槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)綜述

1、第 36 卷 第 12 期華 電 技 術(shù)Vol 36No 122014 年 12 月Huadian TechnologyDec 2014槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)綜述郭蘇，劉德有，王沛，許昌( 河海大學(xué) 能源與電氣學(xué)院，南京 210098)摘 要: 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)( 槽式系統(tǒng)) 符合“大容量 高參數(shù) 長(zhǎng)周期儲(chǔ)熱”的國(guó)際太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)， 是世界上商業(yè)化最成功的太陽(yáng)能熱發(fā)電模式。介紹了槽式系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)及分類(lèi)情況，論述了導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)和直接 蒸汽發(fā)電( DSG) 槽式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀，指出以水為工質(zhì)的 DSG 槽式系統(tǒng)是槽式系統(tǒng)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞: 太陽(yáng)能熱發(fā)電; 槽式系統(tǒng);

2、直接蒸汽發(fā)電; 導(dǎo)熱油; 工質(zhì)中圖分類(lèi)號(hào): TK 513文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1674 1951( 2014) 12 0070 060引言21 世紀(jì)，全人類(lèi)都面臨著同樣的能源問(wèn)題。當(dāng) 面臨全球污染嚴(yán)重、常規(guī)能源近乎枯竭，又急需大量 能源的雙重矛盾時(shí)，全人類(lèi)達(dá)成了共識(shí): 依靠科技進(jìn) 步，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再 生清潔能源。近年來(lái)，太陽(yáng)能熱發(fā)電在歐美地區(qū)快 速發(fā)展。目前，國(guó)際太陽(yáng)能熱發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)是建 設(shè)承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的“大容量 高參數(shù) 長(zhǎng)周期 儲(chǔ)熱”電站。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電符合太陽(yáng)能熱發(fā)電 的上述發(fā)展趨勢(shì)，也是世界上迄今為止商業(yè)化最成 功的太陽(yáng)能熱發(fā)電模式。本文對(duì)槽式太

3、陽(yáng)能熱發(fā)電 系統(tǒng)( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)槽式系統(tǒng)) 進(jìn)行詳細(xì)論述1。1槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)槽式系統(tǒng)( 如圖 1 所示) 將由拋物線(xiàn)槽式聚光 鏡、集熱 管等構(gòu)成的大量槽式太陽(yáng)能聚光集熱器 ( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)槽式集熱器) 布置在場(chǎng)地上，再將這些槽 式集熱器加以串、并聯(lián)，拋物線(xiàn)槽式聚光鏡采用單軸跟蹤方式追蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡，將直射太陽(yáng)輻射聚焦圖 1 美國(guó)加州 SEGSIII 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站2合效率較低。集熱管里的工質(zhì)通常是導(dǎo)熱油，但隨著科學(xué)技 術(shù)的發(fā)展，工質(zhì)可以擴(kuò)展到熔融鹽、水、空氣等物質(zhì)。 目前實(shí)際應(yīng)用的工質(zhì)主要有 2 種，即導(dǎo)熱油和水。 槽式技術(shù)按其工質(zhì)不同，分為導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)和直 接蒸汽發(fā)電( DSG) 槽式太

4、陽(yáng)能集熱系統(tǒng)( 以下簡(jiǎn)稱(chēng) DSG 槽式系統(tǒng)) 。1 1導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)傳統(tǒng)槽式系統(tǒng)的工質(zhì)為導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油工質(zhì)被 加熱后，流經(jīng)換熱器加熱水產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，借助于蒸3到位于拋物線(xiàn)焦線(xiàn)的集熱管上，集熱管中的傳熱工汽動(dòng)力循環(huán)推動(dòng)常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。導(dǎo)熱質(zhì)被加熱到 400 左右用以產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，從 而推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電1。槽式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、土地利用率高、 安裝維護(hù)方便，而且導(dǎo)熱油工質(zhì)的槽式太陽(yáng)能熱發(fā) 電技術(shù)( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)槽式技術(shù)) 已經(jīng)相當(dāng)成熟。由于 槽式系統(tǒng)可將多個(gè)槽式集熱器串、并聯(lián)排列組合，因 此可以構(gòu)成較大容量的熱發(fā)電系統(tǒng)。但也因?yàn)槠錈?傳遞回路很長(zhǎng)，傳熱工質(zhì)的溫度難以再提高，系統(tǒng)綜收

5、稿日期: 2014 07 07; 修回日期: 2014 09 25基金項(xiàng) 目: 國(guó) 家 重 點(diǎn) 基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 ( 973 計(jì) 劃) ( 2010CB227102) ; 江蘇省自然科學(xué)基金( BK20131369)油槽式系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示，主要由聚光集熱子系統(tǒng)、換熱子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、輔助 能源子系統(tǒng)等構(gòu)成。聚光集熱子系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，由眾多分散布 置的槽式集熱器組成，而槽式集熱器包括拋物線(xiàn)槽 式聚光鏡、集熱管和跟蹤裝置等 3 部分。拋物線(xiàn)槽 式聚光鏡為線(xiàn)聚焦裝置，陽(yáng)光經(jīng)鏡面反射后，聚焦為 一條線(xiàn)，集熱管就放置在這條線(xiàn)上，用于吸收陽(yáng)光加 熱工質(zhì)( 如圖 3 所示) 。

6、目前，集熱管有真空集熱管 和空腔集熱管 2 種結(jié)構(gòu)形式。跟蹤裝置由單片機(jī)、 伺服電機(jī)、傳感器等組成。太陽(yáng)輻射傳感器瞬時(shí)測(cè) 定太陽(yáng)位置，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)，帶動(dòng)反射鏡第 12 期郭蘇，等: 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)綜述71圖 2 導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)工作原理示意圖 3 槽式系統(tǒng)聚光原理示意 面繞軸跟蹤太陽(yáng)。槽式集熱器的聚光比為 10 30， 集熱溫度可達(dá) 400 。換熱子系統(tǒng)由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過(guò)熱器和再 熱器組成。導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)采用雙回路結(jié)構(gòu)，即集 熱管中的工質(zhì)油被加熱后，進(jìn)入換熱子系統(tǒng)中產(chǎn)生 過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽通過(guò)蒸汽回路進(jìn)入汽輪發(fā)電子 系統(tǒng)發(fā)電。發(fā)電子系統(tǒng)基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類(lèi)似，但 太陽(yáng)能

7、加熱系統(tǒng)與輔助能源系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，需要 配備一種專(zhuān)用控制裝置，用于工作流體在太陽(yáng)能加 熱系統(tǒng)與輔助能源系統(tǒng)之間的切換。蓄熱子系統(tǒng)是槽式系統(tǒng)不可缺少的組成部分。 槽式系統(tǒng)在早晚或云遮時(shí)通常需要依靠?jī)?chǔ)能設(shè)備維 持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。蓄熱器就是采用真空或隔熱材 料作良好保溫的貯熱容器。蓄熱器中貯放蓄熱材 料，通過(guò)換熱器對(duì)蓄熱材料進(jìn)行貯熱和取熱。蓄熱 子系統(tǒng)采用的蓄能方式主要有顯式、潛式和化學(xué)蓄 熱 3 種，不同的蓄熱方式應(yīng)選擇不同的蓄熱材料。輔助能源子系統(tǒng)一般應(yīng)用于夜間或陰雨天系統(tǒng) 運(yùn)行時(shí)，采用天然氣或燃油等常規(guī)燃料作輔助能源。 Al-sakaf4提出，電廠(chǎng)通?？梢允褂?25% 以上的化石類(lèi)燃料以作不時(shí)

8、之需，這樣可以節(jié)省昂貴的能量 儲(chǔ)存裝置，降低整個(gè)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的初次投資， 而且優(yōu)化了太陽(yáng)能熱發(fā)電站的設(shè)計(jì)，大大降低了生 產(chǎn)單位電能的平均成本5。1 2DSG 槽式系統(tǒng)目前，導(dǎo)熱油槽式技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但導(dǎo)熱油 工質(zhì)本身卻存在著很多不足之處6。( 1) 導(dǎo)熱油在高溫下運(yùn)行時(shí)，化學(xué)鍵易斷裂分 解氧化，從而引起系統(tǒng)內(nèi)壓力上升，甚至出現(xiàn)導(dǎo)熱油 循環(huán)泵的氣蝕。因此，導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)一般運(yùn)行溫 度為 400 ，不易再提高，這直接造成導(dǎo)熱油槽式系 統(tǒng)的效率不高。( 2) 導(dǎo)熱油在爐管中流速必須在 2 m / s 以上，流 速越小油膜溫度越高，易導(dǎo)致導(dǎo)熱油結(jié)焦。( 3) 油溫必須降到 80 以下，循環(huán)泵才能

9、停止 運(yùn)行。( 4) 一旦導(dǎo)熱油發(fā)生滲漏，在高溫下將增加引 起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó) LUZ 公司的 SEGS 電站就曾經(jīng) 發(fā)生過(guò)火災(zāi)，并為防止油的泄漏和對(duì)已漏油的回收 投入大量資金。鑒于導(dǎo)熱油工質(zhì)的上述問(wèn)題，Cohen 和 Kear- ney7于 1994 年提出了以水為工質(zhì)的 DSG 槽式集 熱器概念，作為槽式集熱器未來(lái)的發(fā)展方向。DSG 槽式系統(tǒng)是采用 DSG 槽式集熱器，利用拋物線(xiàn)形槽 式聚光器將太陽(yáng)光聚焦到集熱管上，直接加熱集熱 管內(nèi)的工質(zhì)水，直至產(chǎn)生高溫高壓蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā) 電機(jī)組發(fā)電的系統(tǒng)8 11。與導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)相比， DSG 槽式系統(tǒng)同樣由聚光集熱子系統(tǒng)、發(fā) 電子系 統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、

10、輔助能源子系統(tǒng)構(gòu)成，但由于利用 水工質(zhì)代替了導(dǎo)熱油工 質(zhì)，因此沒(méi)有換熱環(huán) 節(jié)。 DSG 槽式系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì): 用水替代導(dǎo)熱油，消 除了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn); 省略了油 / 蒸汽換熱器及其附件 等，減少了換熱環(huán)節(jié)的能量損失，電站投資大幅下 降; 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大幅降低了電站的運(yùn)營(yíng)成本; 具 有 更 高 的 蒸 汽 溫 度，電站發(fā)電效率較 高8 10，12 14。近年來(lái)各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者均將目光投向 了 DSG 槽式系統(tǒng)。DSG 槽式系統(tǒng)有 3 種運(yùn)行模式，分別是直通模 式、注入模式和再循環(huán)模式15 18，如圖 4 所示。在 直通模式 DSG 槽式系統(tǒng)中，給水從集熱器入口至集 熱器出口，依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱、蒸發(fā)、

11、過(guò)熱，直至蒸汽達(dá)到 系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)入汽輪機(jī)組發(fā)電。注入模式 DSG 槽式 系統(tǒng)與直通模式 DSG 槽式系統(tǒng)類(lèi)似，區(qū)別在于注入 模式 DSG 槽式系統(tǒng)中集熱器沿線(xiàn)均有減溫水注入。 而再循環(huán)模式 DSG 槽式系統(tǒng)最為復(fù)雜，該系統(tǒng)在集 熱器蒸發(fā)區(qū)結(jié)束位置裝有汽水分離器。上述 3 種模72華 電 技 術(shù)第 36 卷圖 4 DSG 槽式系統(tǒng)運(yùn)行模式簡(jiǎn)圖 式中，直通模式是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式，再循 環(huán)模式是目前最保守、最安全的運(yùn)行模式19，而由 于注入模式的測(cè)量系統(tǒng)不能正常工作17，因此一般 不采用注入模式。由于 DSG 槽式系統(tǒng)運(yùn)行中集熱 器內(nèi)存在水 水蒸氣兩相流轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此，其控制 問(wèn)題比導(dǎo)熱油工

12、質(zhì)槽式系統(tǒng)更加復(fù)雜17 19。2槽式系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀槽式系統(tǒng)作為商業(yè)化程度最高的太陽(yáng)能熱發(fā)電 系統(tǒng)，從 1980 年美國(guó)與以色列聯(lián)合組建的 LUZ 公 司研制開(kāi)發(fā)槽式線(xiàn)聚焦系統(tǒng)開(kāi)始，至今已經(jīng)發(fā)展了 近 30 年。1985 年，LUZ 公司在美國(guó)加利福尼亞州建立了 第 1 座槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站( 槽式電站) SEGS，實(shí) 現(xiàn)了槽式技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)行20 21。在隨后的 6 年 里，LUZ 公司又在 SEGS電站附近建設(shè)了 8 座大型 槽式電站( SEGS ) ，這 9 座電站的裝機(jī)容量分 別在 14 80 MW 之間，總?cè)萘窟_(dá)到 354 MW，總的占 地 面 積 已 超 過(guò) 7 km2 ，全年并網(wǎng)發(fā)電

13、量在 800 GWh 以上，發(fā)出的電力可供 50 萬(wàn)人使用，其光電 轉(zhuǎn)化效率已達(dá)到 15% ，至今運(yùn)行良好22 23( 如圖 5 所示) 。圖 5 美國(guó) SEGS 電站SEGS 槽式電站已經(jīng)成為了世界許多國(guó) 家研究槽式技術(shù)的模型和樣例，是槽式技術(shù)具有里 程碑意義的代表作，具有深遠(yuǎn)的影響力。2007 年 6 月，Nevada Solar One 電站正式并網(wǎng)運(yùn) 行。該電站是 16 年內(nèi)美國(guó)境內(nèi)建設(shè)的第 2 座太陽(yáng) 能熱發(fā)電站，也是 1991 年以來(lái)世界上最大的一座太 陽(yáng)能熱發(fā)電站。Nevada Solar One 電站坐落在內(nèi)華 達(dá)州，由西班牙 Acciona Energia 公司建設(shè)，額定容量

14、 為 64 MW，最 大 容 量 為 75 MW，年 產(chǎn) 電 量 為 134 GWh。該電站總占地面積 1 214 058 m2 ，擁 有 760 臺(tái)槽式集熱器，采用導(dǎo)熱油作為工質(zhì)。集熱管出口 工質(zhì)溫度為 391 ，經(jīng)過(guò)熱交換器加熱水產(chǎn)生蒸汽， 驅(qū)動(dòng)西門(mén)子 SST 700 汽輪機(jī)組發(fā)電。Nevada Solar One 電站項(xiàng)目總投資達(dá)到了 2 66 億美元24。2009 年 3 月，Andasol 1 電站( 如圖 6 所示) 并 網(wǎng)發(fā)電。該電站是歐洲的第 1 座槽式電站，位于西 班牙安達(dá)盧西亞省。Andasol 1 電站裝機(jī)容量為 50 MW，年產(chǎn)電力 180 GWh，占地面積 2 km2

15、 ，總集 熱面積達(dá) 510 120 m2 ，其集熱場(chǎng)進(jìn)出口工質(zhì)溫度為 293 /393 。該電站帶有大型蓄熱裝置，2 個(gè)蓄熱罐 每個(gè)高 14 m，直徑 36 m，蓄熱介質(zhì)為熔融鹽( NaNO3 占 60% ，KNO3 占 40% ) ，共計(jì) 28 500 t，蓄熱總量為1 010 MWh，可使汽輪發(fā)電機(jī)組滿(mǎn)載發(fā)電 7 5 h; 采用 ET 150 型 集 熱 管，以 Diphenyl / Diphenyl oxide 導(dǎo)熱油為傳熱工質(zhì)。采用西門(mén)子 50 MW 再熱式汽 輪機(jī)，循環(huán)效率 38 1% ; 電站總投資 26 5 億歐元， 發(fā)電成本為 0 158 歐元 / ( kWh) 25 26。圖

16、 6 Andasol 1 電站全景照片Archimede 槽式發(fā)電站位于意大利西西里島的 Priolo Gargallo，于 2010 年 7 月建成。該電站裝機(jī)容 量為 5 MW，集熱器出口工質(zhì)溫度達(dá)到 550 ，鏡場(chǎng) 面積 30 000 m2 ，使用了世界上較為先進(jìn)的 ENEA 太 陽(yáng)能聚光器。Archimede 電站是第 1 座采用熔融鹽 為傳熱、儲(chǔ)熱工質(zhì)的燃?xì)饴?lián)合循環(huán)電站27。2013 年 10 月，目前全球最大的槽式電站 Solana電站正式實(shí)現(xiàn)投運(yùn)。該電站裝機(jī)容量達(dá)到 280 MW，第 12 期郭蘇，等: 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)綜述73是美國(guó)首個(gè)配置熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的太陽(yáng)能電站，儲(chǔ)熱 時(shí)

17、長(zhǎng) 6 h。Solana 電站位于美國(guó)亞利桑那州，年發(fā)電 量高達(dá) 944 GWh，可滿(mǎn)足 7 萬(wàn)個(gè)家庭的日常用電 需求，電站總投資額高達(dá) 20 億美元28。導(dǎo)熱油工質(zhì)的槽式技術(shù)已經(jīng)較為完善，但導(dǎo)熱 油工質(zhì)由于其自身特性使整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)有無(wú)法彌補(bǔ) 的缺陷。因此，各國(guó)專(zhuān)家在建設(shè)導(dǎo)熱油槽式電站的 同時(shí)，也在尋求工質(zhì)為水的 DSG 槽式電站的研究和 發(fā)展。1996 年，在歐盟的經(jīng)濟(jì)支持下，CIEMAT 公司聯(lián) 合 DL 公司、ENDESA 公司等 8 家公司在 CIEMA T PSA實(shí)驗(yàn)中心共同研發(fā)了 1 個(gè)槽式太陽(yáng)能直接 蒸汽發(fā)電實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 DISS( Direct Solar Steam) 29 30

18、， DISS 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站如圖 7 所示。DISS 項(xiàng)目 的目的是 研 發(fā) DSG 槽 式 電 站，并測(cè)試其可行 性。 DISS 總裝機(jī)容量為 1 2 MW31。DISS 項(xiàng)目分 2 個(gè) 階段: 第 1 階段為 1996 年 1 月至 1998 年 11 月，主 要是在 PSA 設(shè)計(jì)并建成一個(gè)與實(shí)際電站一樣大小 的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng); 第 2 階段為 1998 年 12 月至 2001 年 8圖 7DISS 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站2006 年，Zarza，Esther ojas M36等人提出了世 界上第 1 座準(zhǔn)商業(yè)化 DSG 槽式電站 INDITEP 電站 的設(shè)計(jì)方案( 如圖 8 所示) 。該設(shè)計(jì)

19、方案指出，IN- DITEP 電站是一座再循環(huán)模式的 DSG 槽式電站，由 歐盟提供經(jīng)濟(jì)支持，德國(guó)與西班牙合作建設(shè)。IN- DITEP 電站是 DISS 項(xiàng)目的延續(xù)，依據(jù) DISS 項(xiàng)目開(kāi) 發(fā)的設(shè)計(jì)和仿真工具均被應(yīng)用到 INDITEP 電站中。 建設(shè) INDITEP 電站的目的是通過(guò)實(shí)際電站運(yùn)行驗(yàn) 證 DSG 槽式技術(shù)的可行性，并逐步提高該技術(shù)在運(yùn)月32 33，主要是利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在真實(shí)太陽(yáng)輻射條行中的靈活性和可靠性。該電站裝機(jī)容量為5 MW，件下研究 DSG 槽式系統(tǒng)的 3 種基本運(yùn)行方式( 即直通模式、再循環(huán)模式和注入模式) ，找出最適用于商 業(yè)電站的運(yùn)行模式，并為未來(lái) DSG 槽式電站的

20、設(shè)計(jì) 積累經(jīng)驗(yàn)34。DISS 電站工質(zhì)為水，出口 工質(zhì)流量 為 0 8 kg / s，工 質(zhì) 溫 度 約 為 400 ，壓 力 為 10 MPa35。DISS 電站的運(yùn)行結(jié)果表明，DSG 槽式技術(shù)是完 全可行的，并且在回?zé)崽m金循環(huán)下，汽輪機(jī)入口溫度 為 450 時(shí)，DISS 電站太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率 為 22 6% 。而導(dǎo)熱油槽式系統(tǒng)，汽輪機(jī)入口溫度為 375 ( 這一溫度由導(dǎo)熱油的穩(wěn)定極限限制) 時(shí)，太 陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率僅為 21 3%34。采用過(guò)熱蒸汽蘭金循環(huán)，選用 ET 100 型槽式集熱 器南北向排列，共 70 臺(tái)槽式集熱器，每排由 10 臺(tái)槽 式集熱器組成，蒸發(fā)區(qū)與過(guò)熱區(qū)由

21、汽水分離器連接。 集熱場(chǎng)入口水工質(zhì)的溫度 / 壓力是 115 /8MPa，給 水流量為 1 42 kg / s，出口產(chǎn)生流量 1 17 kg / s，410 /7 MPa 的過(guò)熱蒸汽。集熱場(chǎng)設(shè)計(jì)點(diǎn)為太陽(yáng)時(shí) 6 月 21 日 12 時(shí)。2012 年 1 月，TSE 1 電站并網(wǎng)發(fā)電，這是世界上 首座商業(yè)化 DSG 槽式電站。TSE 1 電站位于泰國(guó) Kanchanaburi 省，裝機(jī)容量為 5 MW，運(yùn)行溫度和壓力 為 330 /3 MPa，集熱場(chǎng)占地面積 110 000 m2 ，聚光鏡 面積 45000 m2 ，年發(fā)電量 9 GWh，由 Solarlite 公司提圖 8 INDITEP 電站集

22、熱場(chǎng)示意74華 電 技 術(shù)第 36 卷供技術(shù)支持37 38。與國(guó)外相比較，我國(guó)槽式技術(shù)起步較晚。在導(dǎo)熱 油槽式系統(tǒng)方面，中科院工程熱物理所25搭建了導(dǎo) 熱油工質(zhì)真空集熱管測(cè)試平臺(tái)，驗(yàn)證了太陽(yáng)輻照強(qiáng) 度、流體溫度與流量對(duì)集熱性能的影響。2013 年 8 月，龍騰太陽(yáng)能槽式光熱試驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)蒙古烏拉特中 旗巴音哈太正式投入使用，試驗(yàn)期限為 2 年。該項(xiàng)目 將為未來(lái)華電集團(tuán)在烏拉特中旗開(kāi)發(fā) 50 MW 太陽(yáng)能 光熱發(fā)電項(xiàng)目提供設(shè)備及安裝服務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在 DSG 槽式系統(tǒng)方面，河海大學(xué)搭建了 DSG 槽式集 熱器測(cè)試平臺(tái)，目前處于平臺(tái)測(cè)試階段。3槽式技術(shù)發(fā)展方向槽式技術(shù)作為最成熟、最完善的太陽(yáng)能

23、熱發(fā)電 技術(shù)，已經(jīng)成功商業(yè)運(yùn)行了近 30 年，目前世界上槽 式太陽(yáng)能熱發(fā)電的發(fā)展方向 是完善工質(zhì)為水的 DSG 槽式技術(shù)。德國(guó)航空航天中心( DL) 太陽(yáng)能 研究所的項(xiàng)目總監(jiān) Fabian Feldhoff 給出了 DSG 槽式 太陽(yáng)能熱發(fā)電具體的研究方向39。( 1) 產(chǎn)業(yè)方面。提高系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) ( 達(dá)到 11 MPa /500 ) ; 優(yōu)化集熱管參數(shù)，使其承受更高壓力 和溫度的同時(shí)降低其成本; 改進(jìn)電站結(jié)構(gòu)，降低發(fā)電 費(fèi)用。( 2) 研發(fā)技術(shù)方面。優(yōu)化再循環(huán)模式和直通模 式的集熱場(chǎng)性能; 優(yōu)化電站啟動(dòng)過(guò)程，提高運(yùn)行控制 的穩(wěn)定性; 降低儲(chǔ)能成本，提高儲(chǔ)能性能; 實(shí)現(xiàn) DSG 槽式電站與其他

24、形式電站的聯(lián)合運(yùn)行，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互 補(bǔ)的目的。4結(jié)論相對(duì)其他太陽(yáng)能熱發(fā)電形式而言，槽式系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，是最符合商業(yè)化運(yùn)行特點(diǎn)的太陽(yáng) 能熱發(fā)電形式。根據(jù)傳熱工質(zhì)的不同，導(dǎo)熱油槽式 系統(tǒng)和 DSG 槽式系統(tǒng)具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。導(dǎo)熱 油槽式系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，而 DSG 槽式系統(tǒng) 作為槽式系統(tǒng)的發(fā)展方向，仍需進(jìn)一步完善。在常 規(guī)能源日益短缺的今天，我國(guó)應(yīng)大力推廣槽式太陽(yáng) 能熱發(fā)電技術(shù)，以滿(mǎn)足我國(guó)能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展 需求。參考文獻(xiàn):1安翠翠 拋物槽集熱器的熱性能研究D 南京: 河海大 學(xué)，20082張耀明，鄒明宇 太陽(yáng)能科學(xué)開(kāi)發(fā)與利用M 南京: 江 蘇科學(xué)技術(shù)出版社，20123趙明智 槽

25、式太陽(yáng)能熱發(fā)電站微觀(guān)選址的方法研究D呼和浩特: 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，20094Al-sakaf O H Application possibilities of solar thermal pow- er plants in Arab countriesJ enewable Energy，1998，14 ( 1 4) : 1 95冒東奎 太陽(yáng)能熱力發(fā)電技術(shù)進(jìn)展J 甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，1996( 3) : 54 606李欽鋼，韓亞萍，姜彬 導(dǎo)熱油的選用J 林業(yè)機(jī)械與 木工設(shè)備，1998( 8) : 337Cohen G，Kearney D Improved parabolic trough solar e

26、lectric system based on the SEGS experienceC/ / Proceeding of ASES Annual Conference San Jose: ASES，1994: 147 1508Price H，Lupfert E，Kearney D，et al Advances in parabolic trough solar power technologyJ Journal of Solar Energy Engineering，2002，124( 2) : 109 1259Zarza E Overview on direct steam generat

27、ion( DSG) and ex- perience at the plataforma solar de almeria( PSA) Alm- eria: CIEMAT-Plataforma Solar de Almeria，200710郭蘇，劉德有，張耀明，等 循環(huán)模式 DSG 槽式太陽(yáng)能集 熱器出口蒸汽溫度控制策略研究J 中國(guó)電機(jī)工程學(xué) 報(bào)，2012，32( 20) : 62 6811陳媛媛，朱天宇，劉德有，等 DSG 太陽(yáng)能槽式集熱器的 熱性能研究J 動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2013，33( 3) : 228 23212Dudley V，Kolb G，Sloan M，et al SEGS LS2

28、 solar collec- tor-test results Albuquerque: Sandia National Labora- tories，199413Giostri A，Binotti M，Silva P，et al Comparison of two linear collectors in solar thermal plants: parabolic trough vs fres- nelC/ / Proceedings of the ASME 2011 5th International Conference on Energy Sustainability Washin

29、gton: ASES， 201114梁征，孫利霞，由長(zhǎng)福 DSG 太陽(yáng)能槽式集熱器動(dòng)態(tài)特 性J 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2009( 12) : 1640 164615Dagan E，Muller M，Lippke F Direct steam generation in the parabolic trough collector Madrid: Plataform Solar de Almeria，199216F L Direct steam generation in parabolic trough solar power plants: numerical investigation of the

30、 transients and the control of a once-through systemJ Journal of Solar Ener- gy Engineering，1996，118( 1) : 9 1417Valenzuela L，Zarza E，Berenguel M，et al Control scheme for direct steam generation in parabolic troughs under recircula- tion operation modeJ Solar Energy，2006，80( 1) : 1 1718Valenzuela L，

31、Zarza E，Berenguel M，et al Control concepts for direct steam generation in parabolic troughsJ Solar Energy，2005，78( 2) : 301 31119Valenzuela L，Zarza E，Berenguel M，et al Direct steam generation in solar boilersJ IEEE Control Systems Mag- azine，2004，24( 2) : 15 2920Patnode A M Simulation and performanc

32、e evaluation of parabolic trough solar power plants D Winsconsin: University of Wisconsin-Madison，2006第 12 期郭蘇，等: 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)綜述7521楊賓 槽式太陽(yáng)能直接蒸汽熱發(fā)電系統(tǒng)性能分析與實(shí) 驗(yàn)研究D 天津: 天津大學(xué)，201122曲航 槽型拋物面太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)選址分析及集熱 管傳熱的研究D 天津: 天津大學(xué)，200823張先勇，舒杰，吳昌宏，等 槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電中的控制 技術(shù)及研究進(jìn)展J 華東電力，2008( 2) : 135 13824 Wikimedia Foundati

33、on Inc Nevada solar one OL2012 06 01( 2014 06 30 ) : / / en wikipe- dia org / wiki / Nevada_solar_one25王亞龍 槽式太陽(yáng)能集熱與熱發(fā)電系統(tǒng)集成研究D 天津: 天津大學(xué)，201026Wikimedia Foundation Inc Andasol solar power stationOL 2012 04 09 ( 2014 06 30 ) : / / en wikipedia org / wiki / Andasol_Solar_Power_Station27Wikimedia Foundat

34、ion Inc Archimede solar power plantOL 2013 05 02 ( 2014 06 30 ) : / / en wikipedia org / wiki / Archimede_solar_power_plant28obin 280 MW! 全球最大的槽式光熱電站正式投運(yùn) OL 2013 10 09( 2014 06 30 ) : / / www cspplaza com / article 2389 1 html29Zarza E，Valenzuela L，Leon J，et al Direct steam genera- tion in parabolic

35、 troughs: final results and conclusions of the DISS projectJ Energy，2004，29( 5 6) : 635 64430Eck M，Steinmann W D Direct steam generation in para- bolic troughs: first results of the DISS projectJ Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the Asme，2002， 124( 2) : 134 13931Kalogirou S A Sola

36、r thermal collectors and applicationsJ Progress in Energy and Combustion Science，2004，30( 3) : 231 29532Zarza E，Valenzuela L，Len J The DISS project: Direct steam generation in parabolic troughs operation and mainte- nance experience Update on project status OL 2014 06 30( 2014 06 30 ) : / / www nrel

37、gov / csp / troughnet / pdfs / eduardo_zarza_diss pdf33Bonilla J，Yebra L J，Dormido S，et al Parabolic-trough so- lar thermal power plant simulation scheme，multi-objective genetic algorithm calibration and validationJ Solar Ener- gy，2012，86( 1) : 531 54034Zarza E，Valenzuela L，Leon J，et al The DISS pro

38、ject: di- rect steam generation in parabolic trough systems operation and maintenance experience and update on project statusJ Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the ASME，2002，124( 2) : 126 13335Bonilla J，Yebra L J，Dormido S Chattering in dynamic mathematical two-phase flow modelsJ

39、Applied Mathe- matical Modelling，2012，36( 5) : 2067 208136Eduardo Z，Esther ojas M，Gonzalez L，et al INDITEP: the first pre-commercial DSG solar power plantJ Solar Energy，2006，80( 10) : 1270 127637Anuchit Nguyen，Bloomberg Thailands Energy Absolute to Invest $ 1 4 Billion in Solar， Wind Projects OL2014

40、 8 22( 2014 9 20 ) : / / www renew- ableenergyworldcom / rea / news / article /2014 /08 / thailan ds energy absolute to invest 1 4 billion in solar wind projects? cmpid = rss38Feldhoff F DUKE: solar field development for direct steam generation OL 2013 06 06( 2014 06 30 ) ht- tp: / / www psa es / pd

41、f / DukeMetasInauguration _ 02_F el- dhoff_DUKE pdf39郭蘇 槽式太陽(yáng)能直接蒸汽發(fā)電系統(tǒng)熱工過(guò)程建模與 控制研究D 南京: 東南大學(xué)，2014( 本文責(zé)編: 白銀雷)作者簡(jiǎn)介:郭蘇( 1981) ，女，遼寧撫順人，講師，工學(xué) 博士，從 事 太陽(yáng)能熱發(fā)電方面的研究工作( E-mail: guosu81 126 com) 。欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍( 上接第 53 頁(yè)) 信號(hào)消除，同時(shí)降低另一側(cè)一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度至失速前的開(kāi)度值。然后逐漸提高失速 一次風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開(kāi)度至失速前的開(kāi)度。(

42、7) 定期對(duì)一次風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道、暖風(fēng)器、空氣預(yù)熱 器、粗粉分離器和均分器等通道進(jìn)行檢查，防止通道 堵塞。3結(jié)論對(duì)瀘州電廠(chǎng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行中存在問(wèn)題的進(jìn)行了 分析，采取了相應(yīng)的解決辦法，從而有效減少了磨煤 機(jī)、分離器堵塞的次數(shù)，未再出現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)嚴(yán)重失速 的問(wèn)題。由于措施得力，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定 運(yùn)行。參考文獻(xiàn):1牛利權(quán)，周超 鍋爐磨煤機(jī)分離器改造及性能試驗(yàn)分析J 華電技術(shù)，2014，36( 5) : 17 192何勁波，莊國(guó)霖，傅勇強(qiáng)，等 600 MW 機(jī)組制粉系統(tǒng)優(yōu)化 調(diào)整試驗(yàn)研究J 華電技術(shù)，2014，36( 8) : 10 133陳義，鄒祥杰 600 MW 機(jī)組鍋爐制粉系統(tǒng)故障原因分析 及處理

43、對(duì)策J 華電技術(shù)，2014，36( 7) : 21 234叢曉蓉，張志剛，張湘禹，等 磨煤機(jī)鋼球裝載量對(duì)機(jī)組制 粉系統(tǒng)的影響分析J 華電技術(shù)，2012，34( 6) : 30 32( 本文責(zé)編: 王書(shū)平)作者簡(jiǎn)介:黃太明( 1978) ，男，四川廣元人，工程師，從事發(fā)電廠(chǎng) 運(yùn)行方面的工作( E-mail: huangtaiming 163 com) 。84Abstracts第 36 卷up mode and the bypass operation mode of the circulating water system of indirect air-cooled unit were exp

44、ounded The results in this paper provide theoretical basis and reference for startup and operation of the indirect air-cooled systemKeywords: indirect air-cooled unit; bypass valve; water pres- sure loss; circulating water pump; winter startup2014 12 66 Theory and design of variable en- ergy level s

45、ystem for deep utilization of boiler flue gas waste heatCHANG Jiaxing1 ，DUAN Junzhai2 ， HUANG Xinyuan3 ， GAO Peng4 ( 1 Ili Coal-Electricity Corporation limited of State Grid Energy Development Company， Ili 835000， China; 2 Shandong Branch of Huadian Power International Corporation limited，Jinan 2501

46、01，China; 3 Energy Sources and Power En- gineering School of Shandong University，Jinan 250061，China; 4 Shandong Grand Oarsmam Power Technology Corporation lim- ited，Jinan 250101，China)Abstract: The theory and the technology route of the variable en- ergy level system for deep utilization of boiler f

47、lue gas waste heat were introduced The features of the energy-saving effect calcu- lation of the system were described The technical and economi- cal performance of exhaust gas temperature deep reducing tech- nology was analyzed In the system，the high-temperature flue gas is used to heat the condens

48、ate water of the turbine，and the low-temperature flue gas is used to heat the forced air of the boil- er By the method，more squeezed-out power can be obtained， and the cold-end protection of the air pre-heater can realized all year around Comparing the system with conventional low-pres- sure economi

49、zer，the net coal consumption rate is reduced by 0 5 0 6 g / ( kWh) ，the cold-end comprehensive tempera- ture of the air pre-heater is increased by 30 40 ，the steam consumption for boiler forced air heating in winter is reduced to zero The system is applicable to the boilers with relative lower exhau

50、st gas temperature to recover the waste heat deeply Keywords: flue gas waste heat; variable energy level-mode utili- zation; exhaust gas temperature; energy conservation2014 12 70 Overview of parabolic trough solar thermal power generation systemGUO Su，LIU Deyou，WANG Pei，XU Chang ( College of Energy

51、 and Electric Engineering， Hohai University， Nanjing 210098，China)Abstract: The parabolic trough solar thermal power generation system ( parabolic trough system) accords with the requirement of“l(fā)arge capacity，high parameters and heat accumulation in long period”，which is the international developmen

52、t trend of so-lar thermal power generation technology It is also most success- ful commercialized solar thermal power generation pattern in the world The principle，the features and the classification of the parabolic trough system were introduced The structure features and the development status of

53、the heat conduction oil trough sys- tem and the direct steam power generation ( DSG) trough system were expounded It was pointed out that the DSG trough system using water as working medium is the development direction of the parabolic trough systemKeywords: solar thermal power generation; parabolic trough sys- tem; direct steam power generation; heat conduction oil; work- ing medium2014 12 76 Hoisting technology of wind tur- bine generator set based on main machineLOU Jinshui，LI Taizhou ( Huadian Zhengzhou Mechanic