塔式太阳能光热发电算法
蝶式、槽式、塔式太阳能发电区分详解
耗资22亿美元的“烧鸟项目”
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太阳能烟囱发电
在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。
1983年，西班牙建成一座太阳热气流（即太阳烟囱）发电站，发电功率50kW，用于进行探索性试验研究。
气动阻力低、发射质量小，因此近年来研发主要集中于具有更小单位功率质量比的空间电源应用领域，今后的研究方向主要是提高系统的稳定性和降低系统发电成本两个方面。
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碟式系统的缺点
1）造价昂贵，在三种系统中也是位居首位，目前碟式热发电系统的初投资成本高达4.7～6.4万元/kW；
（2）尽管碟式系统的聚光比非常高，可以达到2000℃的高温，但是对于目前的热发电技术而言，如此高的温度并不需要甚至是具有破坏性的。所以，碟式系统的接收器一般并不放在焦点上，而是根据性能指标要求适当地放在较低的温度区内，这样高聚光度的优点实际上并不能得到充分的发挥；
电站效率15.6%
诺贝尔奖，意大利物理学家鲁比亚主导。
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菲涅尔式太阳能发电系统
菲涅尔反射，线聚焦
结构简单，传动结构易于操作。
美国加州5MW示范，世界上第一个菲涅尔聚焦电站，水蒸气介质，温度450℃。
西班牙1.4MW示范，二期项目30MW
皇明，2.5MW示范，钢管镀膜。工业利用和供热。
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电力品质好、上网价格较低
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吸热器热损失：
辐射损失、对流损失、传导损失
吸热器黑色，辐射后白色
辐射温度超过1200℃，没有耐高温透光材料，吸热器敞开布置。对流损失大。
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世界最大塔式太阳能发电装置
蝶式,槽式,塔式太阳能发电区分详解
耗资22亿美元的“烧鸟项目”
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太阳能烟囱发电
在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。
1983年，西班牙建成一座太阳热气流（即太阳烟囱）发电站，发电功率50kW，用于进行探索性试验研究。
β-型斯特林机：隔离活塞，直线型气缸，斯特林申请专利机型，工艺易实现，最适用机型
γ-型斯特林机：与β类似，但动力活塞和隔离块分开，也是最适用机型
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碟式热发电系统的优点
光热转换效率高达85%左右，在三类系统中位居首位；
使用灵活，既可以作分布式系统单独供电，也可以并网发电。
介质为水/水蒸气，压力4.5MPa，温度300℃
设计效率21%，实际效率13.41%
水蓄热，50min。备用：燃气补燃，掺烧比12-15%
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西班牙PS20电站
2009年投产，当时世界最大的塔式电站
容量20MW
镜场面积15万平方米。塔高165米。
热效率提高10%
设计较为保守。蓄热方式为热水蓄热。高压热水变压气化，产生饱和蒸汽的方式。
相变式、热管式、混合式
直接式集热器
温度分布极不均匀
发电不稳定，不均匀
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斯特林发动机（引擎）
Stirling Engine
苏格兰牧师、物理学家、热力学家——Robert Stirling
1816年，申请专利。
热机、外燃机
理论效率——最大效率，卡诺循环效率
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光热发电(槽、塔、碟)
光热发电太阳能光热发电是指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。
采用太阳能光热发电技术，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，这种形式的太阳能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，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
目录简介太阳能光热发电是新能源利用的一个重要方向。
太阳能光热发电是太阳能利用中的重要项目，只要将太阳能聚集起来，加热工质，驱动汽轮发电机即能发电。
1950年，原苏联设计了世界上第一座太阳能塔式电站，建造了一个小型试验装置。
太阳能光热发电70年代，太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电效率较高，技术比较成熟，因此当时许多工业发达国家都将太阳热发电作为重点，投资兴建了一批试验性太阳能热发电站。
据不完全统计，从1981～1991年，全世界建造的太阳能热发电站（500kw以上）约有20余座，发电功率最大达80mw0按太阳能采集方式划分，太阳能热发电站主要有塔式、槽式和盘式三类。
这些电站基本上都是试验性的。
例如，日本按照阳光计划建造的一座1mw塔式电站，一座1mw槽式电站，完成了试验工作后即停止运行。
美国10mw太阳1号塔式电站，进行一段时间试验运行后及时进行技术总结，很快将它改建为太阳：号电站，并于1996年1月投入运行。
80年代中期，人们对建成的太阳能热发电站进行技术总结后认为，虽然太阳能热发电在技术上可行，但投资过大（美国太阳：号电站投资为1．42亿美元），且降低造价十分困难，所以各国都改变了原来的计划，使太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。
例如，美国原计划在1983～1995年建成5～10万kw和10～30万kw太阳能热电站，结果没有实现。
4 t7 正当人们怀疑太阳能热发电的时候，美国和以色列联合组成的路兹太阳能热发电国际有限公司，自1980年开始进行太阳热发电技术研究，主要开发槽式太阳能热发电系统，5年后奇迹般地进入商品化阶段。
塔式与槽式太阳能热发电技术
１．聚光倍数高，容易达到较高的工作温度，阵列中的定日镜数目越多，其聚光比越大，接收器的集热温度也就愈高；
２．能量集中过程是靠反射光线一次完成的，方法简捷有效；
３．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。
塔式太阳能热发电的参数可与高温、高压火电站一致，这样不仅使太阳能电站有较高的热效率，而且也容易获得配套设备。虽然这种电站的建设费用十分昂贵，美国的ＳｏｌａｒＯｎｅ电站初次投资为１．４２亿美元，成本比例为：定日镜５２％、发电机组、电气设备１８％、蓄热装置１０％、接收器５％、塔３％、管道及换热器８％、其它设备４％。但随着制镜技术的提高和规模的增大，定日镜成本将大幅度降低。以美国Ｓｕｎｌａｂ为代表的研究部门以及Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ评估机构对塔式太阳能热发电的成本作出了预测 图１ 。Ｓｕｎｌａｂ基于８．７ＧＷ规模预计到２０２０年塔式太阳能热发电的成本最终可达到约３０～４０＄ ＭＷｈ，即每度电３～４美分；Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ基于２．６ＧＷ规模预计到２０２０年塔式太阳能热发电的成本最终可达到５０～６０＄ ＭＷｈ，即每度电５～６美分。与常规化石能源发电相比，如果算上环境污染的成本，那么塔式太阳能热发电的前景将更加广阔。美国能源部主持的研究结果表明；在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种方式。
典型的槽式太阳能热发电系统工作原理如图３（略）所示。
国际槽式太阳能热发电技术现状
西方国家对太阳能利用研究起步较早，可以追溯到１８世纪８０年代，２０世纪初已开始在工业中应用。目前，美国、以色列、澳大利亚、德国等国家是太阳能利用大国，也是槽式太阳能热发电技术强国。
其中美国鲁兹 ＬＵＺ 公司是槽式太阳能热发电技术应用的典范，在１９８５～１９９１年间，美国在南加州先后建成９座槽式太阳能热发电站，总装机容量３５３．８ＭＷ，是世界上规模最大、成效最高的太阳能发电工程。
塔式光热电站光学效率建模仿真及定日镜场优化布置
塔式光热电站光学效率建模仿真及定日镜场优化布置一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的大力发展，塔式光热电站作为一种高效、清洁、可再生的能源利用方式，受到了广泛关注。
塔式光热电站利用定日镜场将太阳光反射并聚焦于塔顶的热接收器上，通过热机转换为电能。
其光学效率是影响电站整体性能的关键因素，因此，对塔式光热电站的光学效率进行建模仿真和优化定日镜场布置，对于提高电站效率和降低成本具有重要意义。
本文旨在研究塔式光热电站的光学效率建模与仿真方法，并对定日镜场的优化布置进行深入探讨。
通过理论分析和数学建模，建立塔式光热电站的光学效率模型，为后续的仿真研究提供基础。
基于建立的模型，采用数值仿真方法，对电站的光学效率进行模拟和分析，研究不同参数对光学效率的影响规律。
针对定日镜场的优化布置问题，提出一种基于多目标优化算法的优化方法，以提高电站的光学效率和整体性能。
本文的研究结果将为塔式光热电站的设计、建设和优化提供理论支持和指导，有助于推动塔式光热电站技术的进一步发展和应用。
本文的研究方法和成果也可为其他类型的光热电站提供借鉴和参考。
二、塔式光热电站基本原理与关键技术塔式光热电站，又称集中式太阳能光热发电系统，是一种利用大规模反射镜（定日镜）将太阳光反射并集中到塔顶接收器上，通过接收器内的工作介质吸收热量并转换为电能的系统。
其基本原理涉及光学、热力学和电力转换等多个领域。
在塔式光热电站中，定日镜场是核心组成部分，负责将太阳光准确地反射到塔顶接收器。
定日镜场的优化布置是提高整个电站光学效率的关键。
优化布置涉及定日镜的数量、大小、形状、排布方式以及镜面跟踪控制等多个方面。
通过精确的数学模型和计算机仿真，可以实现定日镜场的最佳布置，使太阳光在任何时刻都能被高效地反射到接收器上。
除了定日镜场的优化布置，塔式光热电站还涉及到其他关键技术。
首先是接收器技术，接收器需要承受极高的温度，同时保持高效的热量转换。
其次是热传导与储热技术，通过高效的热传导介质将接收器内的热量传递到储热系统中，以实现热能的储存和稳定输出。
塔式太阳能光热发电站运行规程
塔式太阳能光热发电站运行规程一、引言太阳能光热发电技术是一种以太阳能为能源，采用光热转换技术将光能转化为热能，然后再将热能转化为电能的发电方式。
塔式太阳能光热发电站是其中的一种发电方式，本规程旨在指导塔式太阳能光热发电站的正常运行，确保发电站的效率和安全。
二、塔式太阳能光热发电站的基本原理1.系统概述：–塔式太阳能光热发电站由太阳能反射镜组成，用于集中太阳光线。
–高温工质在集中的太阳光照射下被加热，并传递给蒸汽锅炉。
–蒸汽通过汽轮机转化为动力，带动发电机发电。
2.基本工作原理：–反射镜根据太阳位置实时调整，确保光线始终集中在接收器上。
–高温工质通过接收器流动，受热后进入蒸汽锅炉，产生高压高温蒸汽。
–高压高温蒸汽通过汽轮机转动涡轮，带动发电机发电。
三、塔式太阳能光热发电站运行策略1.日常运行策略：–确保反射镜清洁度，定期进行清洗和维护。
–检查并保持接收器的正常工作状态。
–准确调整反射镜，使其能够跟随太阳运动。
–定期检查和维护蒸汽锅炉和汽轮机系统。
2.太阳能资源利用策略：–根据太阳能资源的变化，调整反射镜的角度和位置，最大限度地利用太阳能。
–根据天气预报和太阳角度预测，调整塔式太阳能光热发电站的工作模式。
3.安全策略：–设置安全阀，避免发生爆炸等安全事故。
–定期进行安全演练，提高应急处理能力。
–定期检查线路和设备的绝缘性能，确保电气安全。
四、塔式太阳能光热发电站运行管理1.运行监测：–使用监测设备对发电站的温度、压力、能量产生等参数进行实时监测。
–建立运行数据记录和分析系统，定期对数据进行分析和评估。
2.运行维护：–定期进行设备巡检和维护，确保发电站的正常运行。
–根据设备检查结果制定维护计划，在保证安全的前提下进行设备维修和更换。
3.运行升级：–根据技术发展和设备更新要求，定期进行发电站的技术升级和设备更新。
4.应急预案：–制定塔式太阳能光热发电站的应急预案，包括火灾、地震等各种安全事故应急处理措施。
塔式光热发电系统介绍及研究
塔式光热发电系统介绍及研究发布时间：2021-12-31T03:13:14.757Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：邹旋[导读] 塔式光热发电厂的基本原则就是把太阳能转化成电能，其通过定日镜厂区，位于中心塔上的太阳能接收器，具有储热能力的熔盐热能存储系统，一套额定出力的汽轮发电组。
简单的项目示意图如下：山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100摘要：塔式光热发电是新能源利用的一个重要方向。
塔式光热发电是指利用大规模阵列镜面收集太阳热能，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。
采用光热发电技术，可大大降低发电的成本降低二氧化碳排放。
而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即热量可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
本文对主要系统功能及配置进行了描述分析。
关键词：光热、塔式、系统塔式光热发电厂的基本原则就是把太阳能转化成电能，其通过定日镜厂区，位于中心塔上的太阳能接收器，具有储热能力的熔盐热能存储系统，一套额定出力的汽轮发电组。
简单的项目示意图如下：塔式光热电厂的集热系统包含定日镜厂区，用以反射和聚焦太阳辐射到中心塔的接收器上。
收集器有管墙（作用相当于换热器）组成的。
太阳辐射反射到收集器上被转化为热能加热硝酸盐熔盐（是一种混合的硝酸盐（60%硝酸钠和40%硝酸钾），以流体的状态在工作温度方位存在与接收器中。
混合熔盐的高熔点为220℃。
本系统作用是进口缓冲罐接受来自冷盐泵熔盐，并送入吸热器，吸热器吸收来自镜场的能量，被加热后的熔盐存储到出口缓冲罐，并经下降管送入热盐储罐储存。
吸热器主要部件有吸热器面板、炉箱、面板支撑结构、进口缓冲罐、出口缓冲罐、应急空气系统等，进口容器是一个立式碳钢压力容器，位于接收器面板的上游。
其配置有伴热和热绝缘以便在熔盐进入前对容器预热。
冷熔盐在到达接收器前，先从冷盐罐中被传送到进口容器。
请根据所学知识结合光热发电流程解释该塔式
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集热塔式光热发电技术
第一节 概述
一、什么是集热塔式光热发电
简称塔式光热发电。 塔式光热发电技术
以面聚焦方式，在地面建立集热塔，塔顶安装 吸热器，集热塔周围安装定日镜，数千面定日镜将 太阳光聚集到塔顶吸热器腔体内，通过加热工质产 生高温蒸汽，推动燃气轮发电机组发电。
工质可以用水或熔盐。
光热发电技术基础
• 书名：光热发电技术 基础
塔式太阳能热发电系统中聚光技术采用面聚焦技 术，通过建立高塔架设吸热器使得可以铺设数千上万 面聚光镜，其镜面采用平面或微曲面，利用刚性金属 结构支持并跟踪太阳光线，通过控制系统进行方位角 度调整。
光热发电技术基础
由于定日镜场的规模宏大，使得塔式太阳能 热发电系统与槽式太阳能热发电系统相比, 其集 塔式光热发电技术 热温度更高, 易生产高参数蒸汽, 因此,其热动装置 的效率相应提高。
到防风稳定镜面的作用，但其结构复杂，而且其底座轨 道防沙问题需要进一步解决。
而独臂支架式定日镜具有体积小、结构简单、较 易密封等优点, 但其稳定性、抗风性却较差, 为了达到 足够的机械强度, 防止被大风吹倒, 必须消耗大量的钢材 和水泥材料为其建镜架和基座, 其机构及其控制 定日镜需对太阳进行追踪，方可获得较大的聚光比。
光热发电技术基础
2. 定日镜场
数千面定日镜组成定日镜场，每面定日镜通过独 立的跟踪系统集体将太阳光聚焦于吸热器上，获得较 高的聚光比，得以加热集热介质得到高参数的蒸汽驱 塔式光热发动电汽技轮术机做功发电。
光热发电技术基础
定日镜场的布置主要考虑： （1）布置方式：定日镜场一般多采用辐射网 络排列，避免定日镜之间的光学阻挡损失； 塔式光热发电技（术2）定日镜之间间距：需保证每个定日镜有 足够的追踪空间，避免机械相撞，同时还需考虑在 定日镜安装、维修所需的操作空间； （3）定日镜场需与吸热器之间进行配合：依 照吸热器开口大小，倾斜角度确定定日镜场范围。
塔式太阳能热发电系统
塔式太阳能热发电系统作者：曹连芃时间：2011年3月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。
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塔式太阳能光热发电算法
太阳能光热发电是一种利用太阳能将光能转化为热能，再通过热能转换为电能的技术。
塔式太阳能光热发电是其中一种常见的光热发电技术，它的优势在于可以集中利用太阳能，提高发电效率。
塔式太阳能光热发电系统主要由太阳能反射器、塔式集热器、储热系统和发电系统等组成。
太阳能反射器用于将太阳光聚焦到塔式集热器上，从而提高集热器的温度。
塔式集热器是光热发电系统中最关键的部件，它可以将太阳能转化为热能。
储热系统用于储存集热器收集到的热能，以便在夜间或阴天时继续发电。
发电系统则将储存的热能转化为电能。
塔式太阳能光热发电算法的核心在于对太阳能的集中利用和热能的高效转化。
首先，太阳能反射器的设计需要考虑反射率和聚焦度，以确保足够的光能被集中到集热器上。
其次，塔式集热器的设计需要考虑其材料的热传导性能和稳定性，以确保高温下的热能转化效率。
同时，储热系统的设计需要考虑热储存材料的选择和储热容量的大小，以满足持续发电的需求。
在塔式太阳能光热发电算法中，还需要考虑日晷效应和追踪算法。
日晷效应是指太阳光在集热器中的聚焦点位置会随着时间的变化而变化，需要通过调整反射器的角度来保持聚焦点在集热器上的稳定位置。
追踪算法则是通过实时监测太阳的位置和角度来调整反射器
的角度，以保持太阳光的最佳聚焦效果。
除了算法的设计，塔式太阳能光热发电系统还需要考虑并解决一些实际问题。
例如，如何应对阴天和夜间的发电需求？解决这个问题的方法是通过储热系统的设计和能量储存技术来实现。
另外，如何减少系统的热损失？解决这个问题的方法是通过优化集热器的设计和使用高效的绝缘材料来减少热能的散失。
塔式太阳能光热发电算法的研究和应用对于推广可再生能源和减少对化石燃料的依赖具有重要意义。
通过提高光热发电的效率和可靠性，可以实现更大规模的太阳能利用，并为可持续发展做出贡献。
同时，塔式太阳能光热发电技术还可以应用于工业生产和建筑领域，为企业和个人提供清洁能源解决方案。
塔式太阳能光热发电算法的研究和应用是未来能源领域的重要方向之一。
通过优化反射器、集热器和储热系统的设计，以及研究日晷效应和追踪算法，可以提高光热发电系统的效率和可靠性。
塔式太阳能光热发电技术的推广将有助于减少对化石燃料的依赖，实现可持续发展的目标。