槽式太阳能热发电系统综述_郭苏
槽式、碟式、塔式热发电简介
槽式、碟式、塔式热发电简介槽式、碟式、塔式热发电简介2014-02-12【摘要】槽式太阳能热发电系统是将多个槽型抛物面聚光集热器串联或并联排列而成，槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到线性集热管上，加热传导液产生高温高压蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电... ...槽式太阳能热发电系统槽式太阳能热发电系统是将多个槽型抛物面聚光集热器串联或并联排列而成，槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到线性集热管上，加热传导液产生高温高压蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。
槽式太阳能热发电系统的反射镜镜面为单曲抛物线，聚光形式为线聚光。
槽式太阳能热发电装置如图1所示。
槽式太阳能热发电系统与碟式、塔式相比结构相对紧凑，集热器等装置一般安装于地面，安装维护较方便，且经济效益不受生产规模的限制，是目前最成熟的太阳能热发电技术。
据统计，截至2009年，全世界运行的太阳能槽式热发电站占全部太阳能热发电站的88%，占在建项目的97.5%。
由于槽式抛物面聚光集热器是一种线聚焦集热器，其主要缺点是集热器散热面积大，输热管道复杂，热损失较大。
碟式太阳能热发电系统碟式太阳能热发电系统是采用碟状抛物面反射镜，将太阳光聚焦到集热器上，传热介质流经集热器被加热，驱动汽轮机运转，进而带动发电机发电，一般在焦点上安装斯特林发电机发电。
碟式太阳能热发电系统的反射镜镜面为双曲抛物面，聚光形式为点聚光。
碟式太阳能热发电装置如图2所示。
由于槽式抛碟式太阳能热发电系统为点聚光，聚光面积小，发电效率高，最高可达29.4%;系统占地面积小，制造成本低，单机容量一般为5～25kW，适合建立分布式能源系统。
碟式太阳能热发电系统由于规模较小，所以初投资较高，商业化程度较低。
塔式太阳能热发电系统塔式太阳能热发电系统是采用众多定向反射镜，将太阳光发射到设置于高塔顶端的集热器上，加热集热器中的水产生水蒸气，驱动蒸汽机启动汽轮机进而带动发电机发电。
塔式发电系统的反射镜一般为平面镜。
塔式太阳能热发电装置如图3所示。
槽式太阳能热发电原理
槽式太阳能热发电原理太阳能是一种广泛可利用的清洁能源，被广泛应用于热水供应、采暖和电力发电等领域。
槽式太阳能热发电是一种利用太阳能进行发电的技术，其原理是通过将太阳能聚焦在一条槽中，使槽内的工作介质受热并转化为蒸汽，最终驱动涡轮发电机产生电能。
槽式太阳能热发电系统主要由聚光器、槽型反射器、吸收管、工作流体、热储罐和发电机等组成。
聚光器的作用是将太阳光线聚焦到槽型反射器上，然后经过反射器的折射，将光线聚焦到吸收管上。
吸收管内充满了工作流体，当太阳光线集中在吸收管上时，工作流体受热并转化为高温高压的蒸汽。
蒸汽经过管道输送到热储罐中，用于储存热能。
热储罐是槽式太阳能热发电系统中重要的组成部分，其作用是在夜间或云天时提供热能，以确保发电系统的持续运行。
热储罐内部有一个热交换器，可以将储存的热能传递给工作流体，使其继续产生蒸汽。
这样就可以实现24小时不间断的电力供应。
发电机是槽式太阳能热发电系统中的核心设备，其作用是将蒸汽的热能转化为电能。
蒸汽进入发电机后，通过涡轮的旋转驱动发电机产生电能。
电能经过变压器升压后，通过输电线路输送到用户端，供用户使用。
槽式太阳能热发电的工作原理基于热力学和光学原理。
光学原理是利用聚光器和槽型反射器将太阳光线集中到吸收管上，提高能量密度；热力学原理则是利用工作流体的相变过程将光能转化为热能，并进一步转化为机械能和电能。
槽式太阳能热发电具有多种优点。
首先，太阳能是一种可再生的能源，不会产生污染物和温室气体，对环境友好。
其次，槽式太阳能热发电系统具有较高的能量转换效率，可以将太阳能有效地转化为电能。
此外，槽式太阳能热发电系统结构简单，维护成本低，适用于不同地区和环境的电力供应需求。
然而，槽式太阳能热发电也存在一些挑战和限制。
首先，它对阳光的依赖性很强，需要充足的日照才能正常运行。
其次，聚光器和槽型反射器的制造和安装成本较高。
此外，由于槽式太阳能热发电系统需要占用较大的面积，因此在空间利用方面存在一定的限制。
槽式太阳能热发电系统工作原理
槽式太阳能热发电系统工作原理作者：曹连芃时间：2011年3月聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成，成像聚光太阳能集热器通过聚光器将太阳辐射聚焦在接收器上形成焦点（或焦线），以获得高强度太阳能。
聚光集热器是一套光学系统，聚光器一般由反射镜或透镜构成，主要有抛物面反射镜、菲涅耳透镜、菲涅耳反射镜三种。
槽式聚光集热器由抛物线沿轴线旋转形成的面称为旋转抛物面，由抛物线向纵向延伸形成的面称为抛物柱面（槽式抛物面），在工业应用中称槽式聚光镜。
在凹面覆上反光层就构成抛物面聚光器。
根据光学原理，与抛物镜面轴线平行的光将会聚到焦点上，焦点在镜面的轴线上，见下图（a）。
把接收器安装在反射镜的焦点上，当太阳光与镜面轴线平行时，反射的光辐射全部会聚到接收器，见下图（b）。
槽式聚光镜反射的光线是会聚到一条线（带）上，故集热器的接收器是长条形的，一般由管状的接收器安装在柱状抛物面的焦线上组成。
槽式聚光集热器的聚光比范围约20至80，最高聚热温度约300度至400度。
槽式太阳能聚光集热器的结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。
反射镜一般由玻璃制造，背面镀银并涂保护层，也可用反光铝板制造反射镜，反射镜安装在反光镜托架上。
槽型抛物面反射镜将入射太阳光聚焦到焦点的一条线上，在该条线上装有接收器的集热管，见图1。
集热管内有吸热管，用来吸收太阳光加热内部的传热液体，一般用不锈钢制作，外有黑色吸热涂层。
为了减小热量散发，集热管外层装有玻璃套管，在玻璃套管与吸热管间有空隙并抽真空。
集热管通过接收器支架与反射镜固定在一起构成槽式集热器，反光镜托架上有与集热管平行的轴，集热器通该轴安装在集热器支架上，可绕轴旋转。
槽式集热器的跟踪方式一般采用东西轴向布置，只需定期调整仰角，机构简单方便但效率较低；也可南北轴向布置，单轴跟踪阳光，需自动跟踪控制系统，效率较高；如果集热器转轴与地球转轴平行效率更高，如果同时保证集热管与阳光垂直则效率最高，但结构复杂，集热管的管间连接也复杂。
国际主要槽式太阳能热发电站介绍
国际主要槽式太阳能热发电站介绍河海大学南京中材天成新能源有限公司.安翠翠张耀明王军刘德有郭苏摘要:本文对国际上槽式太阳能热发电系统进行了归纳;介绍了几座具有代表性的系统，详细说明了其参数、现状;并跟踪了正在建设的几座槽式系统。
关键词:太阳能;槽式;热发电虽然世界各国研究太阳能热发电技术已有很多年，但目前只有槽式太阳热电站实现了商业化示范运行，本文较为详细地介绍了世界各国槽式太阳能热发电的发展情况。
一、槽式太阳能热电系统简介槽式太阳能热发电系统的工作原理是:采用只向一个方向弯曲的抛物面槽形镜面集热器将太阳光聚焦到位于焦线的中心管上，使管内的传热工质(油或水)加热至350~390 ℃，然后被加热的传热介质经热交换器产生过热蒸汽，过热蒸汽推动常规汽轮发电机发电。
从20世纪80年代初开始各国就积极发展槽式太阳能热发电技术，美国、西欧、以色列、日本发展较快，表1列出了已建、在建的槽式太阳能热电站。
二、实践应用1 SEGS系统20世纪80年代早期，美国由于能源危机致使石油价格猛涨，开始寻找替代能源，美国鲁兹(LUZ)公司在1985~1991年的短短七年间，投资12亿美元，共建造了9座槽式太阳热发电系统(SEGS I-SEGSIX )，总装机容量达354MWe，至今仍在运行。
9座电站到2003年年发电总量见图1。
太阳能集热装置是槽式太阳能热发电系统的重要组成部分，LUZ公司分别开发了3种太阳能集热装置LS-I , LS-2和LS-3，并在SEGS I-SEGS IX上应用，从而大大降低了电站的运行费用。
LS-I和LS-2集热器，由带铬黑表面的不锈钢管和抽真空的玻璃外套构成，铬黑表面的吸收率为0.94，在300℃时反射率为0.240。
LS-3采用的是不锈钢管外表面涂覆有光谱选择性吸收涂层，太阳光吸收率为0.96，在350℃时的反射率为0.19。
三种太阳能集热装置的参数及应用情况详见表2。
2005年，除SEGS I和SEGS II外，其余7座电站均被FPL能源公司及SOLEL 接手。
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术的现状及进展
槽式太阳能热发电技术是一种利用镜面反射将太阳热能聚焦到管路中的流体介质上，通过流体介质中的高温高压水汽推动汽轮机发电的技术。
目前，槽式太阳能热发电技术已经取得了一定的进展。
在技术方面，槽式太阳能热发电技术相对于其他太阳能热发电技术来说具有更高的温度和更高的发电效率。
槽式太阳能热发电技术可以将太阳能的集中度提高到非常高的水平，从而使得其发电效率相对较高。
此外，槽式太阳能热发电技术在控制系统、镜面制造等方面也有所进展，使得系统的稳定性和可靠性得到了提高。
在应用方面，槽式太阳能热发电技术已经在一些国家开始大规模商业化应用，如西班牙的塞维利亚槽式太阳能热发电站。
这些发电站可以实现大规模的发电，为电网供电。
同时，一些国家也在进一步推进槽式太阳能热发电技术的研究和发展，增加其在能源产业中的占比。
然而，槽式太阳能热发电技术也面临一些挑战。
首先，槽式太阳能热发电技术需要大面积的镜面反射器来聚焦太阳光线，因此对土地资源要求较高。
其次，槽式太阳能热发电技术的建设成本较高，需要大规模的投资。
再次，槽式太阳能热发电技术对太阳光照的依赖较强，天气条件对其发电效率有一定影响。
总体来说，槽式太阳能热发电技术在技术和应用方面都取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信槽式太阳能热发电技术
在未来会有更广阔的应用前景。
槽式太阳能热发电系统
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太阳能槽式热发电技术综述
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 的强 国 。
２ ０ 年 ， 在 美 国 内华 达 卅ｌ 用 太 阳 能槽 式 ０５ 利
热 发 电技术 兴 建 了 “ 内华达 太 阳能 一 号 ”太 阳能
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电站 ，该 电站 采 用 了德 国 肖特 公 司 生产 的总 长为 ７ 千 米 的 中 高 温 太 阳 能 真 空 集 热 管 ，装 机 容 量 ２
６ ＭＷ ，电站发 电足 以满 足４ ０ 户 家庭 的生 活用 ４ ００ ０ 电 ，是 继南 加 州 ９ ３ ４ 个 ５ ＭＷ 太 阳能 槽 式 热 发 电站
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关键 词 ： 式 ；太 阳能 ；热发 电； 中高温太 阳 能集 热 管 槽
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槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布研究
槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布研究一、引言随着能源危机的日益加剧，太阳能作为一种清洁、可再生的能源备受关注。
聚光太阳能集热系统是太阳能利用的重要形式之一，具有高效、节能等优点。
而槽式聚光太阳能集热系统是目前应用最广泛的一种聚光太阳能集热技术之一。
本文将对槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布进行详细研究。
二、槽式聚光太阳能集热系统1. 槽式聚光太阳能集热系统的结构槽式聚光太阳能集热系统主要由反射器、支架、吸收管等组成。
其中，反射器是将太阳辐射反射到吸收管上的关键部件，通常采用镜面反射器或平面反射器。
2. 槽式聚光太阳能集热系统的工作原理当太阳辐射进入反射器后，经过反射后汇聚到吸收管上，使吸收管内介质温度升高，从而产生高温热能。
吸收管内的介质通常为水或油，通过管道输送到热交换器中，将热能转化为电能或其他形式的能源。
三、槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布研究1. 焦点位置对焦面能流密度分布的影响当反射器的几何参数不变时，焦点位置对焦面能流密度分布有着重要的影响。
当焦点位置偏离吸收管时，会导致焦面区域的大小和形状发生变化，从而影响焦面能流密度分布。
因此，在设计槽式聚光太阳能集热系统时，需要考虑到反射器和吸收管之间的距离以及反射器的几何参数等因素。
2. 反射器形状对焦面能流密度分布的影响反射器形状也是影响槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布的重要因素之一。
不同形状的反射器会导致不同大小和形状的焦面区域，从而影响焦面能流密度分布。
在实际应用中，常用的反射器形状有抛物面、双曲面等。
3. 反射器材料对焦面能流密度分布的影响反射器材料也是影响槽式聚光太阳能集热系统焦面能流密度分布的重要因素之一。
不同材料的反射率和耐高温性能不同，会对反射效果产生影响，从而导致焦面能流密度分布不同。
在实际应用中，常用的反射器材料有玻璃、塑料等。
四、结论槽式聚光太阳能集热系统是一种高效、节能的太阳能利用技术。
在设计和应用过程中，需要考虑到反射器和吸收管之间的距离、反射器的几何参数、反射器形状以及反射器材料等因素对焦面能流密度分布的影响。
DSG槽式太阳能热发电系统建模与控制研究进展_郭苏
9
10 11
控制阀
减温水
汽水分离器
循环泵
给水阀
水 (40～108 bar)
BOP
过热蒸汽 (30～100 bar)
图 3 DISS 电站回路示意图
2012 年 1 月，TSE-1 电站 ( 如图 4) 并网发 电，这是世界上首座商业化 DSG 槽式太阳能热 发电站。TSE-1 电站位于泰国 Kanchanaburi 省， 装机容量为 5 MW，运行温度和压力为 330 ℃、3 MPa，年产电量 9 GWh，能源转化率达到 26.4 %。 TSE-1 电站集热场占地面积 11×105 m2，聚光镜 总面积为 4.5×104 m2。该电站采用了安全可靠的 再循环运行模式，拥有 11 个蒸发回路和 7 个过 热回路，对蒸发回路的流量进行自动控制，以
入口温度为 450 ℃时，DISS 电站太阳能转化电能 的转化率为 22.6%。而工质为导热油的传统槽式 系统，汽轮机入口温度为 375 ℃( 这一温度由导 热油的稳定极限限制 ) 时，太阳能转化电能的转 化率仅为 21.3%[16]。
水蒸气控制室
550 m 测试用集热器 (25 m)
过热区集热器
1 23 45 67 8
对槽式集热器及槽式系统进行建模，是研究 槽式系统稳态特性和动态特性的基础，也是研究 槽式热发电控制方案的基础。20 世纪末，各国 专家学者开始了关于 DSG 槽式集热器和 DSG 槽 式系统的建模研究。
Odeh 等 [19-22] 在 1996～2003 年的 5 篇论文中， 建立了以管壁温度作为自变量的槽式集热器热力 学稳态模型、热损模型及效率模型，建立了 DSG 槽式集热器的水动力稳态模型 ( 包括流态模型和 压降模型 )，并与热力学模型联立建立了 DSG 槽 式系统的统一模型。优化了直通式 DSG 槽式集 热器的设计，提出 DSG 集热器的稳态运行策略。
太阳能热发电系列文章(10)槽式太阳能热发电中的聚光集热器
太阳能热发电系列文章（１０）
ＳＯＬＪ气Ｒ ＥＮＥＲＧＹ
槽式泰隅熊ｏ．？’＋±，ｊｉＩ｛。≯。 热发龟书酌聚光集热器
河海大学南京中材天成新能源有限公司 ■王军张耀明张文进孙利国安翠翠
摘要：介绍了槽式太阳能热发电系统中ＤｓＧ技术的三种实现方式；对比了再次循环方式中饱和蒸汽发 电和过热蒸汽发电；介绍了ＤｓＧ技术的实践和应用研究项目。
管内的工质凝结成液体后依靠自身重力，流回蒸发 段重新循环工作。目前，我们已设计了适合于槽式
ＤＳＧ技术的普通型、一字型、聚焦式、螺旋翅片式
等热管式真空集热管和适合于碟式ＤＳＧ技术的普通 型、十字型、螺旋翅片式等热管式真空集热管。
３聚焦式真空集热管
集热温度主要受聚光比和吸收涂层的发射率控 制。在槽式太阳能热利用系统中，由于受到种种因
图４槽式聚光器原理
与塔式太阳能热发电的定日镜相比，槽式太阳 能热发电聚光器的制作难度相对更大：一是抛物面 镜曲面比定日镜曲面弧度大；二是平放时，槽式聚 光器迎风面比定日镜要大，抗风要求更高；三是运 动性能要求更高。
聚光器由反射镜和支架两部分组成。 １反射镜 反射率是反射镜最重要的性能。反射率随反射 镜使用时间增多而降低，主要原因是：（１）因为有灰 尘、废气、粉末等引起的污染；（２）紫外线照射引起
４双层玻璃真空集热管 我国在全玻璃真空集热管应用方面已取得了辉 煌成果，但现有的全玻璃真空集热管只能承受低压， 因而只能在太阳能热水器等低温场合下使用。我们 设计了系列双层玻璃式真空集热管，采用金属与双 层玻璃配合使用的方法，金属管承压，双层玻璃管 扼制对流散热，提高了集热和使用温度。在已进行
万方数据
开口宽度（ｍ）
长度（ｍ）
接收管直径（ｍ）
槽式太阳能热发电系统分析
槽式太阳能热发电系统分析作者：胡桥来源：《价值工程》2020年第28期摘要：槽式太阳能集热系统在太阳能热发电领域在实际使用中较为成熟，对于当前的光热转化效率较高，所以在实际的使用过程中较为广泛。
对于当前的槽式太阳能发电来说，对热发电系统的创新研究决定着槽式太阳能的应用与推广，促进新型清洁能源的有效利用，对推动经济发展与生态资源的合理利用与发展有重要的作用。
Abstract： The trough type solar heat collection system is relatively mature in the field of solar thermal power generation， and the current light-to-heat conversion efficiency is relatively high， so it is more widely used in the actual use process. For the current trough solar power generation，innovative research on thermal power generation systems determines the application and promotion of trough solar power. Promoting the effective use of new and clean energy plays an important role in promoting economic development and the rational use and development of ecological resources.关键词：槽式太阳能集热系统;热性能;试验Key words： trough solar heat collection system;thermal performance;test中图分类号：TM615;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 文献标识码：A;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 文章编号：1006-4311（2020）28-0221-020; 引言当前全世界都面临严重的能源和资源问题，对于相关的资源问题来说，其直接导致了全球污染严重、常规能源近乎枯竭。
浅谈槽式太阳能热发电系统集成方案
浅谈槽式太阳能热发电系统集成方案摘要：槽式太阳能发电是目前最成熟、成本最低的太阳能热发电技术，在美国和欧洲均有多家商业化运行的槽式电站。
本文简要介绍了槽式太阳能发电的系统构成和主要设备选型，初步提出项目系统集成方案。
关键词：槽式太阳能；热发电系统；集成方案一槽式太阳能热发电系统构成槽式太阳能发电系统一般分为聚光集热子系统、换热子系统、发电子系统、蓄热子系统和辅助能源子系统几个部分。
（一）聚光集热子系统聚光集热子系统是系统的核心，它将太阳辐射能聚焦到聚光集热器，将太阳能转化成热能储存在热传输介质如导热油、水或熔融盐中。
一般多个聚光集热单元组成一个标准的聚光器，多个聚光器组装在一起形成太阳能集热阵列。
主要由反射镜、集热管、支撑结构、跟踪系统组成。
应满足以下几点要求：①具有较高的反射率；②具有良好的聚光性能；③具有足够的刚度；④具有良好的抗疲劳能力；⑤具有良好的抗风载荷能力；⑥具有良好的抗腐蚀能力；⑦具有良好的运动性能；⑧具有良好的保养、维护、运输性能。
聚光集热子系统是槽式太阳能发电系统的核心，也是太阳能发电厂造价最昂贵的系统之一。
（二）换热子系统换热子系统由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器等换热器组成，主要作用是将热传输介质中的热能传导给发电系统，产生高温高压蒸汽推动汽轮机发电。
当工质为导热油时，此时为双回路系统，即接收器中的油被加热后，进入换热子系统中产生蒸汽，蒸汽在进入发电子系统。
当采用DSG系统时，换热子系统可以得到简化。
（三）发电子系统发电子系统的作用是利用换热系统产生的高温高压蒸汽推动汽轮机发电，由汽轮机、凝汽器、给水泵、高低压加热器等设备构成，但因为太阳能发电系统存在间歇性的特点，所以需要辅助能源系统保持持续发电，故发电子系统需要配备专用装置，用于太阳能集热场与辅助能源系统之间的切换。
（四）蓄热子系统蓄热子系统的作用是在太阳辐射较强的时将太阳能集热场多余的热量储存起来，在辐射不足或夜晚无太阳辐射时释放供给换热系统利用。
DSG槽式太阳能热发电系统建模与控制研究进展
DSG槽式太阳能热发电系统建模与控制研究进展
郭苏;刘德有;王沛;许昌
【期刊名称】《太阳能》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】介绍了DSG槽式系统的原理、特点、运行模式、已建电站等,详细论述了目前国内外DSG槽式系统建模与控制的研究现状.通过对已有研究成果的分析,提出了DSG槽式系统建模与控制的研究方向,以及可以深入研究的关键性问题.【总页数】5页(P43-47)
【作者】郭苏;刘德有;王沛;许昌
【作者单位】河海大学能源与电气学院;河海大学能源与电气学院;河海大学能源与电气学院;河海大学能源与电气学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.太阳能热发电系列文章(8)槽式太阳能热发电DSG技术 [J], 王军;张耀明;刘德有;孙利国;安翠翠
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3.槽式 DSG 太阳能热发电集热管传热特性探讨 [J], 李晶;朱天宇;肖磊
4.槽式太阳能热发电跟踪控制系统设计 [J], 张瑞雪;高胜东;韩振宇;朱兴晨
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华电技术 Huadian ห้องสมุดไป่ตู้echnology
Vol． 36 No． 12 Dec． 2014
槽式太阳能热发电系统综述
郭苏，刘德有，王沛，许昌
（ 河海大学 能源与电气学院，南京 210098）
摘 要： 槽式太阳能热发电系统（ 槽式系统） 符合“大容量 － 高参数 － 长周期储热”的国际太阳能热发电技术发展趋势，
槽式系统结构简单、成本较低、土地利用率高、 安装维护方便，而且导热油工质的槽式太阳能热发 电技术（ 以下简称槽式技术） 已经相当成熟。由于 槽式系统可将多个槽式集热器串、并联排列组合，因 此可以构成较大容量的热发电系统。但也因为其热 传递回路很长，传热工质的温度难以再提高，系统综
收稿日期： 2014 － 07 － 07； 修回日期： 2014 － 09 － 25 基金项 目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 项 目 （ 973 计 划 ） （ 2010CB227102） ； 江苏省自然科学基金（ BK20131369）
第 12 期
郭苏，等： 槽式太阳能热发电系统综述
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图 2 导热油槽式系统工作原理示意
图 3 槽式系统聚光原理示意
面绕轴跟踪太阳。槽式集热器的聚光比为 10 ～ 30， 集热温度可达 400 ℃ 。
换热子系统由预热器、蒸汽发生器、过热器和再 热器组成。导热油槽式系统采用双回路结构，即集 热管中的工质油被加热后，进入换热子系统中产生 过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽回路进入汽轮发电子 系统发电。
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华电技术
第 36 卷
图 4 DSG 槽式系统运行模式简图
式中，直通模式是最简单、最经济的运行模式，再循 环模式是目 前 最 保 守、最 安 全 的 运 行 模 式［19］，而 由 于注入模式的测量系统不能正常工作［17］，因此一般 不采用注入模式。由于 DSG 槽式系统运行中集热 器内存在水 － 水蒸气两相流转化过程，因此，其控制 问题比导热油工质槽式系统更加复杂［17 － 19］。
1 槽式太阳能热发电系统
槽式系统（ 如图 1 所示） 将由抛物线槽式聚光 镜、集热管 等 构 成 的 大 量 槽 式 太 阳 能 聚 光 集 热 器 （ 以下简称槽式集热器） 布置在场地上，再将这些槽 式集热器加以串、并联，抛物线槽式聚光镜采用单轴 跟踪方式追踪太阳运动轨迹，将直射太阳辐射聚焦 到位于抛物线焦线的集热管上，集热管中的传热工 质被加热到 400 ℃ 左右用以产生高温高压蒸汽，从 而推动汽轮发电机组发电［1］。
图 1 美国加州 SEGSIII 槽式太阳能热发电站［2］
合效率较低。 集热管里的工质通常是导热油，但随着科学技
术的发展，工质可以扩展到熔融盐、水、空气等物质。 目前实际应用的工质主要有 2 种，即导热油和水。 槽式技术按其工质不同，分为导热油槽式系统和直 接蒸汽发电（ DSG） 槽式太阳能集热系统（ 以下简称 DSG 槽式系统） 。 1． 1 导热油槽式系统
辅助能源子系统一般应用于夜间或阴雨天系统 运行时，采用天然气或燃油等常规燃料作辅助能源。 Al-sakaf［4］提出，电厂通常可以使用 25% 以上的化
石类燃料以作不时之需，这样可以节省昂贵的能量 储存装置，降低整个太阳能热发电系统的初次投资， 而且优化了太阳能热发电站的设计，大大降低了生 产单位电能的平均成本［5］。 1． 2 DSG 槽式系统
2009 年 3 月，Andasol － 1 电站（ 如图 6 所示） 并 网发电。该电站是欧洲的第 1 座槽式电站，位于西 班牙安达卢西亚省。Andasol － 1 电站装机容量为 50 MW，年产电力 180 GW·h，占地面积 2 km2 ，总集 热面积达 510 120 m2 ，其集热场进出口工质温度为 293 /393 ℃ 。该电站带有大型蓄热装置，2 个蓄热罐 每个高 14 m，直径 36 m，蓄热介质为熔融盐（ NaNO3 占 60% ，KNO3 占 40% ） ，共计 28 500 t，蓄热总量为 1 010 MW·h，可使汽轮发电机组满载发电 7． 5 h； 采 用 ET － 150 型 集 热 管，以 Diphenyl / Diphenyl oxide 导热油为传热工质。采用西门子 50 MW 再热式汽 轮机，循环效率 38． 1% ； 电站总投资 26． 5 亿欧元， 发电成本为 0． 158 欧元 / （ kW·h） ［25 。 － 26］
发电子系统基本组成与常规发电设备类似，但 太阳能加热系统与辅助能源系统联合运行时，需要 配备一种专用控制装置，用于工作流体在太阳能加 热系统与辅助能源系统之间的切换。
蓄热子系统是槽式系统不可缺少的组成部分。 槽式系统在早晚或云遮时通常需要依靠储能设备维 持系统的正常运行。蓄热器就是采用真空或隔热材 料作良好保温的贮热容器。蓄热器中贮放蓄热材 料，通过换热器对蓄热材料进行贮热和取热。蓄热 子系统采用的蓄能方式主要有显式、潜式和化学蓄 热 3 种，不同的蓄热方式应选择不同的蓄热材料。
传统槽式系统的工质为导热油，导热油工质被 加热后，流经换热器加热水产生过热蒸汽，借助于蒸 汽动力循 环 推 动 常 规 汽 轮 发 电 机 组 发 电［3］。 导 热 油槽式系统工作原理如图 2 所示，主要由聚光集热 子系统、换热子系统、发电子系统、蓄热子系统、辅助 能源子系统等构成。
聚光集热子系统是系统的核心，由众多分散布 置的槽式集热器组成，而槽式集热器包括抛物线槽 式聚光镜、集热管和跟踪装置等 3 部分。抛物线槽 式聚光镜为线聚焦装置，阳光经镜面反射后，聚焦为 一条线，集热管就放置在这条线上，用于吸收阳光加 热工质（ 如图 3 所示） 。目前，集热管有真空集热管 和空腔集热管 2 种结构形式。跟踪装置由单片机、 伺服电机、传感器等组成。太阳辐射传感器瞬时测 定太阳位置，通过计算机控制伺服电机，带动反射镜
文献标志码： A
文章编号： 1674 － 1951（ 2014） 12 － 0070 － 06
0 引言
21 世纪，全人类都面临着同样的能源问题。当 面临全球污染严重、常规能源近乎枯竭，又急需大量 能源的双重矛盾时，全人类达成了共识： 依靠科技进 步，大规模开发利用太阳能、风能、生物质能等可再 生清洁能源。近年来，太阳能热发电在欧美地区快 速发展。目前，国际太阳能热发电的发展趋势是建 设承担基础电力负荷的“大容量 － 高参数 － 长周期 储热”电站。槽式太阳能热发电符合太阳能热发电 的上述发展趋势，也是世界上迄今为止商业化最成 功的太阳能热发电模式。本文对槽式太阳能热发电 系统（ 以下简称槽式系统） 进行详细论述［1］。
SEGSⅠ － Ⅸ槽式电站已经成为了世界许多国 家研究槽式技术的模型和样例，是槽式技术具有里 程碑意义的代表作，具有深远的影响力。
2007 年 6 月，Nevada Solar One 电站正式并网运 行。该电站是 16 年内美国境内建设的第 2 座太阳 能热发电站，也是 1991 年以来世界上最大的一座太 阳能热发电站。Nevada Solar One 电站坐落在内华 达州，由西班牙 Acciona Energia 公司建设，额定容量 为 64 MW，最 大 容 量 为 75 MW，年 产 电 量 为 134 GW·h。该电站总占地面积 1 214 058 m2 ，拥有 760 台槽式集热器，采用导热油作为工质。集热管出口 工质温度为 391 ℃ ，经过热交换器加热水产生蒸汽， 驱动西门子 SST － 700 汽轮机组发电。Nevada Solar One 电站项目总投资达到了 2． 66 亿美元［24］。
是世界上商业化最成功的太阳能热发电模式。介绍了槽式系统的原理、特点及分类情况，论述了导热油槽式系统和直接
蒸汽发电（ DSG） 槽式系统的结构特点、发展现状，指出以水为工质的 DSG 槽式系统是槽式系统的发展方向。
关键词： 太阳能热发电； 槽式系统； 直接蒸汽发电； 导热油； 工质
中图分类号： TK 513
2 槽式系统发展现状
槽式系统作为商业化程度最高的太阳能热发电 系统，从 1980 年美国与以色列联合组建的 LUZ 公 司研制开发槽式线聚焦系统开始，至今已经发展了 近 30 年。
1985 年，LUZ 公司在美国加利福尼亚州建立了 第 1 座槽式太阳能热发电站（ 槽式电站） SEGSⅠ，实 现了槽式技术的商业化运行［20 － 21］。在随后的 6 年 里，LUZ 公司又在 SEGSⅠ电站附近建设了 8 座大型 槽式电站（ SEGSⅡ － Ⅸ） ，这 9 座电站的装机容量分 别在 14 ～ 80 MW 之间，总容量达到 354 MW，总的占 地 面 积 已 超 过 7 km2 ，全 年 并 网 发 电 量 在 800 GW·h 以上，发出的电力可供 50 万人使用，其光电 转化效率已达到 15% ，至今运行良好［22 － 23］（ 如图 5 所示） 。
图 5 美国 SEGS 电站
图 6 Andasol － 1 电站全景照片
Archimede 槽式发电站位于意大利西西里岛的 Priolo Gargallo，于 2010 年 7 月建成。该电站装机容 量为 5 MW，集热器出口工质温度达到 550 ℃ ，镜场 面积 30 000 m2 ，使用了世界上较为先进的 ENEA 太 阳能聚光器。Archimede 电站是第 1 座采用熔融盐 为传热、储热工质的燃气联合循环电站［27］。
2013 年 10 月，目前全球最大的槽式电站 Solana 电站正式实现投运。该电站装机容量达到 280 MW，
DSG 槽式系统有 3 种运行模式，分别是直通模 式、注入模式和再循环模式［15 － 18］，如图 4 所示。在 直通模式 DSG 槽式系统中，给水从集热器入口至集 热器出口，依次经过预热、蒸发、过热，直至蒸汽达到 系统参数，进入汽轮机组发电。注入模式 DSG 槽式 系统与直通模式 DSG 槽式系统类似，区别在于注入 模式 DSG 槽式系统中集热器沿线均有减温水注入。 而再循环模式 DSG 槽式系统最为复杂，该系统在集 热器蒸发区结束位置装有汽水分离器。上述 3 种模