光热发电技术基础
光热发电4-3
研究和建设。
光热发电技术基础
第 四 章 这一时期的代表性工程：
线
性 澳大利亚新南威尔士的5MW示范工程
菲
涅 尔
西班牙里歌的2MW示范工程
式
光 国内皇明集团山东德州2MW示范工程
热
发
电
光热发电技术基础
第 四 章
线 性 菲 涅 尔 式 光 热 发 电
光热发电技术基础
第
四 二、 应用前景
章
线 性
聚光比比槽式系统高，不但可以聚集直射光，还
热 良好。
发
电
全球目前专业做菲涅尔光热电站的企业极少。
光热发电技术基础
第
四
章
线
槽式热发电技术看起来已经到达了发展的瓶颈期，
性 成本下降空间已经很小。而菲涅尔式和塔式技术明显
菲 涅
还有较大的成本下降空间。
尔 式
传统上，一个水冷紧凑型菲涅尔式光热发电站的
光 用水量要高于槽式热发电，但通过一种新的改进型菲
菲 可以聚集部分散射光；
涅
尔 采用紧凑密排的方式，用地更合理且利用率更高
式 光
(聚光面积与用地面积的比是1:1.2塔式达到1：5) ；
热 发
可以保持较好的结构稳定性，降低集热损失，减
电 少因大风造成的反光镜被破坏的机率。由于
由于风阻力较小，可以将系统放置在楼顶安装，
大大提高建筑的节能、热利用能力；
光热发电技术基础
第 四
第三节 发展历程和应用前景
章 一、发展历程
线
性
线性非涅尔式的名称来源：
菲 涅
法国物理学家奥占斯汀﹒菲涅尔
尔
19世纪初，菲涅尔发现大透镜在被分成小块后，
光热发电行业分析
光热发电行业分析1.光热发电1.1.什么是光热发电？光热发电是将太阳能转化为热能、通过热功转换发电的过程。
光热电站运行时，聚光器跟踪太阳将直射幅射光聚焦并反射至吸热器上，加热吸热器内的传热流体，将太阳能转化为热能；热能或直接与水换热产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机发电，也可以被储存在储罐中，在需要发电时释放热能进行发电。
光热发电站一般由聚光与集热系统、储热系统、蒸汽系统及发电装置四个部分组成。
聚光与集热系统是光热发电的基础。
主要由聚光镜场、镜场控制系统、吸热器、吸热塔等构成。
聚光镜场的投资占整个光热发电系统的60%以上。
聚光镜场吸收的太阳能与镜场布局、镜片反射率、太阳辐射度有关，而吸热器则将聚光镜场聚集的太阳辐射能直接转化为热能，加热其中的导热油、熔盐等工质。
吸热器的性能直接决定了吸热介质的出口温度。
受太阳能热源的间歇性以及熔盐工质的腐蚀性等因素影响，吸热器对选材、优化设计和可靠性方面的技术工艺要求很高。
光热发电24h的连续稳定运行与储热系统密不可分。
储热系统包括传热流体熔盐和导热油、熔盐储罐、熔盐泵、熔盐阀、电加热器、电伴热器等。
在聚光镜将太阳光聚焦反射到集热管（槽式）、吸热器（塔式）以后，其中的熔盐作为传热流体和太阳能产生的热量进行换热形成高温熔盐，高温熔盐形成后将返回至高温熔盐罐中，保证在没有阳光的情况下能够推动汽轮发电机组运行，以此满足一定时间的发电需求。
电加热器，一方面能够助力光热机组顺利启动，另一方面又能避免机组设备出现熔盐冻堵问题。
电站启动运行前，电加热器提前对熔盐进行加热；电站停止运行后，集热系统暂无热量输送至熔盐罐，熔盐罐内的熔盐温度也将随之降低，电加热设备可保证熔盐温度始终在其凝固点之上，避免设备出现冻堵。
电伴热器，是光热电站传储热介质在超长管道回路中保持流动状态的“良药”。
与位于熔盐罐底部、短时间内快速加热大量介质的电加热器不同，电伴热器的主要目的在于持续“保温”。
它通过加装在传储热介质外部，用电能来补偿介质、设备的热损失，保持介质、设备等长时间处于工作温度，促使熔盐循环流动，保证光热电站传储热系统的安全运行。
太阳能光热发电基础知识学习
蝶式
热力发电效率高，单台装置可独立运行， 也可进行模块化组合，自动化控制性好， 维护量少；建设周期短，运行成本低。
造价昂贵，商业化可行性需 要证实。
菲涅尔式 集便直热于接管制产固造生定与蒸，清汽连洗，接 ， 参简同数单时高，近；反地造射安价镜装相为，对平风便面阻宜镜小。，；投储运能机 时组间少较，小效。率不够高，
塔式电站的聚光倍数高(1000～3000)，其介质工作温度通常大 于350℃，因此通常被称为高温太阳能热发电。
塔式电站的优点是聚光倍数高，容易达到较高的工作温度；能量 集中过程由反射光一次完成，方法简捷有效；吸收器散热器面积相 对较小，光热转换效率高。
但塔式电站建设费用高，其中反射镜的费用占50%以上。太阳能 塔式电站的总体效率可以达到20%。
太阳能光热发电（CSP） 基础知识学习
2020年11月18日星期三
1
光热发电概述
2
槽式光热发电
3
塔式光热发电
目
录
4
碟式光热发电
5 6
菲涅尔式光热发电 总结讨论
概述
目前利用太阳能发电的两种基本方式
太阳能热发电
太阳能热动力发电 太阳能热能发电
太阳能光伏发电
概述
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成 电能，它有两种转化方式：
斯特林发动机
聚焦到太阳能接收器的 太阳能，转换为25kW 的电力，其峰值转换效 率约为31.25%。SES 公司拥有将太阳能转换 为商业网络电力31.25 ％的世界转换效率纪录
碟式斯特林系统 在中国商业化推 广的主要瓶颈在 于斯特林发动机 的开发
聚焦到太阳能接收器的太阳能，其峰值转换效率为 31.25%。SES公司拥有将太阳能转换为商业网络电力 31.25%的世界转换效率纪录。
太阳能光热发电技术及其发展综述
太阳能光热发电技术及其发展综述摘要：太阳能光热发电集发电与储热为一体，具有出力灵活可控等优势，可快速深度参与电网调峰，宜与风电、光伏等新能源发电互补运行，是极具发展前景的可再生能源发电技术，受到世界各国的重视，得到了积极研究和推广应用。
关键词：太阳能；光热发电；技术；发展1光热发电技术原理及系统组成1.1聚光与集热系统聚光与集热系统是太阳能热发电的基础，主要由聚光镜场、吸热器等构成。
聚光镜场由数量巨大的同型聚光装置（如槽形抛物面反射镜、平面定日镜等）按照一定规律布局而成。
目前，聚光镜场的投资在各类太阳能发电系统中占整个系统投资的60%以上。
聚光镜场吸收的太阳能除了受镜场布局、反射率等因素的影响外，还与外界环境息息相关，如镜场所处位置天气状况、太阳辐射度等。
集热器将聚光镜场聚集的太阳辐射能直接转为热能，加热导热油、熔盐等工质。
吸热器的性能直接决定了吸热介质的出口温度。
受太阳能热源的间歇性和介质熔盐的腐蚀性等因素影响，吸热器对选材、优化设计和可靠性方面的技术和工艺要求很高。
1.2储热系统储能系统是实现光热出力灵活可调、光热发电24h连续稳定运行的关键，其储热量与电场年发电量、聚光镜场规模及电站总投资息息相关。
因此，储能系统的设计需综合考虑储热容量、储热周期与发电经济性等因素。
1.3蒸汽发生系统蒸汽发生系统的主要功能与常规火电厂相似，即实现高温流体介质（导热油、熔盐）与水工质之间的热交换，产生过热蒸汽以驱动汽轮机做功；不同之处在于，光热电站蒸汽发热系统升温速率快，最高可达到10℃/min，可实现汽轮机快速启动。
1.4发电系统发电系统的性能直接关系到太阳能光热发电经济性。
此系统配置装备同火电机组类似，但与燃煤机组相比，光热电站的发电系统具有更好的调节性能，这就要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效等特点。
2太阳能光热发电技术2.1塔式太阳能光热发电塔式发电是一种集中型太阳能热发电技术：在成千上万个独立控制的定日镜所组成的圆周形镜场中心位置矗立一个高达几百m的吸热塔，独立跟踪太阳的定日镜场将阳光聚集到塔顶部的接收器上以产生高温，加热工质，产生的过热蒸汽驱动汽轮机发电。
太阳能光热发电原理 太阳能光热发电的主要形式有哪些
太阳能光热发电原理太阳能光热发电的主要形式有哪些光热发电技术，是不同于光伏发电的全新的新能源应用技术。
它是一个将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能的过程。
关于“太阳能光热发电原理太阳能光热发电的主要形式有哪些”的详细说明。
1.太阳能光热发电原理光热发电技术，是不同于光伏发电的全新的新能源应用技术。
它是一个将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能的过程。
利用聚光镜等聚热器采集的太阳热能，将传热介质加热到几百度的高温，传热介质经过换热器后产生高温蒸汽，从而带动汽轮机产生电能。
此处的传热介质多为导热油与熔盐。
通常我们将整个的光热发电系统分成四部分：集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统。
集热系统：集热系统包括聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。
如果说集热系统是整个光热发电的核心，那么聚光装置就是集热系统的核心。
聚光装置即为聚光镜或者定日镜等。
其反射率、焦点偏差等均能影响发电效率。
目前国内生产的聚光镜，效率可以达到94%，与国外生产的聚光镜效率相差不大。
集热系统采集太阳能，将太阳能转化为热能。
热传输系统：热传输系统主要是传输集热系统收集起来的热能。
利用传热介质将热能输送给蓄热系统。
传热介质多为导热油和熔盐。
理论上，熔盐比导热油温度高，发电效率大，也更安全。
热传输系统一般有预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器等组成。
热传输系统的基本要求是：传热管道损耗小、输送传热介质的泵功率小、热量传输的成本低。
在热传输过程中，传热管道越短，热损耗就越小。
蓄热与热交换系统：个人认为，光热发电技术在蓄热与热交换系统中充分体现了对比光伏发电技术的优势。
即将太阳热能储存起来。
可以在夜间发电，也可以根据当地的用电负荷，适应电网调度发电。
蓄热装置常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。
蓄热系统中对储热介质的要求为：储能密度大，来源丰富且价格低廉，性能稳定，无腐蚀性，安全性好，传热面积大，热交换器导热性能好，储热介质具有较好的黏性。
光热发电原理及全面的资料
这是美国国家太阳能热能测试实验室在新墨西哥州阿尔伯克基市安装的一处碟式太阳能装置，该装置由美国斯特林能源系统公司设计。
它收集的热量能够为高效的斯特林引擎(Stirling Engine)加热，然后带动机械装置发电。
优点：能够自动追踪并对准太阳能，热能转换效率非常高，还能够在790度的高温下运转。
此外，该装置组装和拓展非常简单，对水的使用要求也不高。
缺点：目前还没有进行大规模商业化推广，不能储存热能，在光线较弱和晚上的时候无法工作。
这座发电能力为900兆瓦的太阳能热发电站位于西班牙塞维利亚。
这座PS10型太阳能塔高110米，由西班牙Abengoa Solar公司投建。
该太阳能塔的发电原理与普通的太阳能装置有一定区别，它并不是通过光电电池来产生电流的。
该塔是利用624面镜子做成的阵列来反射并聚焦光线的。
通过该阵列，光线被聚焦到位于塔顶部的能量收集点。
该装置是这个地区正在建设中的众多PS10型太阳能塔中的第一座。
其发电量可达到3亿瓦特。
更为难能可贵的是，PS10的功效比普通的光电技术所产生的功效大25%左右。
优点：能够在高温环境下运行，而且还能储存热能。
如果大规模运用的话将极大的降低能源使用成本。
缺点：对水的需求量比较大，投资成本较高。
这座名为Kimberlina的太阳能热电站位于美国加州贝克斯菲尔德市，由Ausra公司负责建造并运营。
该太阳能热电站工作的原理是利用管道上方的太阳能反射板收集热能为管道内的水加热，产生水蒸气后带动涡轮机发电，其产能可达到500兆瓦。
优点：建造成本相对低廉，发射板紧凑的结构可提高土地利用率，而且升级之后还可以储存热能。
缺点：反射率较低，导致热能转换率也比较低，缺乏商业开发前景，对水的使用要求较高。
“内华达太阳能一号”太阳能电厂位于美国内华达州柏德市，其产能64兆瓦，可为14000个家庭提供足够的电能。
该发电厂由西班牙阿希奥纳集团负责建造，占地面积250英亩，拥有18.2万块凹面镜。
光热发电概念
光热发电概念
光热发电是一种利用太阳能将光能转化为热能，然后再将热能转化为电能的技术。
它充分利用了太阳能的高浓度热能，通过光热转换机制将其转化为电能。
光热发电的基本原理是利用聚光镜或反射器将太阳光聚焦到一个集热器上，集热器内部含有吸热材料，它能够将光能转化为热能。
集热器中的吸热材料通常是沸点较低的工作流体，例如水或热油。
当太阳光集中在集热器上时，吸热材料被加热并转化为高温热能。
随后，高温热能被传递到一个热能转换器中，通常是一个热能传导介质（如水蒸汽）或工作流体（如工质气体）。
传统的热能转换器常用于产生高温热能，然后通过热机或蒸汽涡轮机等设备将热能转化为机械能，最终产生电能。
最后，机械能可以通过发电机将热能转化为电能，供电网或电池储存和供应。
光热发电技术可以分为不同类型，其中最常见的是集中式光热发电和分布式光热发电。
集中式光热发电利用大规模的光热聚光系统，将太阳能转化为高温热能，并用于驱动传统的蒸汽涡轮发电机组。
分布式光热发电则更加灵活，通常采用小规模的太阳能热能系统，用于供热和生产电能。
光热发电技术具有许多优点，如可再生、环保、可持续性等。
然而，它也面临一些挑战，如昂贵的设备成本、空间需求
以及对日照条件的依赖性。
但随着技术的不断发展和降低成本，光热发电正逐渐成为一种具有巨大潜力的清洁能源解决方案。
光热发电工作原理
光热发电工作原理
光热发电（Concentrated Solar Power，CSP）是一种可再生能源技术，它利用太阳能将光能转化为热能，然后再将热能转化为电能。
以下是光热发电的工作原理：
1.太阳能的收集：光热发电系统首先需要大面积的反射镜或聚光
器来收集太阳能。
这些反射镜或聚光器将太阳光集中到一个焦点上，产生极高的光照强度。
2.热能的产生：在焦点上，光线集中后会引起一个受热介质（通
常是油或盐）的升温。
这个受热介质被称为热媒体，其温度会迅速上升，达到高温。
3.储热：热媒体的高温热能被传输到一个热储存系统中，通常是
一个热盐罐，以便在夜间或云天等太阳能不可用的时候继续发电。
4.热能转化为电能：高温的热媒体被用来产生蒸汽，蒸汽通过传
热器转化为高压、高温的蒸汽。
这个高温蒸汽被用来驱动蒸汽涡轮发电机，产生电力。
5.电力输送：生成的电力通过输电线路输送到电网，供应给电力
用户。
光热发电系统通常分为不同的类型，包括：
•抛物面镜型光热发电系统：这种系统使用抛物面镜将太阳光聚焦在集热管上，集热管内流动的热媒体被加热后用于发电。
•塔式光热发电系统：这种系统使用一座高塔，太阳光被集中到
塔顶的集热器上。
热媒体通过集热器升温，然后传输到地面的热盐罐中，用于储存和发电。
•抛物面镜和塔式系统的混合型：这种系统将抛物面镜和塔式结构结合在一起，以提高能效。
光热发电系统是一种清洁的能源技术，可以实现可再生能源的存储和供电。
它在太阳光充足的地区具有广泛的应用前景，能够为能源需求提供可持续的解决方案。
光热发电基础知识
光热发电基础知识光热发电是一种利用太阳光照射在物体上产生的热能进行发电的技术。
它是一种可再生能源，具有清洁、高效、可持续等优点。
下面将介绍光热发电的一些基础知识。
一、光热发电原理光热发电的基本原理是利用太阳光照射在物体上，使物体吸收光能并转化为热能。
这个热能可以用于发电，或者直接用于供暖、制冷等。
光热发电的效率取决于太阳能的收集和利用效率，以及系统的设计和运行方式。
二、光热发电技术1. 槽式太阳能集热器：这是一种利用抛物面反射镜将太阳光反射到接收器上的集热器。
它具有高效、稳定、寿命长等优点，是光热发电领域应用最广泛的技术之一。
2. 抛物面反射镜：这是一种利用抛物面反射镜将太阳光反射到接收器上的技术。
它具有结构简单、成本低廉等优点，是光热发电领域的重要技术之一。
3. 线性菲涅尔反射镜：这是一种利用线性菲涅尔反射镜将太阳光反射到接收器上的技术。
它具有结构简单、成本低廉等优点，是光热发电领域的重要技术之一。
4. 抛物面反射镜与线性菲涅尔反射镜的组合：这是一种将抛物面反射镜和线性菲涅尔反射镜组合在一起的技术。
它具有结构简单、成本低廉等优点，是光热发电领域的重要技术之一。
三、光热发电的应用1. 太阳能电站：光热发电可以用于建设大型太阳能电站，为电网提供清洁、可再生的电力。
2. 分布式能源系统：光热发电可以用于建设分布式能源系统，为家庭、学校、医院等提供清洁、可靠的电力和热水供应。
3. 工业供暖：光热发电可以用于工业供暖，为企业提供清洁、高效的供暖方式。
4. 海水淡化：光热发电可以用于海水淡化，为干旱地区提供清洁的饮用水。
总之，光热发电是一种具有广泛应用前景的可再生能源技术。
随着技术的不断进步和创新，光热发电将在未来发挥更加重要的作用。
光热发电的基本原理及应用
光热发电的基本原理及应用1. 光热发电的基本原理光热发电是一种利用太阳能产生电力的技术，其基本原理是通过将太阳能转化为热能，再利用热能驱动发动机或涡轮机产生电力。
下面是光热发电的基本原理：•光的吸收：光热发电系统通常由反射镜或聚光器等光学设备组成，用于将阳光聚焦到一个集热器上。
集热器通常由有高吸光率的材料制成，例如镀锌钢、铝等材料。
•热的转化：当太阳光聚焦到集热器上时，集热器会将太阳能转化为热能。
集热器通常包含一个工作介质，例如水、油或气体，用于吸收热量并将其转化为可用的能量。
•热能驱动：热能被转化为机械能或电能，用于驱动发动机或涡轮机。
发动机或涡轮机通过回转轴产生机械能或电能，并将这些能量传递到发电机或电动机上。
•电能产生：发电机或电动机将机械能转化为电能。
电能可以直接供电，也可以存储在电池中供后续使用。
2. 光热发电的应用光热发电具有广泛的应用前景，以下是一些典型的应用领域：2.1 太阳能发电站太阳能发电站是光热发电系统的最典型应用之一。
太阳能发电站通常由数百个或数千个光热发电单元组成，可以覆盖大面积的土地。
这些发电单元可以集中布置在一个地方，或分散布置在多个地方。
2.2 工业加热光热发电系统可以用于工业加热，例如用于加热水、热处理金属或生产蒸汽。
光热发电系统可以根据需求提供可靠的热源，可以替代传统的燃料加热系统，降低能源成本并减少对化石燃料的需求。
2.3 远程能源供应光热发电系统可以用于远程地区的能源供应。
对于那些没有电网接入的地区，光热发电系统可以提供可再生能源，满足当地居民的用电需求。
这种应用还可以帮助减少对传统能源的依赖，降低能源价格，提高能源供应的可靠性。
2.4 太阳能热水器光热发电系统也可以用于太阳能热水器的制造。
太阳能热水器利用太阳能产生热能，用于加热水。
这种应用非常受欢迎，特别是在太阳能资源丰富的地区和对环保意识较强的消费者中。
2.5 温室暖化光热发电系统可以用于温室暖化。
温室暖化是一种用于保护植物生长的技术，通过提供恒定的温度和湿度条件来提高植物的生产效率。
光热发电基础知识大全
光热发电基础知识大全
光热发电是一种利用太阳能将光能转化为热能，再将热能通过热机或热工艺转化为电能的发电方式。
下面是光热发电的基础知识大全：
1. 太阳能：太阳能是地球上最主要的可再生能源之一，它是由太阳释放出来的能量，包括光能和热能。
2. 光热效应：光热效应是指当光线照射到某些材料表面时，会产生热能。
这是因为光子的能量被吸收后，会使材料内部的原子和分子振动增加，从而转化为热能。
3. 焦炉：焦炉是光热发电中的核心设备，它通常由镜面反射器组成，用于聚焦太阳光线并将其集中在一个小面积上。
4. 工作流体：工作流体是太阳能集热系统中的介质，负责接受聚焦的光热能量并转化为热能。
流体通常是水、油或其他热导介质。
5. 热机：热机是将热能转化为机械能或电能的装置。
在光热发电中，常用的热机包括蒸汽涡轮机和斯特林发动机等。
6. 储热系统：储热系统用于将白天收集到的热能储存起来，在
夜间或无阳光时使用。
常见的储热材料有岩盐、沸石等。
7. 发电效率：发电效率是衡量光热发电系统转化太阳能为电能的能力。
它通常表示为输出电能与输入太阳能之间的比值。
8. 应用场景：光热发电广泛应用于太阳能发电站、太阳能热水器、太阳能空调、太阳能热处理等领域。
以上是光热发电的基础知识大全，希望对你有所帮助！如果你有任何其他问题，请随时提问。
光热发电技术
国家能源局发布 《关于开展光热 发电示范项目建 设的通知》，组 织开展光热发电 示范项目建设， 推动光热发电产
业快速发展
投资机会与风险分析
投资机会：光热发电技术作为新兴 产业，具有较大的市场潜力和投资 回报。
技术风险：光热发电技术尚未完全 成熟，存在技术风险和不确定性。
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光热发电技术
分布式发电系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定义：利用光热发电技术将太 阳能转化为电能，并通过分布 式发电系统将电能分配给用户。
优势：减少对传统能源的依赖， 降低能源成本，提高能源利用 效率。
应用场景：住宅、商业和工业 领域，可满足不同规模的电力 需求。
未来发展：随着技术的进步和 成本的降低，分布式发电系统 将在更多领域得到应用。
光热发电技术 利用太阳能光 子能量将光能 转化为热能。
热能通过热力 循环系统转化 为机械能，进
而发电。
光的吸收主要 依靠集热器完 成，其材料对 太阳光的吸收
率高。
转化效率受集 热器材料、设 计及运行参数 等因素影响。
热能的产生与利用
光热发电技术利用太阳能光子能量将水分子加热转化为蒸汽，进而驱动涡轮机发电 集热器将太阳辐射集中并转换为热能，通过热传导和热对流传递给水分子 热能通过热力循环转化为机械能，驱动涡轮机转动产生电能 光热发电技术具有高效、环保、可再生等优点，是未来能源发展的重要方向之一
Part Three
光热发电技术的关 键技术
聚光技术
定义：将太阳光聚集到吸热器上，提高温度以产生蒸汽或热水的技术。 分类：反射镜和折射镜两种类型。 关键技术：高精度光学设计、反射镜制造和跟踪系统。 优势：提高光热转换效率，降低成本。
光热发电2-1
镜像聚焦类似于照相中的图像成像，焦点或焦线清
热 晰。镜像聚焦光波增益最高，集热效率最高。
发
电
聚光装置的技术关键是光学精度。
塔式、菲涅尔式光热发电技术均为非镜像聚焦。
光热发电技术基础
第 二 章
抛
镜像聚焦的主要特点是焦距短、焦斑稳定，光热
物 面
转换简便，聚光装置和吸热体为一体，聚光装置对太
槽 式
阳实施单轴自动跟踪，可确保聚光精度。
的“人民战争”，最终实现能源替代。
热 发
、运输、技术等条件限制。
电
煤电和核电所需燃料关系我国能源安全。
光热发电技术基础
第
二 章
无碳排放、无污染，不产生有害垃圾，环境友好
抛 物
燃煤发电对空气、环境均产生大量污染，属高碳排
面 放。
槽
式
核燃料在生产过程中产生的废弃物处置稍有不当，
光 热
就会对环境污染相当严重；发电结束后产生的核废料属
光 热
非镜像聚焦的主要弱点：焦距长、光衰大、聚光
发 电
驱动装置稳定性差，实现设计目标难度大。
光热发电技术基础
第
二 不受原料供给限制，免费获取太阳的热能
章
抛
煤电和核电所需矿物燃料，都需要经过找矿、建矿
物 面
、采矿、采选、球磨、加工甚至化学提纯、浓缩、运输
槽 等产业链，燃料来源投资巨大。
式
光
煤电和核电所需燃料均受国内外政治、市场、储量
热
发
线聚焦也就是将凸透镜由圆形或球形改成槽形，通
电
过聚光镜将光线聚焦成焦线。
槽形聚光开口的宽度和焦线的宽度之比为聚光比， 聚光比越高，在聚焦焦斑处所获得的温度越高。
光热发电的基本原理和应用
光热发电的基本原理和应用1. 基本原理光热发电是一种利用太阳辐射能转换为电能的技术。
其基本原理是将太阳能转化为热能，再利用热能驱动发电机发电。
光热发电系统主要由以下几个组成部分组成：•太阳能接收器：用来吸收太阳辐射，将光能转化为热能。
•储热系统：用来储存热能，以便在无光照时仍能维持稳定的发电。
•发电机组：由蒸汽轮机、发电机等组成，利用热能驱动发电机发电。
•辅助设备：包括冷却系统、传感器、控制系统等。
2. 应用领域光热发电技术的应用领域广泛，以下列举了几个典型的应用场景：2.1 大型光热发电站大型光热发电站通常由多个太阳能接收器和发电机组组成，可以提供大量的电能供城市或工业用电。
这种发电方式与传统的火力发电以及核能发电相比，具有较低的环境污染和可再生能源的特点。
2.2 小型光热发电系统小型光热发电系统通常用于家庭、农村地区或偏远地区的电力供应。
这种系统一般由太阳能接收器、储热系统和发电机组组成。
它可以为家庭和小型社区提供电力，满足基本的用电需求。
2.3 水处理和海水淡化光热发电技术还可以用于水处理和海水淡化。
通过将太阳辐射转化为热能，可以加热水体，实现杀菌和消毒的效果。
此外，光热发电技术还可以利用热能蒸发海水，从而获得淡水资源。
2.4 工业加热光热发电技术还可以应用于工业加热领域。
通过将太阳能转化为热能，可以在工业生产过程中实现加热的效果，例如锅炉加热、熔炼金属等。
3. 优势和挑战光热发电技术具有以下几个优势：•可再生能源：太阳能是一种可再生能源，光热发电技术利用太阳能进行发电，具有较低的环境污染和气候影响。
•稳定性：储热系统可以在无光照时维持一定时间的发电，确保电力供应的稳定性。
•多功能性：光热发电技术不仅可以用于发电，还可以用于加热和水处理等应用领域。
然而，光热发电技术也面临一些挑战：•成本高：与传统的火力发电和核能发电相比，光热发电的设备成本较高，导致发电成本相对较高。
•依赖光照：光热发电技术的发电效率受到光照水平的影响，需要在具备较高光照条件的环境中使用。
太阳能光热发电基础知识学习
长远看前景很好，效率高，
较高的转化效率，可以独
可以通过开发定日镜及其 跟踪装置简单，投资成本 立运行也可以集成使用，
跟踪方式和蓄热来降低成 低，有商业化运行的经验。具有高效、模块化和组成
本。
混合发电系统的能力
聚问产业光题化场还困与需难吸 要。热 研场 究优，造化价配高合，热 损 还 反光没载耗镜有体较更得的大换到工，成大作真本规温空高模度管。的低的验寿，证命热，造与Sti价r碟lin昂g式机贵聚。，没光有器商配业合化的的
三种类型太阳能热发电系统主要性能参数
参数
年容量因子/% 峰值效率/% 商业化情况
技术开发风险
可否储能
可否组成混合系统
成本 美元/㎡ 美元/W 美元/Wp
塔式系统
20～77 23
示范阶段 中 可以 可以
475～200 4.4～2.5 2.4～0.9
槽式系统
23～50 20
可商业化 低
有限制 可以
630～275 4.0～2.7 4.0～1.3
发电方式 规模
运行温度/℃ 聚光方式 跟踪方式 聚光倍数
光热转换效率/% 年净效率/%
发展状态
优点
缺点
太阳能聚光热发电技术比较
塔式
槽式
碟式
10MW～20MW 500～1000
平凹面反射镜
30KW～320KW 260～400
抛物面反射镜
Hale Waihona Puke 5KW～25kW 500～1500 旋转对称的抛物面反射镜
两轴跟踪
此类系统由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的 水蒸汽质量不高，使整个系统的年发电效率仅能 达到10%左右；但由于系统结构简单、直接使用 导热介质产生蒸汽等特点，其建设和维护成本也 相对较低。
光热发电技术基础
材和水泥材料为其建镜架和基座, 其代价高昂。
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术 3、跟踪机构及其控制 定日镜需对太阳进行追踪，方可获得较大的聚光比。
(1) 跟踪方式
现有的太阳能追踪方式主要为方位角-仰角方式和 自旋—仰角方式。
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术 方位角- 仰角跟踪方式是指定日镜运行时采用转 动基座( 圆形底座式) 或转动基座上部转动机构( 独臂
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术 由于太阳能的间隙性，必须由蓄热器提供足够的 热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能的不足,否则发电 系统将无法正常工作。 ——蓄热储能系统
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术
三、槽式和塔式光热发电技术的比较
以上。
当采用多个塔式模块集成后，也可使塔式系统 发电的单机容量增大。
八达岭塔式 太阳能热发电站
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术
二、集热塔式太阳能热发电系统组成
定日镜系统
吸热与热能传递系统(热交换系统)
发电系统
光热发电技术基础
光热发电技术基础
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术 定日镜系统： 由数以千计带有双轴太阳追踪系统的反射镜 阵列（称为定日镜）构成，实现对太阳的实时跟 踪,将太阳光反射到吸热器。
仅仅通过调节定日镜的内部压力调整定日镜的焦点, 而不像玻璃定日镜那样由多块拼接而成。
难以逾越的缺点：反射率较低、结构复杂。
太阳能光热发电技术
第 三 章 集 热 塔 式 光 热 发 电 技 术
光热发电4-1
尔 式
控制成本比槽式系统低。
光
热
镜场之间的光线遮挡较小，场地利用率高。
发
电
聚光比比相同场地的槽式系统要高。
光热发电技术基础
第
四
章
线
1）聚光比一般为50～100，年平均效率10%～
性 18%，峰值效率20%，热损失低于槽式，蒸汽参数可
菲
涅 达250～500℃，每年1MWh 的电能所需土地约4～6平
尔 式
光热发电技术基础
第 四
第一节 概述
章
线 一、线性菲涅尔式光热发电的概念
性
菲 涅
菲涅尔式光热发电技术可以称之为槽式技术的
尔 式
特例，其基本原理与槽式技术类似。线聚焦。
光 热
不同之处在于其使用平面反射镜，同时其集热
发 电
管是固定式的。
结构简单，制作、运行成本低和扰风性能优良。
光热发电技术基础
光热发电技术基础
光 热
避免了高温高压管路的密封和连接问题以及由此带来
发 的成本增加。 电
5）由于采用的是平直镜面，易于清洗，耗水少，
维护成本低。
光热发电技术基础
第
四
章
线
6）固定式的集热管可以更好地适应不同类型的传
性 热介质（水、导热油、熔融盐传热介质的），对传热
菲 涅
介质的选择更加灵活，特别是当使用熔融盐时，可与
尔
式
阳移动接收主反射镜的反射光，平面镜的反射光汇
光
热
聚到接收器的受光口；
发
电
接收器接收主反射镜的反射光，并使之汇聚到
吸收钢管上，使光能转化为热能。
光热发电技术基础
第
四 三、线性菲涅尔光热发电的特点
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发 电
平面镜装在镜架上，由其跟踪装置驱动镜面瞬时
技 自动跟踪太阳。
术
定日镜是一个二维运动机构，分别对应太阳的方
位角和高度角，反射镜用于反射太阳光至设定的目标
点。
光热发电技术基础
光热发电技术基础
光热发电技术基础
第
三 章
塔式太阳能热电站的效率直接取决于定日镜的效
集 率。
热 塔
定日镜跟踪太阳方位，将阳光聚焦至吸热器，在
光
热 以上。
发
电
当采用多个塔式模块集成后，也可使塔式系统
技
术 发电的单机容量增大。
八达岭塔式 太阳能热发电站
光热发电技术基础
第 三
章 二、集热塔式太阳能热发电系统组成
集 热
定日镜系统
塔 式
吸热与热能传递系统(热交换系统)
光 热
发电系统
发
电
技
术
光热发电技术基础光热发电技术来自础第三章
集
定日镜系统：
式 吸热器处加热集热工质。
光
热
塔式太阳能热发电系统中聚光技术采用面聚焦技
发 电
术，通过建立高塔架设吸热器使得可以铺设数千上万
技 面聚光镜，其镜面采用平面或微曲面，利用刚性金属
术 结构支持并跟踪太阳光线，通过控制系统进行方位角
度调整。
光热发电技术基础
第 三 章
集
由于定日镜场的规模宏大，使得塔式太阳能
章 三、槽式和塔式光热发电技术的比较
集
热
光热电站的设计主要考虑太阳能集热场与发电机
塔 式
额定容量的比例（SM），以及储能时间长度。
光 热
增加储能容量可以降低单位度电成本，主要原因
发 是增加储热可减少集热资源的损失。
电
技 术
优化光热发电的设计不仅要考虑经济性，还需考
虑光热电站提供给电力系统的能源和容量的价值。
光热发电技术基础
第 三
第一节 概述
章
集 一、什么是集热塔式光热发电
热
塔 式
简称塔式光热发电。
光
热
以面聚焦方式，在地面建立集热塔，塔顶安装
发 电
吸热器，集热塔周围安装定日镜，数千面定日镜将
技 术
太阳光聚集到塔顶吸热器腔体内，通过加热工质产
生高温蒸汽，推动燃气轮发电机组发电。
工质可以用水或熔盐。
光热发电技术基础
电
自旋—仰角方式。
技
术
光热发电技术基础
第
三
章
方位角- 仰角跟踪方式是指定日镜运行时采用转
集 热
动基座( 圆形底座式) 或转动基座上部转动机构( 独臂
塔 支架式) 来调整定日镜方位变化, 同时调整镜面仰角的
式 光
方式。
热 发
自旋- 仰角跟踪方式是指采用镜面自旋, 同时调整
电 镜面仰角的方式来实现定日镜的运行跟踪。
易密封等优点, 但其稳定性、抗风性却较差, 为了达到
足够的机械强度, 防止被大风吹倒, 必须消耗大量的钢
材和水泥材料为其建镜架和基座, 其代价高昂。
光热发电技术基础
第
三 章
3、跟踪机构及其控制
集
热
定日镜需对太阳进行追踪，方可获得较大的聚光比。
塔
式 光 (1) 跟踪方式
热 发
现有的太阳能追踪方式主要为方位角-仰角方式和
发 电
温热能。
技 术
高温流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生
器,产生高压过热蒸汽，推动传统气轮机发电。
光热发电技术基础
第
三 章
由于太阳能的间隙性，必须由蓄热器提供足够的
集 热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能的不足,否则发电
热 系统将无法正常工作。
塔
式 ——蓄热储能系统
光
热
发
电
技
术
光热发电技术基础
第 三
光热发电技术基础
第
三
章
综合来看，带储能的槽式光热电站较类似的塔式
集 光热电站发电成本更高，主要原因是槽式电站的出力
热 塔
季节变化更大，热损失更大，热效率更低。
式 光
如果根据干冷塔式太阳能发电和槽式太阳能发电
热 的度电系统价值衡量，两种发电方式价值相当。
发
电 技 术
在电厂额定容量较高的情况下，较低SM的光热 电站系统边际价值最大，主要得益于储能系统能够避
免收集到的能源浪费。
光热发电技术基础
第
三
章
对于不同的SM而言，储能时长为6~9小时度电价
集 热
值变化较小；长于9小时度电价值开始降低。
塔 式 光
较小SM的光热电站更利于应对高的负荷，适合 承担尖峰负荷；较大SM的光热电站，可以在更长时
热 发 电
间内平稳出力，适合承担基荷。较小SM的光热电站 容量价值更大。
发 仅仅通过调节定日镜的内部压力调整定日镜的焦点,
电 技
而不像玻璃定日镜那样由多块拼接而成。
术
难以逾越的缺点：反射率较低、结构复杂。
太阳能光热发电技术
第 三 章
集
第二种是玻璃反射镜，采用的大多是玻璃背面
热
塔 反射镜。 式
光
热 优点：重量轻, 抗变形能力强, 反射率高, 易清洁等 发
电
技
术
光热发电技术基础
热
塔
热发电系统与槽式太阳能热发电系统相比, 其集
式
光 热
热温度更高, 易生产高参数蒸汽, 因此,其热动装置
发
电
的效率相应提高。
技
术
光热发电技术基础
第 三 1、反射镜
章 定日镜面现有两种：
集
热
第一种是金属张力膜，通过调节反射镜内部压力
塔 式
来调整张力金属膜的曲度。
光 热
优点：其镜面由一整面连续的金属膜构成, 可以
第 三 2、镜架
章
定日镜须承受大风环境，因此需对定日镜镜架和
集 热
底座做防风抗沙校核。
塔 式
通常情况下，圆形底座式支架稳定性好，抗风性
光 能好，运行能耗低，机械强度也好，可以较好地起到
热 发
防风稳定镜面的作用，但其结构复杂，而且其底座轨
电 道防沙问题需要进一步解决。
技
术
而独臂支架式定日镜具有体积小、结构简单、较
• 书名：光热发电技术 基础
• 书号：978-7-11157705-8
• 作者：李良君 • 出版社：机械工业出
版社
2
光热发电技术基础
第
三
章
集
塔式系统聚光比一般在200～1000左右，阵列中
热 塔
的定日镜数目越多，其聚光比越大。当塔式系统聚
式 光比为1000 时，吸热器受光面中心温度可达1300℃
热
塔
由数以千计带有双轴太阳追踪系统的反射镜
式 光
阵列（称为定日镜）构成，实现对太阳的实时跟
热 发
踪,将太阳光反射到吸热器。
电
技
术
光热发电技术基础
第 三 章 吸热与热能传递系统(热交换系统)：
集
热
塔式太阳能热发电站的塔高从50m～165m不等。
塔
式
位于高塔上的吸热器吸收由定日镜系统反射来
光 热 的高热流密度辐射能，并将其转化为工作流体的高
技 术
容量是光热电站价值的重要组成部分。如果合理
地调度和预测太阳能资源，光热电站可产生类似传统
火电站的容量价值。
光热发电技术基础
第 三
第二节 定日镜系统
章 一、 定日镜
集
热
定日镜是塔式太阳能热发电系统中最基本的光学
塔 式
单元体，单块定日镜的面积从1.2 ㎡～120 ㎡不等。
光 热
由反射镜、镜架和跟踪机构三部分组成。