太阳能光热发电技术的发展 王永胜

太阳能光热发电技术的发展王永胜
发表时间：2017-09-07T16:04:20.560Z 来源：《电力设备管理》2017年第7期作者：王永胜
[导读] 近年来一些科学家提出光热发电技术用于煤的气化与液化，形成气体或液体燃料，进行远距离的运输。

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摘要：太阳能自开始进行研究和使用以来，一直被认为是21世纪最环保和利用效率高的新能源发电技术，其是一种可以再生的光发电技术，能够最大程度的将太阳能转化为电能，且其在进行实际发电技术应用时，也非常的环保和便捷。

随着我国对太阳能发电技术的不断研究和深入，目前在我国太阳能发电技术使用，最为成熟的发电技术主要为太阳能光伏发电技术和太阳能热发电技术两种，这两种中包含了几种使用较为广泛的太阳能发电技术，且这些太阳能发电技术在发电利用中有着较大的发展前景。

关键词：太阳能；光热发电技术；发展
1光热发电主要类型分析
1.1 槽式太阳能发电系统
所谓槽式太阳能发电系统，其全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，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，以此来推动汽轮机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，后面这种方式的发电效率显然较高[2]。

除此之外，因为太阳光照存在时间不均匀的特征，这就需要应用其他染料亦或是构建蓄热系统来进行有效的补充。

1.2 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，其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进行转动，达成跟随太阳转动的目标。

当平面镜接受的发射光聚集在接收器的受光口以后，而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。

1.3 塔式太阳能发电系统
塔式太阳能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。

1.4 碟式太阳能发电系统
碟式太阳能发电系统又可以称为盘式太阳能发电系统，其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。

相较于许多光伏发电系统而言，盘式太阳能热发电系统具备运行费用低、气动阻力小以及发射质量小等优势。

与槽式发电系统的区别在于，碟式太阳能发电系统当中的热点转化装置通常都是应用斯特林机来当作原动机。

而斯特林机属于一种活塞式的外染机，在内部分别配有一个动力活塞与一个配气活塞。

通过在气缸侧壁位置设置连接配气活塞上下室的旁路，而内部的循环工质则充分利用这个旁路来分别在配气活塞上下室进行交替式的运动。

2太阳能热发电技术
塔式太阳能热发电系统和槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统是太阳能热发电的主要技术其在进行太阳能发电运行时的主要参数如图1：
表1三种太阳能热发电系统的运行参数比较
2.1塔式太阳能热发电系统
塔式光热发电系统也称为集中式系统，其主要是通过在发电站中安装较多的太阳能反射镜，将太阳能光反射到独立进行跟踪的定日镜群中，而每天定日镜都配有自动跟踪的结构，其可以自动将太阳光反射到塔顶部的接收器中。

当塔顶部的接收器接收到的聚光倍率高于1100倍后，其会将吸收到的太阳光转化为热能，并传输给塔式太阳能的热发电系统中的工质，工质经过系统的蓄热流程后会自动进入热动力机中，而膨胀做工可以则带动发电机进行工作，这使得热能在经过环节处理后转化为电能。

2.2槽式太阳能热发电系统
槽式太阳能热发电系统主要是在并联的顺序上安装多个槽式抛物面，使得其能够通过反射镜将直射的太阳集聚在聚光集热器中，而集热器在接受太阳光直射达到一定程度时，其会对集热管中的工作进行自动的加热，在加热后集热管会出现高温的情况。

槽式太阳能热发电
系统中的换热设备在进行加热水环节时，换热设备会产生高温高压的蒸汽来驱动汽轮机发电机组进行发电。

2.3碟式太阳能热发电系统
碟式太阳能热发电系统的主要配置是旋转抛物面反射镜，其可以将太阳光直射的阳光聚集在同一焦点上，使得安装在焦点出的太阳能
接收器能够接收到高温度的热能，而对系统的工质进行加热，工质在达到一定加热温度时，可以驱动汽轮机进行发电，这使得太阳能的热能转变为电能。

碟式太阳能热发电系统一般的装置为旋转抛物面反射镜、集热接收器、反射镜跟踪装置和蓄热装置。

3太阳能光热发电发展前景
建造大容量太阳能热发电站是降低太阳能热发电成本的重要途径。

在同样技术条件下，机组容量越大，单位kW的投资成本和年运行维
护费用越低，机组本身的运行效率和电站辅助设备及管道系统的效率也越高，则电站综合效率明显提高。

特别是对于塔式、槽式光热发电站，其发电成本与装机容量规模密切相关。

将光热发电系统与常规火电厂联合运行，既可高效利用太阳能光热系统提供中低温和中低压的水蒸汽，又具有很高的发电系统综合效率，将成为今后较长一个时期内开发利用光热发电技术的重要发展趋势之一。

槽式光热发电系统在中高温应用时成本较低，因此槽式光热发电系统与常规火电厂联合运行是今后首选发展方式。

当电站规模较大或配备大容量储热系统时，塔式光热发电系统与常规火电厂联合运行也具有很好的技术经济性能。

光热发电存在"热"这种中间形式，可通过对热的综合利用提高能源利用效率，具体形式包括采暖制冷一体化、海水淡化等，进行综合利用，同时满足多种需求，对某些特殊地区，如边防海岛、沙漠等地区或灾区尤为有效。

近年来一些科学家提出光热发电技术用于煤的气化与液化，形成气体或液体燃料，进行远距离的运输。

4结论
我国是能源需求大国，针对太阳能光热发电技术进行研究是我国实现可持续发展的重要保证。

从宏观的层面来看，光热发电产业链非
常产，其对于相关产业也能够产生巨大的带动作用，不仅能够促进汽轮发电机、储热材料、锅炉、反光镜以及集热管等各种能源行业设施的进一步发展，同时也能够有效推动水泥、玻璃以及钢材等各个产业的发展，其对于我国整个经济社会的发展至关重要。

参考文献
[1]韩雪冰，魏秀东，卢振武，等.太阳能热发电聚光系统的研究进展[J].中国光学，2011，4（3）：233-239.
[2]张明宝，张春伟，唐卉.浅析太阳能光热发电技术的发展[J].锅炉制造，2011（6）：145-146.
[3]舒悦，许强，胡巧巧.基于太阳能热发电储热方案的研究[J].科技传播，2011（4）：311-312.
[4]范兵，陈步亮.太阳能槽式热发电技术综述[J].电源技术应用，2010（4）：215-216+207-208.。