首页「恒煊娱乐」首页！太阳能热发电技术及最新进展 太阳能热发电技术及最新进展 摘要 本文扼要概述太阳能热发电系统的基本概念, 提出聚光型和非聚光型的系统分类方法。太阳能聚光型发电系统分为塔式、槽式和碟式，非聚光型太阳能热发电系统包括太阳能热气流与太阳能热池等发电系统。文章还根据“大容量—高参数—长周期一储热低成本”的太阳能热发电系统未来的技术发展方向，简单介绍了太阳能热发电的关键技术，包括聚光镜、吸热器、跟踪系统、储热材料、太阳能热机等。 关键词 太阳能热发电；系统分类；关键技术centrating solar power generation system can be divided into tower, trough type and plate type.Non-concentrating solar thermal power generation system consists of solar thermal power generation system and solar thermal pool, etc. According to the future development direction of the solar thermal system technology－－large capacity, high parameters, long period and low cost，the article also simply introduces the key technology of solar thermal power generation, including condenser, heat absorber , tracking system, heat storage material, solar heat engine, etc. Keywords: solar thermal ;system classification;key technology 前言 太阳能资源丰富，分布广泛，开发利用前景广阔。太阳能发电作为太阳能利用的重要方式，已经得到世界各国的普遍关注。 近几年，太阳能发电技术进步很快，产业规模持续扩大，发电成本不断下降，在全球已实现较大规模应用。在国际市场的带动下， 我国太阳能产业快速发展，太阳能发电即将成为技术可行、经济合理、具备规模化发展条件的可再生能源，对我国合理控制能源消费总量、实现非化石能源目标发挥重要作用。 目前已实现产业化应用的主要是太阳能光伏发电和太阳能光热发电。太阳能光伏发电是太阳能发电应用最多的技术。太阳能光热发电尚未实现大规模发展，但经过较长时间的试验运行，开始进入规模化商业应用[1]。 1太阳能热发电分类及工作原理 太阳能热发电按原理分类主要分为聚光型和非聚光型两种，其中聚光型有塔式、槽式和碟式，非聚光型有太阳能热气流和太阳能池热发电两种[2]。 1.1聚光型太阳能热发电 聚光型太阳能热发电过程，首先利用聚光集热装置聚集太阳光，将太阳能转化为热能, 把集热工质加热到一定的温度, 再利用换热器将热能传递给动力回路中循环做功的工质, 或产生高温高压的过热蒸汽，驱动汽轮机，带动发电机发电。 太阳能热发电系统一般由六部分组成太阳能集热子系统、吸热与输送热量子系统、蓄热子系统、蒸汽发生系统、动力子系统和发电子系统。前两部分简称为太阳场, 是太阳能热发电技术的核心。太阳能聚光装置将太阳能聚集到吸热器上, 被吸热器中的传热介质吸收, 并输送到蓄热子系统中, 将能量存储起来, 当需要能量时, 蓄热介质通过蒸汽发生器将热量传递给动力子系统的工质, 产生的高温高压工质进入动力装置中做功。 聚光型太阳能热发电方式可分为槽式、碟式、塔式等多种形式。太阳能聚光热发电具有以下特点: (1)太阳能热发电中蒸汽轮机等设备需要消耗冷却水, 且对蒸汽循环中的水质有一定要求;(2)可产生蒸汽, 能量形式多样;(3)热惯性和热存储能力使机组便于控制和稳定运行, 运行可靠性高;(4)随电厂容量的增加, 每kW 集热器的建设费用可大幅降低;(5)能耗和环境污染少, 集热器等前端生产、维护及废弃物处理污染也较小。 1.1.1塔式太阳能热发电 塔式太阳能热发电系统的工作原理是利用定日镜群将太阳光集中在1个类似高塔状的建筑物顶端的吸热器上，通过能量转换将热量传递给热传导工质，由蒸汽发生器产生蒸汽（500～700℃ 图1 塔式太阳能热发电系统 1.1.2槽式太阳能热发电 槽式太阳能热发电工作原理是利用大面积单轴槽式太阳能追踪采光板把太阳光聚焦到安装在抛物线形反光镜焦点上的线形接收器中，加热流过接收器的热传导工质，使热传导工质汽化，并将在热转换设备中产生高压、过热的蒸汽送入蒸汽涡轮发电机进行发电（图2）。 图2槽式太阳能热发电系统 1.1.3碟式太阳能热发电 碟式太阳能热发电的基本原理是利用旋转抛物面反射镜将入射阳光聚集在太阳能接收器上以收集较高温度的热能加热工质，驱动发电机组发电，或在焦点处直接放置太阳能斯特林发电装置发电。 1.1.4聚光型太阳能热发电技术发展情况 3种聚光型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，主要用于边远地区的小型独立供电。 1.2非聚光型太阳能热发电 上述塔式、槽式和碟式太阳能发电由于都采用了聚光，所以其集热温度较高，属于中高温太阳能热发电系统。除此之外，还有非聚光方式的低温太阳能热发电系统，如太阳能热气流发电和太阳能池发电[3]。 太阳能热气流发电（太阳能烟囱发电）是利用太阳能将集热器内的空气加热，热空气在烟囱内上升推动风机做功发电。太阳能池热发电以太阳能池底的高温盐水为热源，通过热交换器加热工质驱动热机做功发电。 太阳能池发电是利用不同比重的水，比如一定浓度的盐水，组成所谓的太阳池，利用池中上下不同比重的水的密度梯度不同， 各层水对太阳光的能量吸收不同，使太阳池底部的水产生低温热。 太阳池一般都依托天然盐湖或海边建造，利用盐水作为储能质，但可达到的工作温度较低，故其应用受到一定限制。图3为太阳能池发电简图。 图3太阳能热池发电 2关键技术 “大容量—高参数—长周期储热—低成本”的太阳能热发电系统是未来技术发展的方向[4]，关键技术的研究主要集中在以下几个方面：①提高发电效率，主要是提高系统的运行温度，从而提高透平的效率，同时，提高反射镜的反射能力和吸热部件的吸热能力，②降低太阳场的成本，主要是降低单元部件成本，进行设计优化。③减少电站自身的能耗，即电站用水量以及辅机的寄生电力消耗。 未来一段时间内，需要重点进行技术创新的太阳能热发电技术包括：聚光镜、吸热器、跟踪系统、储热材料、太阳能热机[5]。 2.1 聚光镜 聚光镜是实现光热转换的核心部件，从镜表面形状上讲，主要有平四面镜、曲面镜、球面镜等几种。国内外采用的聚光镜大多是镜表面具有微小弧度的平四面镜。从镜面材料来讲，主要有玻璃聚光镜和金属膜聚光镜。镀银玻璃镜具有重量轻，抗变形能力强，反射率高，易于清洁等优点，但其安全性差。金属膜反射镜的镜面是用不锈钢等金属材料制作而成，优点是其镜面由一整面连续的金属膜构成，可以仅仅通过调节定日镜的内部压力调整定日镜的焦点，缺点是反射率较低、结构复杂。现聚光镜的运行跟踪1)[J].技术与产品,2007,04 [4]林怡辉有机一无机纳米复合相变储热材料的研究[华南理工大学2001． Pitz-Paal R,Dersch J,Milow B.European Concentrated Solar Thermal Road-Mapping[R].SES6-CT-.German:DLR，2005. [8]H.W.F ficker.Regenerative thermal storage in atmospheric air system solar power plants[J]．Energy，2004，(29)：871—881．arison and Performance Analysis of Heat Storage Equipment in Solar Heating System[J].Journal of Donghua University,2013 [10]刑玉民崔海亭袁修干高温熔岩相变储热系统的数值模拟[J北京航空航天大学学报2002,28(3)：295—295． WU Jianfeng, CHENG Hao, XU Xiaohong, ZHOU Yang, HE Dezhi, LIU Yi.Preparation and
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