塔式與槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)

1、塔式與槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)塔式太陽能熱發(fā)電塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡群， 將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上， 用以產(chǎn)生高溫，加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫氣體，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組或燃?xì)廨啓C發(fā)電機組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。塔式太陽能熱發(fā)電特點塔式電站的優(yōu)點：聚光倍數(shù)高，容易達(dá)到較高的工作溫度，陣列中的定日鏡數(shù)目越多，其聚光比越大，接收器的集熱溫度也就愈高；能量集中過程是靠反射光線一次完成的，方法簡捷有效；接收器散熱面積相對較小，因而可得到較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。塔式太陽能熱發(fā)電的參數(shù)可與高溫、高壓火電站一致，這樣不僅使

2、太陽能電站有較高的熱效率， 而且也容易獲得配套設(shè)備。 雖然這種電站的建設(shè)費用十分昂貴， 美國的電站初次投資為億美元，成本比例為：定日鏡、發(fā)電機組、電氣設(shè)備、蓄熱裝置、接收器、塔、管道及換熱器、其它設(shè)備。但隨著制鏡技術(shù)的提高和規(guī)模的增大， 定日鏡成本將大幅度降低。 以美國為代表的研究部門以及評估機構(gòu)對塔式太陽能熱發(fā)電的成本作出了預(yù)測圖?；谝?guī)模預(yù)計到年塔式太陽能熱發(fā)電的成本最終可達(dá)到約 ， 即每度電美分； 基于 規(guī)模預(yù)計到年塔式太陽能熱發(fā)電的成本最終可達(dá)到，即每度電美分。與常規(guī)化石能源發(fā)電相比，如果算上環(huán)境污染的成本，那么塔式太陽能熱發(fā)電的前景將更加廣闊。 美國能源部主持的研究結(jié)果表明； 在大規(guī)

3、模發(fā)電方面，塔式太陽能熱發(fā)電將是所有太陽能發(fā)電技術(shù)中成本最低的一種方式。我國塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r隨著太陽能利用技術(shù)的迅速發(fā)展，從世紀(jì)年代中期開始，我國一些高等院校和科研院所， 對太陽能熱發(fā)電技術(shù)做了不少應(yīng)用性基礎(chǔ)試驗研究， 并在天津建造了一套功率為的塔式太陽能熱發(fā)電模擬裝置。中國新能源與可再生能源白皮書指出：我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)工作早在年代末就開始了， 但由于工藝、 材料、部件及相關(guān)技術(shù)未得到根本性的解決，加上經(jīng)費不足， 熱發(fā)電項目先后停止和下馬。 國家“八五”計劃安排了小型部件和材料的攻關(guān)項目，帶有技術(shù)儲備性質(zhì)，目前還沒有試驗樣機，與國外差距很大。近幾年來，中國工程院院士張

4、耀明教授帶領(lǐng)南京春輝科技實業(yè)有限公司南京玻璃纖維研究設(shè)計院三所科技人員， 在太陽能熱發(fā)電研究領(lǐng)域中，取得了自動跟蹤太陽、聚光、1集熱等方面的技術(shù)突破。 由南京春輝科技實業(yè)有限公司、 河海大學(xué)新材料新能源研究開發(fā)院聯(lián)合建設(shè)的國內(nèi)首座“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)”于年月底在南京市江寧太陽能試驗場順利建成， 并成功投入并網(wǎng)發(fā)電。 經(jīng)過連續(xù)并網(wǎng)發(fā)電運行測試表明： 該發(fā)電系統(tǒng)在運行穩(wěn)定性、操控機動性、安全可靠性等方面均達(dá)到研發(fā)建設(shè)目標(biāo)。系統(tǒng)主要由定日鏡裝置、高溫接收器裝置、燃?xì)廨啓C發(fā)電機組以及相應(yīng)的水冷卻系統(tǒng)、天然氣供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)的工作原理如圖( 略) 所示：“塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)”整體采用了

5、國際先進(jìn)的技術(shù)路線，其中定日鏡具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)，性能優(yōu)越， 價格經(jīng)濟(jì)； 接收器采取的是國際上一直處于研究熱點的空腔式高溫接收器，效率高； 發(fā)電系統(tǒng)采用的是燃?xì)廨啓C發(fā)電機組，符合未來“聯(lián)合循環(huán)”發(fā)展的趨勢。塔式太陽能熱發(fā)電主要技術(shù)指標(biāo)如下：塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)：塔高米；額定功率；系統(tǒng)效率；定日鏡：面 定日鏡；雙軸跟蹤誤差； 鏡面反射率；接收器：以空氣為介質(zhì)的空腔式結(jié)構(gòu)，工作溫度，壓力：。Page槽式太陽能熱發(fā)電槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫蒸 汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)槽式太陽

6、能熱發(fā)電系統(tǒng)包括以下五個子系統(tǒng)：聚光集熱子系統(tǒng)。是系統(tǒng)的核心，由聚光鏡、接收器和跟蹤裝置構(gòu)成。接受器主要有兩種：真空管式和腔式；跟蹤方式采用一維跟蹤，有南北、東西和極軸三種方式。換熱子系統(tǒng)。由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。當(dāng)系統(tǒng)工質(zhì)為油時，采用雙回路，即接收器中工質(zhì)油被熱后， 進(jìn)入換熱子系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸汽， 蒸汽進(jìn)入發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電。直接采用水為工質(zhì)時，可簡化此子系統(tǒng)。發(fā)電子系統(tǒng)?；窘M成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，但需要配備一種專用裝置，用于工作流體在接收器與輔助能源系統(tǒng)之間的切換。蓄熱子系統(tǒng)。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在早晚或云遮間隙必須依靠儲存的能量維持系統(tǒng)正常運行。蓄熱的方法主要有顯式、潛式和化學(xué)蓄

7、熱三種方式。輔助能源子系統(tǒng)。在夜間或陰雨天，一般采用輔助能源系統(tǒng)供熱，否則蓄熱系統(tǒng)過大會引起初始投資的增加。典型的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理如圖（略）所示。國際槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀2西方國家對太陽能利用研究起步較早，可以追溯到世紀(jì)年代，世紀(jì)初已開始在工業(yè)中應(yīng)用。目前，美國、以色列、澳大利亞、德國等國家是太陽能利用大國，也是槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)強國。其中美國魯茲公司是槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的典范，在年間， 美國在南加州先后建成座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機容量 ，是世界上規(guī)模最大、成效最高的太陽能發(fā)電工程。以最為典型的裝機容量的電站為例，其主要技術(shù)特征為：槽式拋物面反射鏡東西向放置，采用單

8、軸跟蹤技術(shù)。 集熱器為性能優(yōu)越的型集熱器它使用的是真空管環(huán)形接收器，直徑的不銹鋼管裝在同心直徑為圓柱形玻璃套內(nèi)， 玻璃管上涂覆雙層減反射膜，陽光透過率為，玻璃管內(nèi)保持真空以減少熱損失，不銹鋼管表面采用磁控濺射涂覆高溫選擇性吸收涂層，其可見光吸收比達(dá)，紅外發(fā)射比為 ， 不銹鋼管和玻璃套管間采用可伐封接；集熱器工作介質(zhì)為導(dǎo)熱油，工作溫度為；整個電站共使用了個這樣的太陽集熱器。拋物面反射鏡的開口面積達(dá)， 使用了塊扇形玻璃鏡片，鏡片背面鍍銀， 每片鏡片由個圓形托盤托附在支架上， 支架上裝有太陽輻射傳感器，經(jīng)液壓傳動機構(gòu)驅(qū)動支架跟蹤太陽，如遇惡劣天氣，支架自動翻轉(zhuǎn)，鏡面開口向下， 從而使鏡面和接收器得到

9、保護(hù)。電站的循環(huán)效率為 ， 峰值太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率為，年平均太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率為， 電站的初始投資為美元，其發(fā)電的成本為美分。 型集熱器的工質(zhì)是導(dǎo)熱油，整個系統(tǒng)采用雙回路設(shè)計，導(dǎo)熱油在換熱子系統(tǒng)中，產(chǎn)生高溫水蒸氣進(jìn)入汽輪機組發(fā)電。但是雙回路不僅降低了系統(tǒng)效率而且增加了設(shè)備投資。電站采用型集熱器， 集熱器中直接使用水作工質(zhì)，使電站的循環(huán)效率達(dá)， 峰值太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率為，年平均太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率為。以色列在魯茲公司基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，在槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)方面取得了更好的成績。預(yù)計發(fā)電的成本將降為美分，更具市場競爭力。槽式太陽能熱發(fā)電另一典范是希臘的克里達(dá)電站?？死镞_(dá)電站位于希臘風(fēng)景如畫的克里達(dá)島， 為了保護(hù)這里的自然環(huán)境不被現(xiàn)代化工業(yè)所破壞， 希臘政府在島上興建了的克里達(dá)槽式太陽能熱發(fā)電站， 設(shè)計壽命年， 在陰天或晚上采用燃燒礦物燃料方式供熱。美國內(nèi)華達(dá)州目前正在興建的槽式太陽能電站，采用德國肖特公司生產(chǎn)的真空集熱管，預(yù)計今年可建成，年可投產(chǎn)。國內(nèi)槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀世紀(jì)年代，在槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)方面，中科院和中國科技大