塔式太阳能热发电系统.pdf
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。
太阳能热发电分类：塔式太阳能热发电[工程类精品文档]
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太阳能热发电分类：塔式太阳能热发电[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜（定日镜）将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器（接受器）上，接受器一般可以收集100MW的辐射功率，产生1100度C的高温。
西班牙PS10塔式电站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。
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。
塔式太阳能热发电技术最初用蒸汽，它可以直接推动汽轮机发电；但是由于太阳能随气候变化不定，因此蒸汽参数很难控制，而且热量损失大。
上世纪90年代初，美国发明了一种盐塔式太阳能热发电装置，它改用盐熔液作为热载体并建立了一个10MW实验电站，所用的盐熔体由硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物构成，价格低廉、热传导性良好，可以在常压下储存在大型容器里；但是由于熔盐有相对高的凝固点（120度C~140度C）所流经的管路在系统启动时要进行预热。
上世纪80年代后期，还有人提出采用空气作为热载体；空气的热传导性虽然不好，但它的工作温度范围大、操作简单、无毒性，不仅能和蒸汽驱动的汽轮机相连，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高；在这种方案中，聚焦的光线被投射到一种透气材料（例如一种金属丝编织物），空气从这种被加热的材料中通过，由于空气和这种集热材料的接触面很大，故传热很快，效率很高，而且可以把空气加热到700度C的高温。
在盐塔式太阳能热利用发电站里，熔盐通过泵从冷盐储存器输送到接受器中加热，温度从265度C升到565度世界塔式太阳能热发电站C，然后送到热盐储存器里，通过热交换产生蒸汽，放热冷却后又重新回到冷盐储存器里。
塔式太阳能热动力发电系统
塔式太阳能热动力发电系统
一、塔式太阳能热动力发电站的系统组成与工作原理
1.1、电站系统组成
塔式聚光装置塔顶接收器储热装置辅助能源系统热动力发电装置监控系统
1.2、电站工作原理
采用众多的平面反射镜组成阵例，有各自的太阳视位置跟踪系统控制反射镜面的高度角和方位角，根据光反射定律，将太阳辐射经由镜面反射，准确投射到置于中央动力塔顶部的接收器上，接收器吸收太阳辐射能，加热工质，产生高温高压蒸汽或气体，经管道从塔顶输送到地面，驱动汽轮机发电机组或空气轮发电机组发电，从而将太阳能转化为电能。
二、塔式聚光装置
2.1、定日镜
2.2、定日镜阵例
2.3、镜场设计分析
三、定日镜跟踪系统
3.1、定日镜像散现象
3.2、太阳视位置跟踪原理
3.3、太阳视位置跟踪装置
四、塔顶接收器
4.1、塔顶接收器的分类及其热过程的应用传热原理4.2、圆柱接收器
4.3、复合容积接收器
4.4、空腔接收器
五、塔顶聚光集热系统性能的综合分析
5.1、镜面散焦分析
5.2、镜场参数的极限分析
5.3、镜场与塔顶接收器的总体性能评估
六、塔顶太阳能热动力发电站中央动力塔
6.1、塔高计算
6.2、动力塔的原则结构设计
七、塔式太阳能热动力发电站储热设计
7.1、混合盐集热蓄热
7.2空气堆积床显热储热
八、塔式太阳能热动力发电站监控系统
九、塔式太阳能双工质双循环热动力发电站的设计研究
9.1、双工质双循环的基本工作原理
十、典型塔式太阳能热动力发电站介绍
10.1、美国SOLAR1 、SOLAR2
10.2、西班牙PS10。
塔式太阳能热发电技术研发资料
塔式太阳能热发电技术研发资料太阳能热发电专题材料塔式太阳能热发电系统集成技术开发及关键设备研制2011年7⽉15⽇⽬录1背景意义及产业政策 (1)1.1背景意义 (1)1.2产业政策 (2)2国内外的现状及发展趋势 (3)2.1太阳能热发电基本形式及主要问题 (3)2.1.1槽式系统 (3)2.1.2塔式系统 (3)2.1.3蝶式系统 (4)2.2发展现状及趋势 (5)2.2.1世界太阳能热发电发展 (5)2.2.2中国太阳能热发电发展 (5)3拟解决的关键问题和主要研究内容 (6)4研究⽬标和预期成果 (7)4.1研究⽬标 (7)4.2预期成果 (8)5技术开发和设备研制⽅案及现有条件 (8)5.1研究开发⽅案 (8)5.2现有条件 (9)6风险分析 (10)6.1政策风险 (10)6.2技术风险 (10)7 产业链发展及效益分析 (10)7.1产业链发展 (10)7.2经济效益分析 (11)8 申请经费预算................................................................................................错误！未定义书签。
太阳能光热发电系统集成技术开发及关键设备研制 1 背景意义及产业政策1.1背景意义我国是⼀个⼈⼝众多、经济快速增长的发展中国家，能源量的发展与质的改善是经济发展和⼈民⽣活改善的基本保证。
⽬前我国的能源发展存在三⼤⽭盾，即⼤量使⽤煤炭与环境保护、减排温室⽓体的⽭盾；⼤量消耗优质能源和国内油⽓资源短缺的⽭盾；⼤量进⼝⽯油天然⽓和能源安全的⽭盾。
⾯对上述问题，采取强化节能、提⾼能源的综合利⽤效率；积极利⽤国际资源，特别是油⽓资源；同时采取⼤⼒发展新能源成为缓解上述⽭盾的主要措施。
太阳能作为新能源的重要组成部分，因其取之不尽、⽤之不竭的特征⽽受到⼴泛关注，世界各国纷纷展开对太阳能利⽤的技术和项⽬开发，其中包括太阳能的收集、转换、储存及输运等，并取得显著进展。
《塔式光热简介》
蒸汽 530℃
泵
余热
载热工质 太
燕
阳
蒸汽轮机
汽
能
蒸 汽 发 生 器
发
550℃
集
生
热
器
装
发电机
泵
置
烟气
冷凝器
泵
象
290℃
槽式光热发电除聚光部分外，与塔式光热发电工艺流程几乎一致
热发电相关构件供应商
· 反射镜(国内) ·1、大明玻璃
· 2、台玻 · 3、禅德 · 4、圣普
. 国外 ·FLAGBEG采用高反射镜面铝
2、 挟带废热的冷却水，在冷却塔中将其热量传给空气
塔式热发电项目包含的软件
· OPC软件—镜场控制管理软件 .图像处理软件一采样、 BCS体检、能量校验 ·DCS— 吸热器、电力部分、全系统控制 。以上三个软件均有各自独立的服务器，另还
需家一台数据服务器
槽式太阳能热发电系统图
空气燃气
燃气轮机及发电机 燕汽 540℃
镜场一硬件功能
·定日镜控制 .单镜驱动一步进电机 .零位 ·定日镜二维度转动 ·故障报警
镜场-软件功能
。全镜场控制、批量控制、单元控制 ·找零—复位
·预备开场 ·追日 ·采样 ·清洗
· BCS体检
。数据处理
口士
镜场 - 算法
·计算太阳轨迹 ·提高镜场追日精度 ·追日 ·采样
· BCS体检
镜场 - 仿真
·东芝 日本
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·东方锅炉 .哈尔滨锅炉 ·上海锅炉
· 杭锅
锅炉系统
汽轮机厂家
·上海电气 ·东方汽轮机 ·南京汽轮 .杭汽轮
蒸灌储热
太阳过热器
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。
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的蒸汽得到冷凝,变成水,重新参加循环。
不同颜色的线条表示不同温度的工质。
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)槽式的聚光比小,一般在50左右,为维持高温时的运行效率,必须使用真空管作为吸热器件。
而塔式的聚光比大,一般可以达300到1500,因此可以使用非真空的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的槽式聚光技术。
2) 由于有大焦比,塔的吸热器可以在500℃到1500℃的温度范围内运行,对提高发电效率有很大的潜力。
而槽式的工作温度一般在400℃以内,限制了发电透平部分的热电转换效率。
接收器散热面积相对较小,因而可得到较高的光热转换效率。
5.塔式太阳能热发电系统的组成按照供能的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的实时跟踪,并将太阳光反射到吸热器。
位于高塔上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能,并将其转化为工作流体的高温热能。
高温工作流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生器,产生高压过热蒸汽,推动常规汽轮机发电。
由于太阳能的间隙性,必须由蓄热器提供足够的热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能的不足,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92 m 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。
塔式太阳能热发电原理
塔式太阳能热发电原理
塔式太阳能热发电是一种利用太阳能转化为热能然后进一步转化为电能的发电技术。
其原理可以分为三个步骤：集热、蓄热和发电。
首先，太阳能通过反射板或镜面等器件集中到一个集热器中。
集热器通常由聚光器组成，可以将太阳光线集中到一个焦点上。
这个焦点通常是一个集热器的中心，也可以是一个小的接收器。
接下来，集热器中的热能被吸收并转化为热量。
通常使用的是聚光器将太阳光线集中在一个小面积上，使得集热器能够高效地转化太阳能为热能。
集热器中的工作介质（如水或油）被加热并转化为高温蒸汽。
然后，高温蒸汽被导入一个蓄热器中，蓄热器的作用是将热能暂时保存起来，使得发电可以在需要的时候进行。
蓄热器通常是一个储存热能的设备，如蓄热器罐或熔盐储存器。
蓄热器可将热能保存数小时，以应对夜间或阴天等太阳能不可用的情况。
最后，从蓄热器中释放出来的高温蒸汽被导入一个发电机中，利用蒸汽的压力将涡轮转动，激活发电机产生电能。
发电机可以是蒸汽涡轮发电机，也可以是通过热发电技术产生电能。
总的来说，塔式太阳能热发电利用太阳能将工作介质加热并转化为蒸汽，然后通过蓄热和发电过程将蒸汽转化为电能。
这种技术可以实现太阳能的高效利用，并具有潜力成为一种可再生的清洁能源发电方式。
塔式太阳能热发电技术
关于塔式太阳能热发电技术北京机械工业自动化研究所穆勒电气（上海）有限公司关于塔式太阳能热发电技术1.前言自从有了人类以来，随着人们对化石能源的疯狂掠取及不合理利用，目前已造成化石能源的严重短缺甚至已濒临枯竭，同时也严重危害了人类赖以生存的环境。
去年和今年两次G8峰会，都把应对气候变化作为主要议题，这背后其实主要还是能源结构问题。
当煤、天然气等化石燃料逐渐减少, 同时要求减少对大气排放污染, 发电将形成包括水力发电、核电技术、各种类型的可再生能源发电、太阳能技术等多种形式能源结构。
由干用电形式的原因, 担任基础负荷的发电形式主力是煤电、核电、水电和能够持续稳定发电的部分可再生能源, 风电、太阳能发电等由于其自身的特殊性, 不可能成为电力市场的主角。
风力发电和太阳能发电的区别在于, 风力发电为变动负荷,发电量不稳定, 发电量在电网中的比例不宜超过一定的数值, 比如5%～10%。
太阳能发电有规律, 发电量较稳定, 在电网中的比例可大于风电, 是天然的电网调峰负荷, 负荷量的形成时间, 正是电网中电量需求大的时间区段, 因此负荷量可根据电网白天和晚上的最大负荷差确定负荷比例, 一般来讲在10%～20%范围内是有可能的。
电网的负荷曲线形状, 在白天与太阳能发电自然曲线相似,上午负荷随时间上升, 下午随时间下降, 因此对于太阳能发电, 可利用这一特点, 形成被动式自然发电特点, 即白天发电, 晚上停机, 担任调峰负荷的机组。
蓄热装置在启动时和少云到多云状态时补充能量, 保证机组的稳定运行。
太阳能发电还是最清洁和环保的可用资源,太阳能发电减少了化石燃料向大气中的污染物排放, 减少了温室气体二氧化碳的排放。
表1为我国太阳能辐射资源表，太阳能发电站宜建在表中太阳能辐射的第一、第二、第三类区域,根据计算, 在第三类区域内年每平方公里的太阳能总能量, 相当于20万吨的标煤所发出的热量。
如果以太阳能热电转换平均效率17%计算, 全年相当于发电2.5亿千瓦时, 按照目前我国的环保排放标准, 相当于减少60吨的烟尘排放量, 450吨的二氧化硫排放量, 500吨的氮氧化物排放量, 18万吨的二氧化碳排放量。
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塔式太阳能热发电系统
太阳能热发电系统主要由集热系统、热传输与交换系统、发电系统组成。
集热系统
塔式太阳能热发电系统采用多个平面反射镜来会聚太阳光，这些平面反射镜称为定日镜。
下图是一个塔式太阳能集热器的示意图，为清楚显示图中仅绘制了少量的定日镜，许多定日镜同时把太阳光反射到接收器上，接收器安装在高塔上。
定日镜分布在塔的周围，在北方纬度较高地区，太阳高度低，在塔南部的定日镜利用率低，定日镜分布在塔北部较合适；在低纬度地区可在塔四周分布定日镜。
许多定日镜组成庞大的定日镜场，其面积非常大，所以塔式太阳能集热装置聚光比很高，接收器工作温度往往达千度以上。
下面有来自网上的照片，供大家参考
定日镜
定日镜主要由平面反射镜与跟踪机构组成。
反射镜可由玻璃制造，背面镀银并涂保护层，也可用反光铝板制造，反射镜安装在反光镜托架上。
下面是来自网上的定日镜照片
大型定日镜面积达百平方米以上，由多块平面镜拼成，对于超大定日镜上的多块镜面可略摆成抛物面状，便于集中太阳光。
定日镜的面积相比定日场是很小的，而且距接收器又远，要把阳光准确反射到接收器必须准确的跟踪定位，定日镜一般采用双轴跟踪结构，控制方法用传感器跟踪与视日跟踪法并用。
每个定日镜都有独立的跟踪系统，勿需集中控制。
接收器
塔式接收器是把太阳光能转换成热能的装置，根据采用的导热介质不同而不同，目前主要有外部受光型与空腔型。
外部受光型接收器
太阳光照射到接收器的吸热部件上再传给导热介质，一些技术类似于太阳能集热器，但塔式接收器的工作温度很高，体积大，受光面积至少比一个平面定日镜面积要大许多。
下面是排管式接收器示意图，若干直管排成圆筒状，每根管上端接上联管、下端接下联管，所有直管通过联管并联，排管表面涂覆吸热材料。
上联
管与下联管外有保温层与外壳（图中未表示）。
导热介质从下联管进入通过排管从上联管出，会聚的阳光加热排管，导热介质也就被加热了。
下面是翅管式接收器示意图，去掉部分排管，空出部分安装翅片（吸热板），翅片是导热良好的耐温金属，紧密焊接在排管上，排管与翅片涂覆吸热材料。
会聚的阳光加热翅片与排管，排管内的导热介质也就被加热了。
如同普通太阳能集热器一样，塔式接收器也有采用热管式的，下面是热管式接收器示意图。
不同的是这是高温热管，热管下部分是吸热段，焊有翅片（吸热板），是接受阳光的区域；热管上部分是放热段，也焊有翅片，是把热量传送给工作介质的地方，翅片加大热管的传热面积，所有热管放热段均密封在联箱内。
热管内用钠或钾或锂或相关合金等，利用其熔液的蒸发相变来传热。
钠
的熔点是97.7 度，沸点是883 度；钾的熔点是63.4 度，沸点是759 度；锂的熔点是180.5 度，沸点是1347 度。
以上三种接收器的太阳光直接照射在热管上，再传给工作介质，也称为外部受光型接收器，这种接收器可四周受光，多用在大型太阳能系统中，其缺点是热管直接暴露而产生热量散失。
能否像普通集热器那样加上玻璃外套，事实上很困难，因为接收器体积太大。
对于简单的场合与流动性好的工作介质，也可用简单的结构，就是螺旋盘管，见下图。
螺旋盘管加热路径长、无接头、机构简单，适合高压高速流动的工作介质。
空腔型接收器
空腔型即腔体式接收器，用耐高温材料制成的空腔，空腔一面开口装有透光好耐高温的石英玻璃，腔内壁有金属网以增大吸热与交换面积。
封闭的内腔似绝对黑体，吸热性能很好，会聚的阳光透过石英玻璃窗口能在腔内产生很高温度，传热的工作介质（一般用高压空气）通过腔内被加热成1000 多度的高温气体输出。
由于腔体有保温层，故热损失小，空气价格又便宜，但空气热容量小、导热系数低，如何高效传热是主要的技术问题。
腔体式接收器多是只有一面开窗的，故接受阳光的角度是有限的，一般不超过120 度。
热传输与交换系统
与槽式集热器不同的是塔式集热器的管路短，工作温度高，接收器的工作介质通常采用熔盐液，熔盐液在接收器中加热到600 余度输送到高温储热装置，在热交换装置将水加热成高温蒸汽后进入低温储热装置保存（约280 度）。
熔液泵再把低温的熔盐液送入接收器加热。
为了避免高温熔盐液温度的散失，在接收器就近的地方安装热交换器，下图是在塔架上安装热交换器。
高温熔盐在高温热交换器中把中间介质（传热油之类）加热到500 余度，传热油在储热装置内储存并通过热交换器产生高温蒸汽。
对于腔体式接收器则直接把高压空气加热到1 千多度去推动气轮机，推动气轮机后的气体仍有较高温度，再通过热交换器加热水生成蒸汽，水蒸气再去推动汽轮机，有效利用热量。
发电系统
从热交换器输出的过热蒸汽送往蒸汽轮机发电，从蒸汽轮机排出的水经冷凝器转为水，再由给水泵送往热交换器，再次产生蒸汽推动蒸汽轮机。
发电机发出的电经变压器转换成高压电输送到电网。
需要观看塔式太阳能定日镜场动画请到
/TYN-juguang/juguang-TYN.html。