太阳能光热发电技术研究综述

太阳能光热发电技术研究综述

摘要：太阳能是一种清洁的可再生能源，充分利用太阳能进行发电发热是我国

能源企业正在研究和使用的有效方式，这种方式有助于提高太阳能的利用率，有

助于减少不必要的自然环境污染和破坏，有助于新能源的开拓，是我国逐步实现

节能减排的有效体现，也符合我国低碳经济的发展要求，欧美一些发达国家已经

开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术，并相继建立了不同型式的

示范装置。本文首先对太阳能光热发电系统进行了介绍，分析了国内外太阳能发

电的现状，指出了太阳能发电的技术发展趋势和研究方向。

关键词：太阳能；光热发电；发电技术

引言

目前，我国由于工业规模扩大和粗放经营导致了严重环境污染和破坏，因此

开发清洁能源是有效解决这一问题的重要途径，目前，世界各国纷纷将目光投向

太阳能的开发和应用，这也是全球经济的低碳化发展方向。太阳能作为一种清洁

的可再生能源，是未来的理想能源之一，是人类最可靠、最安全、最绿色、最持

久的替代能源。目前太阳能光伏发电被炒得如火如荼，而太阳能光热发电技术却

少为人知，在太阳能光伏发电遭遇瓶颈的今天，太阳能光热发电逐渐被人们重视

起来。

一、太阳能光热发电系统简介

1、太阳能发电系统的分类

目前，太阳能发电技术分为两种，一种是太阳能光伏发电，一种就是本文提

到的太阳能光热发电。太阳能光热发电技术又分为槽式太阳能光热发电、塔式太

阳能光热发电、碟式太阳能光热发电。目前槽式和塔式太阳能光热发电技术已经

投入使用，但是碟式发电系统还处于实验和示范状态。

2、槽式太阳能光热发电系统简介

这种太阳能光热发电系统主要是利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能产生的

热量进行发电，是一种分散型系统。这一系统的机构由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置构成。槽式抛物面将太阳光线聚集在一条线上，并

在这条线上的重要位置安装集热器，进而吸收太阳的能量，之后将众多的槽式聚

光器串联或并联形成集热器的排列结构。

一般太阳能发电系统采用的是双回路的设计，集热油的回路与动力蒸汽的回

路是分开的，通过换热器交换热量，使用导热油作为热，低温的导热油从油罐泵

进入槽式太阳能集热场，被加热到391℃，之后经过再热器、过热器、蒸发器、

预热器四个装置，将收集的能量交换给动力回路中的蒸汽，进而产生热量极高的

蒸汽，进入汽轮机中做功，然后产生电能。

如果太阳能供应不足，这时就可以利用辅助加热器，如锅炉进行加热，提高

导热油的热量，进而实现该系统的正常运行，保证该系统连续作业，持续的产生

电能。因为槽式聚光器的集热温度不高，使得槽式太阳能光热发电系统中动力系

统的热能转化为功的效率不高，一般不到40%，因此，残春依靠抛物槽式太阳能

光热发电成本较高。

3、塔式太阳能光热发电系统

塔式太阳能光热发电系统是一种集中式发电系统，主要利用定日镜将太阳光

聚焦在中心的吸热器上，太阳的辐射能量会转变为热能，之后传递给热力循环工质，驱动汽轮做功进而实现发电。这一太阳能发电系统可以分为熔盐系统、空气

系统和水/蒸汽系统。系统蓄热是十分重要的内容，由于太阳能存在一定的间隙性，因此，蓄热器一定要在太阳能缺法时补充热能，进而保证发电系统的正常运行。

这里介绍两种塔式太阳能光热发电系统。

3.1塔式熔盐系统

熔盐系统主要是利用硝酸盐为工作介质进行热量传递，塔式熔盐系统的低温

侧一般控制在290℃左右，高温侧达到565℃。低温熔盐经过泵被输送到塔顶的

熔盐吸热器，吸热器在热流密度为430kW/m2的高辐射下将热量传递给熔盐。熔

盐吸收热能以后温度逐渐升高，一直升至565℃，然后经过管道输送到高温熔盐罐，高温熔盐被输送到蒸汽发生器，产生高温蒸汽，进而推动及其做功发电。

3.2塔式水、蒸汽系统。

水、蒸汽系统主要将水作为导热的载体，在这种发电系统中，冷水被加压后

输送到塔顶端的吸热器，在吸热器中蒸发并过热后被送至地面，驱动汽轮机做功

发电。

美国SolarOne试验电站利用的就是这种放电方式，吸热器是外圆柱式的，由

多个块管板构成，每块管板有几十根吸热管。吸热器实际上是将水直接加热变为

超热蒸汽的锅炉。吸热器排出的蒸汽温度为516℃，企鹅压强极大，进而用于驱

动汽轮机做功。

二、太阳能光热发电技术的现状

1、国外发展现状

国外很多国家对于太阳能发电的技术研究较早，基本从18世纪末期就开始了，在20世纪期太阳能光热发电技术就被应用于工业生产中，到20世纪80年代，

美国、西班牙等国家已经大规模的开始太阳能光热发电了。

美国于1985年建立了SEGS电站，之后不断进行扩建，这是国际上最大的一

个太阳能发电站，也是全世界第一个槽式发电站。这个发电站的总装机容量为

350MW，配备九台槽式发电系统。美国在内华达州又建立了另一座槽式发发电站，在具体设计中借鉴了该发电站在具体的设计过程中，借鉴了SEGS发电站的建设

与使用经验，提高了机器的运行安全性，提高了工作效率。199年，希腊克里达

岛建造欧洲的第一座太阳能光热发电站，装机容量为50MW。

2、我国太阳能发电现状

我国在20世纪70年代开始了对于太阳能发电的研究，但是由于科学技术发

展受到一定的限制，因此制约了我国太阳能发电技术的研发。一直到20世纪90

年代末期，我姑加大投入，科技部门与清华大学、中科院等联合，我国的新能源

企业、设计公司等纷纷参与，促进了太阳能发电技术的快速发展。内蒙古鄂尔多

斯建立了我国第一座槽式太阳能发电站，装机容量为50MW，自此，我国太阳能

光热发电技术开始商业化运营。

太阳能光热发电技术的发展，使我国的市场需求不断扩大，目前，我国很多

大型电力企业都在参与太阳能光热发电的技术研发，我国也建立了很多太阳能光

热发电的示范项目，我国太阳能光热发电市场每年将会以约400MW的速度增长。我国的太阳能光热发电工程目前主要集中在内蒙古西部、青海、新疆南部、西藏

及河西走廊一带。

三、太阳能光热发电技术的发展趋势

太阳能是一种清洁能源，更是一种可再生能源，太阳能的限制条件较少，很

容易实施和应用，而且有助于实现大容量发电。太阳能光热发电现有电网匹配性好、光电转化率高、发电稳定为特点，生产过程无污染，对环境的影响较小，因