/mK
www.DLR.de/TT • Folie 8 > Intersolar Europe Conference 2012 > Doerte Laing > 24.06.2012
Progress in CSP Technology and SolarPACES Activities
7th Sanya International CSP Forum
August 12-14, 2013, Sanya, China
Christoph Richter Executive Secretary SolarPACES
PREDICTS (2013; All)
SunShot Incubator (2012, 2013 Storage; Collector)
National Lab R&D (2012; All)
Slide courtesy R. Pitchumani, DoE
14
CSP Heat Integration for Baseload Renewable Energy Development (CSPHIBRED 2013) • 11-21 GW of U.S. fossil plants
Receivers (optical and thermal efficiency)
Calorimetric measurement Ambient to 395 °C
Flexible connectors (pressure loss, reactive forces) Tracking system
Collectors
Receivers
Power Cycles
Slide courtesy R. Pitchumani, DoE
Deconstructing 6¢/kWh
BRIDGE (2012; Receiver) CSP-HIBRED (2012; System)
SolarMat (2013; Solar Field)
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Solar Research
www.DLR.de • Chart 2
Outline
Examples of DLR Technology Development activities Solar Gas Turbine development Thermal Storage Qualification of components and systems Examples of US Activities (Sunshot) SolarPACES Activities GuisMo (Guidelines for CSP System Performance Modeling) Standardization Guidelines for Measurement SolarPACES Conference
a) Test with QFLY in KONTAS facility (PSA)