光热发电技术基础

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
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。
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
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
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
光热发电技术基础
第
三
章百度文库
集
定日镜系统：
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。
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
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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
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
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
• 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℃
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
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
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
电
自旋—仰角方式。
技
术
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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。