浅谈太阳能热发电技术

浅谈太阳能热发电技术

发表时间：2017-08-04T11:13:47.110Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：吴越李敏[导读] 摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。

（国网宁波供电公司中国宁波 315000；国网宁波市鄞州区供电公司中国宁波 315100）摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。

关键词：太阳能；储能；新技术；热发电 1 引子

目前，太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。

2 新技术介绍

2.1 热发电技术介绍

2.1.1 太阳能热发电技术简介

太阳能热发电技术是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。一般来说，太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式三种系统。

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，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。随着在太阳能热发电领域的太阳光方位传感器、自动跟踪系统、槽式抛物面反射镜和槽式太阳能接收器等方面技术的发展，槽式太阳能热发电系统已经进入商业化和产业化阶段。

太阳能塔式发电系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。

太阳能碟式发电也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。

2.1.2 太阳能热发电技术的优势

太阳能热发电技术效率较光伏发电高。目前光热转化效率为80%，热电转化效率是30%，二者相乘得出光伏热发电的转化效率为24%，而硅光电池的转化效率为22%，相比较光伏热发电转化效率具有优势。

太阳能热发电直接产生工频的三相交流电，比光负荷风电相比，更适合跟电网的配合。太阳能热发电利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在没有太阳的情况也也能在几小时内带动汽轮发电，连续稳定发电和调峰发电的能力较强。

太阳能热发电技术避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本，而且整个生产环节产业链没有污染很大、耗能很高的环节，有效避免了制造光伏电池过程中的高耗能和高污染。

太阳能热发电具有高温特性，高温光热不仅可以发电，还能用于高热化工、热电联供等领域，实现太阳能热能的高效综合利用。如在煤制油高热化工领域，目前技术情况下四吨煤可以制一吨油，用光热来做是两吨半煤就可以制一吨油，耗损低、能耗少、污染少。

2.1.3 太阳能热发电技术的应用状况

太阳能光热发电在国际上已成为可再生能源的发展热点。早在上世纪八十年代，国外就已建造了装机容量500千瓦以上的各种不同形式的太阳能光热发电站20余座，其中美国加州的碟式太阳能光热发电一号及二号装机容量分别达到了850兆瓦和750兆瓦，太阳能光热发电已经开始商业化运作。

在国内，随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业的发展十分迅猛。 “十五”期间，中国科学院电工研究所、工程热物理所等科研机构和一些太阳能企业，已开始了光热发电技术的项目研究。目前，我国科学家已经对碟式发电系统、塔式发电系统以及槽式聚光单元进行了研究，掌握了一批太阳能光热发电的核心技术，如高反射率高精度反射镜、高精密度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等，现在正着手开展完全拥有自主知识产权的100kW槽式太阳能热发电试验装置。

我国内蒙古西部、青海中部、西藏西南部是太阳直接辐射资源最丰富的地区，年辐照量都在1800kWh/m2以上，最适合太阳能热发电；西部北部其他地区的直射资源较丰富，年辐照量在1400-1800kWh/m2之间，也比较适合太阳能热发电。以上两类地区占我国国土面积一半以上，所以我国太阳能热发电潜力巨大。

2.2 储能技术简介

太阳能热发电技术必须配以大规模储能技术才能实现对传统能源的替代。下面我就储能相关技术做下简单的介绍。

2.2.1 储能技术简介

电网就好比运送电力的物流企业，唯一的区别就是：这个物流没有仓储。电力系统是被誉为目前人造的最为复杂的系统，可遗憾的是在这个系统中居然没有仓储，这也直接导致了这个系统中“产品”从生产到消费“瞬时完成、实时平衡”的特点已然成为天经地义的真理，对现阶段电力系统特征产生了深远的影响。随着电网负荷峰谷差的日益拉大、间歇式可再生能源的快速发展，“瞬时完成、实时平衡”对电网提出了日益严峻的挑战。

2.2.2 大规模储能技术的应用

储能技术能够有效解决电力供应链各环节中由于即发即用而存在的问题。大规模储能系统可以实现削峰填谷，可以有效提高系统运行稳定性，特别是和大型可再生能源发电技术的有效结合可以大大提高可再生能源的稳定性，大规模储能系统还可以提供应紧急条件下的应急电力供应、提高用户与电网互动性。

大规模储能所具有的“平抑间歇式发电”功能可使电网轻松化解目前所面临的可再生能源间歇式发电的一系列难题，这对电网运行人员而言尤为珍贵。通过大规模储能技术，可以有效平抑可再生能源的间歇性，增强电网的平稳性。

当然，大规模储能技术的广泛应用还需要配以间歇式可再生能源的快速发展,与太阳能热发电技术的大规模结合应用将是一个很好的发展方向。

3 结束语

当前我国社会能源安全和环境问题日趋突出，虽然太阳能热发电技术要求高，一次性投资和占地较多，但相对太阳能光伏发电技术仍有较大优势，尤其在替代传统锅炉发电方面，光热发电更具潜力。因此，在“十二五”规划中国家也已经将太阳能热发电放在新能源目录中的第一项。我们有理由相信，在不久的将来，太阳能热发电技术配以大规模储能技术的大规模应用，最终实现对基础性能源的替代，将为电网运行带来更美好未来。

参考文献

[1]张项根.太阳能应用技术.中国电力出版社，2010.

[2]余元忠.太阳能热发电技术.中国电力出版社，2015.