第五章 太阳能光热发电技术.doc

太阳能光热发电技术的应用与发展 #################### 摘要：太阳能是一种用之不尽、取之不竭的清洁能源，在能源与环境问题日趋严峻的今天，很多国家都对太阳能发电技术进行了研究和实践，并取得了一些成果。太阳能光热发电是太阳能利用的一种有效方式，目前有槽式、碟式和塔式三种典型的太阳能光热发电方式。比之传统的火力发电方式，太阳能有其环保的优势，但是也存在一些问题需要去克服。随着人类对清洁能源的需求太阳能发电技术将会得到更加深入的发展。 关键词：太阳能 光热发电 CPS 应用 发展趋势 1.太阳能热发电技术概述 能源与环境问题是当今世界面临的两个重要问题，随着化石能源的日趋枯竭，一次能源的利用成本也不断增加，由于大量的燃烧矿石燃料，使环境问题日益严重，温室效应、空气污染越来越引起人们的重视。近年来一些可再生能源受到了人们的推崇，为各国所重视。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能直接发电是缓解甚至解决能源问题的一种有效方式，世界各国也都在做积极的努力，已经有很多太阳能发电项目投入运行，太阳能发电技术在未来有着广阔的发展前景。 太阳能人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369/ m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1k/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20k/m2，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。也叫聚焦型太阳能热发电（Concentrating Solar Power，简称CSP），℃，以混合硝酸盐为导热流体最高能使集热温度达到550℃，后者对于提高发电效率而言更具有优势，但是总的发电效率还是较低。另外，为了克服太阳能在时间上分布不均的特点，还要设置蓄热系统，或者是用其他燃料作为补充调整。 从20世纪八十年代开始，世界上很多国家都开展了槽式太阳能聚光发电系统的研究和建设。表1列出了一些著名的槽式太阳能发电站。 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。 其中美国鲁兹公司是槽式太阳能热发电技术应用的典范，在年间，美国在南加州先后建成座槽式太阳能热发电站，总装机容量2010年10月，美国府批准在加利福尼亚州南部沙漠地区建设一个名为“布莱斯太阳能项目”的新能源项目,这是在美国公共土地上实施的规模最大的太阳能发电项目。“布莱斯太阳能项目”规划建设地点位于加州布莱斯地区附近的莫哈韦沙漠内,项目占地2833公顷,耗资60亿美元,建成后将拥有1000兆瓦发电能力。，槽式太阳能热发电系统成套设备核心技术，由北京中航通用公司与中科院工程热物理研究所、华北电力大学合作研发成功，实现了曲面聚光镜从技术到生产的完全国产化。首个生产基地奠基仪式在沅陵县城郊举行。该项目突破了聚光镜片、跟踪驱动装置、线聚焦集热管3项核心技术，我国是继美国、德国、以色列之后的全部技术国产化的国家。碟式太阳能热动力发电系统的采用碟式聚光这种形式，碟式聚光系统的太阳辐射反射面布置成碟（盘）形，聚光比可以达到3000以上，因此能在焦点处产生很高的温度，比其它两种热发电方式的聚光温度都要高，运行温度能够达到750-1500℃，因此它可以达到最高的热机效率。 碟式太阳能发电系统包括聚光器、接收器、热机、支架、跟踪控制系统等主要部件。系统工作时，从聚光器反射的太 图 2 麦道公司开发的玻璃小镜面聚光器 阳光聚焦在接收器上，太阳能 被热机转化为热机内部工作介质的内能，使介质温度升高，即可推动热机运转，并带动发电机发电。 不同于槽式发电系统，碟式太阳能发电系统的热电转化装置主要采用斯特林机作为原动机。自由活塞斯特林机时一种活塞式外燃机，在汽缸内有一个配齐活塞和一个动力活塞。汽缸侧壁连接配齐活塞上下室的旁路，循环工质通过旁路交替运动到配气活塞的上室和下室。上室和热源交换器耦合，将吸热其的热量传递给工质，工质受热膨胀推动动力活塞做工，输出功率。下室通过中间介质回路把余热传递给回热器，工质通过旁路