太阳能热发电技术的现状及发展趋势

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太阳能热发电技术的研究现状与趋势

太阳能热发电技术的研究现状与趋势

太阳能热发电技术的研究现状与趋势随着全球能源消耗量的增长和环境问题的日益突出,寻找新的、可再生的能源已经成为世界各个国家共同关注的重大问题。

太阳能热发电技术作为其中的一种可再生能源,正逐渐受到人们的重视和关注。

本文将从太阳能热发电技术的现状、优点与缺点、研究进展以及未来发展趋势等方面进行探讨。

一、太阳能热发电技术的现状太阳能热发电技术,是一种利用太阳能将水加热成蒸汽,再通过涡轮发电机将蒸汽转化为电能的一种新兴的可再生能源技术。

在太阳辐射充足的地区,太阳能热发电技术已经展现了其广阔的应用前景。

目前,全球已经建成了多个太阳能热电站,其中西班牙、美国、阿联酋等国家和地区的太阳能热电站规模最大,同时也是现今全球最先进的太阳能热发电技术。

其它像印度、中国、澳大利亚等地,也在积极推进太阳能热发电项目建设。

二、太阳能热发电技术的优点与缺点作为一种新兴的可再生能源技术,太阳能热发电技术也有其优点和缺点。

优点:1. 清洁环保,无污染:太阳能热发电技术不会排放二氧化碳、氧化氮等有害气体,无污染,对环境友好。

2. 独立性强,直接将太阳能转化为电能:太阳能热发电技术是一种独立的能源系统,能够直接将太阳能转化为电能。

3. 操作维护费用较低:太阳能热发电站不需要燃料,只需要进行定期维护维修,相对于传统化石能源电站,其操作维护成本更低。

缺点:1. 受天气影响:太阳能热发电技术的发电量会受到天气的影响,如晴天发电量较多,而阴天或夜晚则不能发电。

2. 投资成本高:由于太阳能热发电技术是一种新兴的技术,需要较高的投资成本,建设工期也会比较长。

三、太阳能热发电技术的研究进展太阳能热发电技术是一种不断发展和创新的领域。

目前,太阳能热发电技术的发展主要集中在以下几个方面:1. 提高发电效率:太阳能热发电技术的发电效率直接影响到其应用前景和经济效益。

各国研究人员正在探索提高吸收太阳辐射率、提高蒸汽温度和增加热能的存储等重要技术。

2. 降低成本:降低太阳能热发电技术的成本是促进其推广应用的关键。

太阳能技术的发展现状与前景

太阳能技术的发展现状与前景

太阳能技术的发展现状与前景一、发展现状随着能源资源的日益枯竭和环境问题的愈加严重,太阳能作为一种清洁的、可再生的能源,受到越来越多的关注和重视。

从目前的发展情况来看,太阳能技术已经取得了令人瞩目的进展。

1、太阳能电池技术太阳能电池技术是当前太阳能技术的核心之一,其主要应用是将太阳光转化为电能。

近年来,太阳能电池的效率不断提高,特别是在多晶硅、单晶硅、薄膜太阳能电池等领域,效率已达到了20%以上,这使得太阳能技术的应用范围更加广泛。

2、太阳能热利用技术太阳能热利用技术主要是利用太阳能产生热能,进行供热、供暖、制冷等。

目前,太阳能热利用技术已经应用于工业、民用领域,如太阳能热水器、太阳能空调等,这些都是通过太阳能进行环保节能的绿色能源。

二、未来发展趋势未来太阳能技术的发展趋势主要体现在三个方面:效率、成本和应用。

1、提高效率未来太阳能技术发展的关键是提高太阳能电池的转化效率,这也是目前太阳能技术发展的重中之重。

从技术层面来讲,双面电池、多晶硅电池等高效太阳能电池已经开始应用。

在未来,有可能通过镜面反射、太阳能追踪和集中光伏等技术策略,使太阳能电池的效率达到甚至超过30%。

2、减少成本太阳能技术的发展面临的另一个挑战是成本问题。

随着技术不断进步和规模效应的逐步体现,太阳能产品成本在不断下降。

未来,随着材料成本的降低、生产效率提高,太阳能技术的成本也将进一步降低。

3、扩大应用未来太阳能技术的发展不仅是在原有的领域应用上发力,更是通过技术升级和应用拓展,实现更广泛的应用,如大规模光伏发电、太阳能汽车、太阳能建筑等。

一方面,这需要政策和市场的扶持,另一方面也需要太阳能技术的不断提高和升级。

三、未来需解决的问题尽管太阳能技术在近年来取得了很大的进展,但是其发展仍然面临一些挑战和问题。

1、技术瓶颈太阳能技术的发展受制于物理学等学科的限制,目前的太阳能电池效率尚未达到理论上的极限。

除了提高电池的转化效率,还需要通过技术创新突破其它瓶颈,如太阳能电池的稳定性、耐久性等。

光伏发电趋势分析光伏发电的全球趋势与市场前景

光伏发电趋势分析光伏发电的全球趋势与市场前景

光伏发电趋势分析光伏发电的全球趋势与市场前景光伏发电趋势分析:光伏发电的全球趋势与市场前景随着全球对可再生能源的需求不断增长,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,正逐渐成为全球能源领域的主流。

本文将分析光伏发电的全球趋势与市场前景,为读者提供了解光伏发电行业的综合视角。

一、全球光伏发电现状分析光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的过程。

目前全球光伏发电已经取得了显著的发展,成为可再生能源领域的重要组成部分。

根据国际能源署的数据,全球累计光伏发电装机容量已超过700 GW,其中中国、美国、日本等国家是全球最大的光伏市场。

二、光伏发电的发展趋势1. 成本下降趋势随着技术的不断进步和规模效应的逐步显现,光伏发电成本不断下降。

据国际可再生能源机构的报告显示,光伏发电的成本在过去十年中下降了约80%。

这种成本下降趋势将进一步推动光伏发电的普及和应用。

2. 技术进步与创新光伏发电技术在过去几十年中得到了快速的发展,太阳能电池的效率不断提升,新型材料和工艺的应用也在不断推动行业进步。

例如,薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等新型技术正在逐渐成熟,并有望促进光伏发电技术的突破。

3. 储能技术的突破光伏发电的一个挑战是太阳能的间歇性和不可控性,因此储能技术在光伏发电系统中扮演了重要的角色。

随着储能技术的突破,如锂离子电池和钠离子电池等的发展,光伏发电的可靠性和可持续性将得到进一步提升。

三、全球光伏市场前景展望1. 中国光伏市场的崛起中国在全球光伏市场中占据着重要地位。

国家政策的支持和市场需求的增长,使得中国成为全球最大的光伏市场。

根据中国国家能源局的数据,截至2019年底,中国光伏发电累计装机容量达到205 GW,占全球的三分之一以上。

2. 新兴市场的崛起除了中国,许多新兴市场也正在兴起,并成为全球光伏发电的重要增长点。

亚洲的印度、韩国、越南等国家,以及非洲的埃及、摩洛哥等国家都将成为光伏发电市场的热点。

3. 分布式光伏发电的普及分布式光伏发电是指安装在建筑物或地面上的小型光伏发电系统。

太阳能发电技术现状及未来发展趋势

太阳能发电技术现状及未来发展趋势

太阳能发电技术现状及未来发展趋势随着环境问题的不断加剧,可再生能源成为了应对其所面临的必要手段之一,而太阳能能源作为可再生能源中的一种,越来越得到了人们的关注。

目前,太阳能发电技术已经相对成熟,但仍有着很大的发展空间。

本文就太阳能发电技术的现状以及未来发展趋势进行分析。

一、太阳能发电技术现状目前,太阳能发电技术主要包括光伏发电技术和太阳能热发电技术两类。

其中,光伏发电技术是应用最为广泛的一种太阳能发电技术。

它利用光伏电池将阳光转换为电能,是一种基于半导体物理原理的技术。

太阳能热发电技术则利用太阳能对热能的转换,通过热力循环将热能转化为电能。

随着技术的不断发展,太阳能发电技术的效率得到了不断提升。

目前,光伏电池的转换效率已经从最早期的不到10%提高到了20%以上。

同时,太阳能发电的成本也在不断降低,已经与传统火力发电的成本接近。

此外,太阳能发电的应用范围也日益扩大,除了在家庭和企业中的应用外,还可以应用于卫星、船舶等领域。

二、太阳能发电技术未来发展趋势未来太阳能发电技术的发展趋势主要表现在三个方面:提高效率、降低成本、应用领域拓展。

1.提高效率目前太阳能发电技术的效率仍然较低,为了实现可持续发展,需要不断提高效率。

提高效率的方式有多种,一方面是发掘新型材料的应用,例如钙钛矿太阳电池、有机太阳电池等,这些新材料的光电转换效率比传统的硅太阳电池要高。

另一方面是改善现有太阳电池的工艺技术,例如采用高精度微纳米制造技术,可以减少电池内辐射损失等问题,实现转化效率的提高。

2.降低成本降低太阳能发电成本是将其发展为主流能源的关键。

目前,太阳能电池的制造成本是太阳能发电成本的主要组成部分,因此,通过提高制造工艺和设备,减少制造成本将成为未来发展的趋势。

此外,通过增加太阳能发电的规模,生产效益也将得到提升,从而实现成本降低。

3.应用领域拓展太阳能发电的应用领域不仅局限于居民和企业,未来,它还将应用于更广泛的领域。

太阳能热能利用技术现状及发展趋势

太阳能热能利用技术现状及发展趋势

太阳能热能利用技术现状及发展趋势太阳能是地球上最稳定和最充足的能源之一。

因此,开发和利用太阳能是解决能源短缺和环保问题的重要途径。

太阳能热能利用技术是太阳能利用的重要方式之一,它可以将太阳能转化为热能,可广泛应用于民用生活和工业生产领域,具有广阔的市场前景。

太阳能热能利用技术的现状目前,太阳能热能利用技术已经在世界范围内得到广泛应用。

主要的应用领域涵盖了民用、商用和工业用途,如太阳能热水系统、太阳能采暖系统、太阳能空调系统、太阳能发电系统、太阳能制冷系统等。

这些系统都是通过太阳能热能利用技术将太阳能转化为热能,从而实现能源的清洁、高效利用。

太阳能热水系统是目前最为成熟的太阳能热能利用技术之一。

该系统通过太阳能集热器收集阳光能量,将其转化为热能,使水加热,从而实现供热和热水的生产。

太阳能热水系统的优点在于不需要传统能源的支持,安装简单、使用方便,且经济效益显著。

太阳能采暖系统是利用太阳能集热器将阳光能量转化为热能,加热水或空气,以达到采暖的目的。

太阳能采暖系统相比传统采暖方式,具有环保、节能、低耗、寿命长等优点,逐渐成为采暖领域的新宠儿。

太阳能空调系统则是近年来新兴的太阳能热能利用技术。

该系统通过太阳能集热器将太阳能转化为热能,驱动吸收式或压缩式冷水机组制冷,以达到空调制冷的目的。

技术难度较大,但具有无污染、低耗、适应性强等特点,是未来空调领域发展方向之一。

太阳能发电系统是利用太阳能光伏效应将太阳能转化为电能,用于发电。

该技术发展迅速,成本逐渐降低,已成为可靠的清洁能源之一。

目前,全世界已经建成大量的太阳能光伏电站,太阳能发电系统的应用前景广阔。

太阳能热能利用技术的发展趋势随着社会经济的快速发展和环保意识的提高,太阳能热能利用技术正面临着前所未有的发展机遇。

未来,太阳能热能利用技术的发展趋势主要表现为以下几个方面:一、多元化应用太阳能热能利用技术将会向更多领域渗透。

不仅在民用、商用和工业用途领域有所应用,在农业、畜牧业、水产养殖等领域也将得到普及。

太阳能利用技术的发展现状及未来趋势

太阳能利用技术的发展现状及未来趋势

太阳能利用技术的发展现状及未来趋势太阳是地球上最重要的能量来源之一,而太阳能作为一种新兴的清洁能源,已经成为全球范围内的研究热点。

太阳能不仅可以为我们提供电力、热水等生活所需的能源,还可以用于各种工业应用。

本文将介绍太阳能利用技术的发展现状及未来趋势。

一、太阳能的发电技术太阳能光伏发电技术是目前应用最为广泛的太阳能利用技术之一。

通过将太阳光转化为电能来满足各类电力需求。

这项技术最初的应用是在太空探索中,后来逐渐在地面上得到了广泛的应用。

光伏发电技术的核心就是光伏电池,也就是我们常说的太阳能电池板,能够将太阳光转化为电能。

目前的光伏电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅、CdTe、CIGS等几种类型。

其中,单晶硅电池效率最高,达到了25%以上,但成本较高;多晶硅电池效率稍低,但成本相对更经济;非晶硅的成本最低,但效率最低。

除了光伏发电技术之外,太阳能热发电技术也是一种重要的利用太阳能的方式。

太阳能热发电技术主要利用太阳能热能转化为机械能,然后通过涡轮机发电。

这种方式需要大面积的反射器将太阳光聚焦在一个小的区域内,从而达到较高的温度。

当前主要的太阳能热发电技术有塔式集中式太阳能热电(CST)、槽式聚光式太阳能热电 (PTC)、汽轮机太阳能热电 (STEG)、太阳能风力协同发电等。

太阳能热发电技术的优势是发电稳定、功率密度高、可存储性好,适合于大规模发电。

二、太阳能的应用领域目前,太阳能已经可以广泛应用于住宅和商业建筑,并且随着技术的不断提升,太阳能的应用领域也在不断扩展。

(1)家用太阳能电力系统随着太阳能电池的不断升级,家用太阳能电力系统已成为一种越来越流行的选择。

通过在家庭屋顶上安装太阳能板,可将太阳能转化为电能,满足家庭用电需求。

在某些城市,政府还会对安装家用太阳能电力系统的居民提供补贴和优惠政策。

(2)太阳能热水系统太阳能热水系统是指利用太阳能热能来加热水,解决家居生活中的热水需求。

通过将太阳能热能通过换热器传给热水储罐中的水,从而使得水得到加热。

太阳能技术发展现状与未来趋势

太阳能技术发展现状与未来趋势

太阳能技术发展现状与未来趋势太阳能作为一种清洁、可再生的能源源头,越来越受到人们的关注和重视。

它在解决能源问题、减少环境污染方面发挥着重要作用。

本文将从太阳能技术发展现状和未来趋势两个方面讨论太阳能的应用前景和发展前景。

一、太阳能技术发展现状随着科技的进步和环境问题的日益突出,太阳能技术得到了迅猛发展。

目前,太阳能技术主要分为热能利用和光能利用两种形式。

在热能利用方面,太阳能热发电逐渐成为一种新兴的清洁能源形式。

通过太阳能热发电,可以将太阳能转化为热能,进而产生电能。

太阳能热发电技术的核心是太阳能集热器。

集热器有效吸收太阳能,将其转化为热能,再通过热能发电系统产生电能。

太阳能热发电技术具有环保、节能的特点,成为未来电力发展的重要方向。

在光能利用方面,太阳能光伏技术的应用越来越广泛。

光伏技术利用太阳能直接转化为电能,是目前使用最为广泛的太阳能利用方式。

光伏电池是光伏技术的核心部件,它能将太阳能转化为直流电能。

随着技术的不断进步,光伏电池的转化效率不断提高,成本也逐渐降低,使得光伏技术在商业和居民领域得到了快速的推广。

二、太阳能技术未来趋势太阳能技术的未来发展呈现出一些明显的趋势,这些趋势将进一步推动太阳能技术的应用和发展。

首先,太阳能技术将越来越普及。

随着技术的进步和成本的降低,太阳能设备的价格将更加实惠,从而推动太阳能技术在民用和商业领域中的普及。

越来越多的家庭和企业将选择安装太阳能设备,用以满足他们的能源需求。

其次,太阳能储能技术将得到进一步的发展。

由于太阳能的不稳定性,储能技术对于太阳能的应用至关重要。

目前已经有一些太阳能储能技术问世,如太阳能电池组和储能电站等。

未来,太阳能储能技术将不断创新,从而实现太阳能的全天候供应。

再次,太阳能技术将与其他能源技术相互融合。

太阳能与风能、水能等可再生能源具有协同作用,它们的相互补充将实现能源的高效利用。

未来,太阳能技术将与其他能源技术相互融合,形成一种多能源供应模式,以进一步推动可持续发展。

太阳能热发电技术的研究与发展

太阳能热发电技术的研究与发展

太阳能热发电技术的研究与发展太阳能是一种非常清洁和可再生的能源,随着环保意识的不断提高,太阳能的应用也越来越广泛。

除了供暖、照明和热水等方面,太阳能还可以直接转化为电能,这便是太阳能热发电技术。

本文将简要介绍太阳能热发电技术的原理、现状和发展趋势。

一、太阳能热发电技术的原理太阳能热发电技术是利用太阳能集中加热液体或气体,产生高温高压蒸汽,驱动涡轮发电机发电的过程。

具体地说,太阳光线通过反射器或聚光设备聚焦在接收器上,接收器中的热导体把太阳能转化为热能,使其传递到传热介质中。

这时,传热介质中的温度升高,液态介质变为气态,产生高温高压蒸汽,驱动涡轮发电机发电。

太阳能热发电技术的核心是聚光器和接收器的设计,这直接影响着整个系统的效率和成本。

二、太阳能热发电技术的现状目前太阳能热发电技术已经取得了一定的成果,并已经开始在实际应用中得到推广。

世界各地有许多太阳能热发电站正在运行,其中以西班牙为代表。

西班牙的太阳能热发电技术已经非常先进,他们拥有世界上最大的太阳能热发电站,装机容量达到了50MW。

除西班牙外,其他国家如美国、澳大利亚、中国等也都在积极研究和推广太阳能热发电技术。

三、太阳能热发电技术的发展趋势太阳能热发电技术虽然已经进入商业化应用,但在技术上仍有很大的发展空间。

目前太阳能热发电技术的效率还不够高,成本还不够低,这是制约其进一步推广的主要原因。

与此同时,太阳能热发电技术在普及过程中也受到了一些挑战,如天气和季节变化对发电量的影响、建设和运营成本的高昂等问题。

为了解决这些问题,太阳能热发电技术未来的发展需要针对性的技术创新和政策支持。

一方面,太阳能热发电技术需要更先进的材料和设备,如更高效的接收器和聚光器、更稳定的传热介质等;另一方面,政府部门需要出台更为优惠和明确的政策,降低建设和运营成本,鼓励企业和民间资本加大投入。

总之,太阳能热发电技术是一种非常具有前景和潜力的技术,它不仅能够满足能源需求,还能够减少环境污染,创造就业机会,促进可持续发展。

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太阳能热发电技术的现状及发展趋势在全球可持续发展的大背景下,“绿色能源”和“低碳生活”的概念正受到越来越多的关注,各国竞相开展以风能、太阳能、生物能、地热能、海洋能等可再生绿色能源为主的研究和应用.同时从国家能源局获悉,我国首轮太阳能光热发电特许权招标项目,已于2010年6月底至7月初正式开始.此政策的颁布,打破了常规化石燃料发电占据整个发电行业的局面,意味着太阳能因其储量的无限性、利用的清洁性等特点一跃成为最热门的新能源之一,太阳能热发电技术将迅速进入商业化成长时期,成为解决当前能源、资源、环境等一系列问题的新兴产业.人们最早对太阳能热发电的研究,可以追溯到18世纪70年代在巴黎建立的第一个小型点聚集太阳能热交互蒸汽机,自此之后,各国对太阳能热发电技术的研究从未终止.在1981年至1991年间,全世界建造了多种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座(塔式为主);另外在1985至1991的6年间,在美国加州沙漠建成的9座槽式太阳能发电站,更是将发电成本降至8美分/kWh,太阳能热发电项目已成为各国建立新能源系统的方向之一.经过近30年的发展,部分太阳能热发电技术已完成试验和示范阶段,正向低成本、高产业化迈进.本文以目前研究最为广泛的聚光式太阳能热发电技术为对象,对各种聚光式太阳能热发电技术进行介绍、分析和比较,希望能得出对我国太阳能热发电行业具有建设性的意见.1太阳能热发电技术的概念与分类太阳能热发电主要是将聚集到的太阳辐射能,通过换热装置产生蒸汽,驱动蒸汽轮机发电.太阳能热发电与常规化石能源在热力发电方式上的原理是相同的,都是通过Rankine 循环、Brayton循环或Stirling循环将热能转换为电能,区别在于热源不同,太阳能发电的热源来自太阳辐射,因而如何用聚光装置将太阳能收集起来是大多数太阳能热发电的关键技术之一.此外,考虑到太阳能的间歇性,需要配置蓄热系统储存收集到的太阳能,用以夜间或辐射不足时进行发电,因此成熟的蓄热技术成为太阳能热发电中的另一关键技术.直接光发电和间接光发电是太阳能热发电中最常用的分类方式.直接光发电可分为太阳能热离子发电、太阳能温差发电和太阳能热磁体发电;间接光发电可分为聚光类和非聚光类,其中聚光类按照太阳采集方式可分为太阳能塔式发电、太阳能槽式发电和太阳能碟式发电;非聚光类主要有太阳能真空管发电、太阳能热气流发电和太阳能热池发电等.通常所说的太阳能热发电,主要指间接光发电,直接光发电尚在实验阶段.目前主流的太阳能热发电技术集中在塔式、槽式和碟式,它们因开发前景巨大而受到极大的关注.2聚光式太阳能热发电技术2.1塔式太阳能热发电塔式太阳能发电主要由大量的跟踪太阳的定向反射镜(定日镜)和装在中央塔上的热接收器这两大部分组成,成千上万面定日镜将太阳光聚焦到中央接收器上,接收器将聚集的太阳辐射能转化为热能,然后再将热能传递给热力循环工具,驱动热机做功发电.随着镜场中定日镜数目的增加,塔式太阳能发电系统的聚光比也随之上升,最高可达1500,运行温度为1000℃~1500℃.它因其聚光倍数高、能量集中过程简便、热转化效率高等优点,极适合太阳能并网发电。

图1为塔式太阳能发电的系统图.从图1可以看出,塔式太阳能发电系统包括:跟踪太阳光的定日镜、接收器、工质加热器、储能系统以及汽轮机组等部分.收集装置由多面定日镜、跟踪装置、支撑结构等构成.系统通过对收集装置的控制,实现对太阳的最佳跟踪,从而将太阳的反射光准确聚焦到中央接收器内的吸热器中,使传热介质受热升温,进入蒸汽发生器产生蒸汽,最终驱动汽轮机组进行发电.此外,为了保证持续供电,需要蓄热装置将高峰时段的热量进行存储以备早晚和阴雨间隙使用.作为欧洲首座商业性太阳能发电厂,2007年3月,PS10电站,如图2所示,利用624个面积均为120m2的巨大日光反射器将太阳光聚焦在高约90m的塔上,产生1.1万kW的电力,电站每年向电网供电1920万kWh,年平均发电效率可达10.5%.2009年5月,在PS10电站的基础上,PS20电站正式动工.PS20电站使用1225个面积为120m2的定日镜将太阳光聚集在高约为162m的塔上,能提供满足18万个家庭日常需求的用电量,整个电站计在2013年竣工。

我国在这方面起步较晚,并且由于工艺、材料、部件及其相关技术尚未得到根本性的解决,加上经费不足,一直裹足不前.近年来,中国工程学院院士张耀明教授带领团队刻苦钻研,在自动跟踪、聚光、集热等技术上取得了突破.国内首座“70kW塔式太阳能热发电系统”已于2005年10月在南京江宁顺利建成并成功投入并网发电,填补了我国在这方面的空白.2.2槽式太阳能热发电槽式太阳能发电采用多个槽形抛物面式聚光器,将太阳光聚集到接收装置的集热管上,加热工质,产生高温蒸汽后推动汽轮机发电.收集装置的几何特性决定了槽式太阳能发电的聚光比要低于塔式,通常在10~100之间,运行温度达400℃.如图3所示,槽式太阳能发电包括聚光集热部分、换热部分、发电储能部分。

其中,发电储能部分与塔式基本相似,不同之处在于聚光集热和换热部分.聚光集热是整个槽式发电系统的核心,它由聚光阵列、集热器和跟踪装置组成.在此部分,集热器大多采用串、并联排列的方式,可按南北、东西和极轴3个方向对太阳光进行一维跟踪.在换热部分,预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器4组件实现了工质加热、换热、产生蒸汽、进行发电的过程.由于槽式发电系统结构相对紧凑,其收集装置的占地面积比起塔式和碟式来说,相对较小,因而为槽式太阳能发电向产业化发展奠定了基础.自上世纪80年代起,美国Luz公司在加州莫哈维沙漠陆续建成了9座槽式聚光热发电站(SEGSⅠ-SEGSⅨ),总装机容量为35.4万kW,年发电总量108亿kWh,产生的电力可供50万人使用.随着技术不断发展,系统效率由起初的11.5%提高到13.6%,每kW电能装机容量的投资己由6000美元降至2000多美元,电费也由每度24美分降至7.5美分.自1984年以来,Luz公司先后开发了1.4万kW、3万kW和8万kW的多种系统,太阳辐射能转化至电能的最高瞬时效率可达24%,年平均效率最高为15%.在广泛采纳和吸取SEGS电站多年运行经验的基础上,在内华达州建造的装机容量为6.4万kW的槽式太阳能热发电站SOLAR-1,只需要30min 的储热容量和2%的天然气作为辅助能源即可保证投入并网发电,且运行结果表明该电站在效率和稳定性方面均有一定提高.在槽式太阳能发电领域,我国已在太阳光方位传感器、自动跟踪系统、抛物面反射镜、接收器方面取得了突破性进展,并且拥有具有完全自主知识产权的100kW槽式太阳能热发电试验装置.国际权威机构的统计显示,截止2009年,全世界运行的槽式光热发电站占整个光热发电站的88%,占在建项目的97.5%,可见槽式太阳能热发电技术已取得了大规模商业化生产的能力.值得注意的是,虽然槽式太阳能热发电已具备了大规模投产的条件,然而其核心部件高温真空管仍存在技术缺陷,涂层技术还有待改进,因而加强核心部件的技术研发、工艺改进将是今后提高槽式太阳能热发电效率、降低成本的关键,也将成为推动槽式太阳能发展的重要动力.2.3碟式太阳能热发电作为目前热发电效率最高的方式,碟式太阳能发电整合多个反射镜组成抛物面蝶形聚光镜,通过对其的旋转,将太阳光聚集到接收器中,经接收器吸热后加热工质,进一步驱动发电机组发电.旋转抛物面蝶形聚光镜的应用使得碟式太阳能发电的聚光比达到3000以上,这一方面有效地提高了光热转换的效率,但是另一方面也由于其较高的接收温度,对接收器的材料和工艺提出了更高的要求.从图4看出,碟式太阳能发电系统包括抛物面蝶形聚光镜、高温接收器、跟踪传动装置、发电储能装置等.与塔式和槽式不同的是,碟式太阳能发电主要采用斯特林(Stirling)热力循环,完成热能到机械能的转化,但由于斯特林(Stirling)热机的技术开发尚未成熟,因而碟式太阳能发电尚在试验示范阶段。

国外对碟式太阳能发电的研究已有20余年,自1982年美国加州建造的碟式斯特林太阳能发电实验装置起,美国、沙特、德国、日本、西班牙等国相继建设了不同形式的碟式太阳能发电示范工程,碟式太阳能发电的研究得到了迅速发展.国内一些高校和科研院所也对此做过一些实验研究:中国科学电工研究所与皇明太阳能集团及新疆新能源公司联合研制了4套太阳能发电多碟聚光器和单碟聚光器,多碟式聚光器采用多碟复合聚光方式,采光5m,输出的峰值热功率为12kW,系统跟踪精度达3.14mrad.2.4其他方式近来,一种新型的太阳能热发电系统的设计引起了广泛的关注.该设计采用一列同轴排列的反射镜取代传统意义上的抛物面反射镜,将太阳光首先聚焦在上部的中央反射镜上,再由中央反射镜向下反射,将太阳光聚焦到地面接收器中,这种新型的聚光方式称为向下反射式或菲涅尔反射式(如图5).由于二次聚焦,保证了较高的聚光比;同时,向下反射的方式不但避免了高塔上安装接收器的风险,也解决了塔顶热量损失大、安装维护成本高等问题,势必成为未来太阳能热发电的一个重要研究方向.2.53种太阳能热发电技术的比较上述3种太阳能热发电方式各有优点,就理论而言,塔式太阳能发电由于聚光比高、运行温度高、系统容量大和热转换效率高等特点,较适合大规模生产;槽式太阳能发电因其系统结构相对简单、技术较为成熟,成为了第一个进入商业化生产的热发电方式;而碟式太阳能发电因其热效率最高、结构紧凑、安装方便等特点,非常适合分布式小规模能源系统.另一方面,前期投入过高且难以降低成本使得塔式太阳能发电始终没有广泛投入商业化生产;聚光比小、系统工作温度低、核心部件真空管技术尚未成熟、吸收管表面选择性涂层性能不稳定等问题,阻碍了槽式太阳能发电的推广;碟式发电系统中,斯特林热机关键技术难度大、开发时间短等原因,致使其仍处于试验示范阶段.下表1给出了3种太阳能热发电的具体参数比较3发展趋势(前景与展望)全世界能源危机与环境问题的加重,迫使很多国家加快了开发太阳能热发电的步伐;在美国加州莫哈为沙漠,SES公司与电力公司SOE携手合作,力争在2011年建造一个占地1822hm2的巨型太阳能发电站,预计发电功率可达50万kW;在西班牙的特莱斯坎多斯,一个发电功率达300MW的大型太阳能发电厂也在建造中.此外,以色列、德国、澳大利亚也都有大型的太阳能热电站正在建设中.我国也不甘落后,很多学者强烈呼吁大力开展太阳能热发电示范项目,有些地方正在筹措巨资购买国外塔式或槽式太阳能热发电设备,在国内建设较大规模兆瓦级示范电站.国人的过度热情,不禁让人担忧.首先,国外的技术尚未完全成熟,还需要解决一些关键技术才能在太阳能热发电站商业化上实现更大的突破;其次,如将国外的技术照搬过来而没有考虑我国特殊的地形与气候,大型太阳能热发电站的适用性不得而知.鉴于以上两点原因,我国的太阳能热发电技术仍需要在充分认清我国国情的基础上,做到以下几个方面:(1)充分了解我国的气候与环境,因地制宜,采用合适的太阳热发电方式.首先,调查气象条件:只有在年太阳辐射大于2200h的地区才适合采用太阳热发电.第二,了解土地资源是否紧张:在地域辽阔、土地资源丰富、农牧民居住分散的区域,可建立大规模大容量集中式的太阳热电站,而在人口密集处不合理也不经济.第三,需要考虑建热电站的财政投入问题:例如对于一些交通不便、人力资源匮乏的区域,碟式抛物面斯特林发电系统较为适合,其单机容量为几十kW至几百kW,系统效率高,可以满足急需的电力补充.(2)鉴于单纯利用太阳能进行热发电还存在许多问题,特别是考虑到开发太阳能热发电系统的投资较大以及目前的蓄热技术还不够成熟,因而将太阳能发电系统与常规的发电系统整合成多能源互补的系统,既有效地解决了太阳能利用不稳定的问题,同时也能利用成熟的常规发电技术,降低开发利用太阳能的技术风险和经济成本.(3)大力研发关键技术,完善工艺,降低成本,并对系统进行有机集成,实现高效的热工转化,突破常规系统中太阳能发电效率低的限制,增强系统整体的可靠性和安全性,加快产业化的步伐.综上所述,我国的太阳能热发电的发展方向应是立足国情,选择性地开展,因地制宜,实现太阳能向电能的高效转化,努力将太阳能热发电发展成为低成本、高效益、零污染的“阳光”产业!。

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