太阳能光热发电特点、类型与前景分析

太阳能光热发电特点、类型与前景分析

发表时间：2017-12-01T09:58:43.030Z 来源：《电力设备》2017年第22期作者：杨阳

[导读] 摘要：太阳能光热发电虽在我国起步较晚，但随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业呈迅猛发展的趋势。

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摘要：太阳能光热发电虽在我国起步较晚，但随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业呈迅猛发展的趋势。作为一种新型的能源开发利用模式，光热发电极有可能发展为新的投资热点。本文介绍了太阳能光热发电的特点，分析了光热发电系统的主要类型，探讨了光热发电的前景。

关键词：太阳能；光热发电；应用前景

引言

随着全球气候温升变化、自然灾害频繁发生，环境污染和能源利用问题成为制约世界经济发展的关键因素。当前中国经济社会发展过程中同样面临能源问题的严峻挑战，电能作为经济发展的基础动力，其经济性与合理性影响着全社会的发展。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，据统计，全世界每年的能源消耗量仅为太阳40分钟内照射到地球上所释放的能量。太阳能光热发电逐渐成为当今能源利用的一个新热潮。

一、光热发电的特点

太阳能光热发电是通过聚集太阳辐射的能量，将热能转变成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电，这种发电方式叫做聚光式发电。美国从1984就已经开始利用太阳能光热进行发电，后来由于石化能源的价格下跌，美国取消了该方面的项目支持，直到2006年，随着能源危机的爆发，发达国家开始大面积的规划和建设光热发电项目。

（1）光热发电是通过“光--热--功”的转化过程实现发电的一种技术。光热发电在原理上和传统的化石燃料电站类似，两者最大的区别在于输入的能源不同。光热发电利用的能源为太阳能，通过聚光器将低密度的太阳能聚集成高密度的能量，经由传热介质将太阳能转化为热能，通过热力循环做功实现到电能的转换。

（2）太阳能光热发电从其发电原理上来看，是一种绿色能源的绿色利用方式，且太阳能资源是世界上分布最广泛的、取之不尽、用之不竭的可再生能源。从这个意义上看，太阳能光热发电技术的发展对于人类经济社会可持续发展具有重要意义。

二、光热发电系统主要类型

1、槽式发电系统

所谓槽式太阳能光热发电系统，其全称为槽式抛物面反射镜太阳能光热发电系统，其主要是把若干个槽型抛物面聚光集热器实施串并联形式的排列，通过太阳能来针对热管当中的工质进行加热，使得内部生成高温蒸汽，以此来推动汽轮发电机组来实现发电的功能。槽式太阳能聚光系统的聚光比通常在10～100之间，其以油为导热流体（工质）的聚热温度最高能够到达400℃，而以混合硝酸盐（工质）为导热流体最高能使集热温度达到550℃。相对来说，后者的发电效率较高[2]。除此之外，因为太阳光照存在时间不均匀的特征，这就需要应用其他措施或是构建蓄热系统来进行有效的补充。

2、线性菲涅耳反射器系统

最近几年以来，线性菲涅耳反射器系统开始逐渐兴起，这种系统主要是从最早的槽式太阳能发电系统不断改进优化后研发的。线性菲涅耳反射聚光器主要包括跟踪装置、反射镜场以及接收器这三个部分。所谓主反射镜场，主要是依靠若干个平面镜条共同组成的一种平面镜阵列，平面镜自身的转动轴（长轴）处在相同的平面中，通过跟踪装置的设定，使得平面镜能够绕着转动轴转动，达成跟随太阳转动的目的。当平面镜接受的发射光聚集在接收器的受光口以后，接收器则主要接受主反射镜当中的反射光，通过针对吸收钢管流动工质进行加热，就能够将光热转化成热能。线性菲涅耳反射器系统主要是利用菲涅耳结构当中的聚光镜来代替传统的抛物面镜，而其结构当中的集热管也具备二次反射的作用，聚光效率能够达到常规抛物面型集热器的3倍左右，而建设费用则能够减少一半。

3、塔式发电系统

塔式太阳能光热发电系统主要包括发电系统、主控系统、蓄热槽、接收器以及定日镜群这几个结构。通过在地面上建设一定数量的定日镜（自动跟踪太阳进行转动的球面镜群），而在这个定日镜群当中选择合适的位置构建一座高塔，在高塔的定点位置建设接收器，下面的定日镜群能够让太阳光汇聚成点状，集中照射到锅炉上面，能够让接收器当中的传热介质到达对应的温度，同时利用管道传递到地面的蒸汽发生器，生成高温蒸汽，最终实现发电的目的。相较于槽式太阳能发电系统而言，塔式太阳能发电系统的聚光比要更高，一般为300～1500之间，而运行温度也达到了1000～1500℃之间。塔式太阳能发电系统当中，接收器是至关重要的部分，依照导热介质的类型，现在主要包含空腔型与外部受光型。

4、碟式发电系统

碟式太阳能光热发电系统又可以称为盘式太阳能发电系统，属于世界上最早开发的太阳能动力系统。其主要是由若干个镜子共同组成的抛物面反射镜构成，通过接收在抛物面当中的焦点，具有非常高的聚光比，通常都能够达到3000以上，在焦点位置生成的温度非常高，通常可以达到750～1500℃之间，所以碟式太阳能发电系统具有非常高的热机效率。最近几年以来，碟式太阳能发电系统的发展主要集中在开发单位功率质量比更小的空间电源。

三、光热发电的前景

太阳能光热发电比光伏发电、风力发电更加有助于电网的稳定；并且避免了光伏发电中成本较大的硅晶光电转换过程，降低了成本，免除了污染，将作为新能源开发利用的主要角色。我国的太阳能资源非常丰富，特别是西部与北部地区，广阔的土地及丰富的太阳能资源能够适合光热发电大范围发展的需求。

太阳能光热发电产业的未来发展可从两方面阐述，一方面是建立配置储能装置的大型光热电站和建立光热与天然气联合型电站等，另一方面采取光热发电的分区布置式应用，包含在海岛、偏僻地区运用光热发电促成供电、供热以及海水淡化，在具备工业用热所需领域推广建立光热热电联合产业等。

结语

太阳能光热发电拥有广阔的发展前景，应加大对太阳能光热发电相关技术的研究，并在太阳能较为丰富的地区重点展开光热发电产

业。

参考文献：

[1]冯晋霞，王帆.可再生能源态势下中国光热发电的前景探析[J].北京电力高等专科学校学报，2011，1：64.

[2]张明宝，张春伟，唐卉.浅析太阳能光热发电技术的发展[J].锅炉制造，2011，6：41-46.

[3]王泽凯.太阳能光热发电技术应用与发展[J].玻璃，2012，249（6）：30-35.