太阳能光热技术介绍 PPT课件

400
500-1200
750-2000
热机效率
中
较高
高
发电效率%
14%-16%
17%-20%
19%-25%
占地面积
大
商业化程度
已商业化可获得
混合循环的设计潜力 建设成本（$/w）
开发成本（$/kWh）
3.6（6h储能） 0.15-0.26
中
小
规范化示范站
原理机，示范样 机
均可以
3.4（不含储能） 5.4（不含储能）
太阳能热发电利用技术介绍（一）
主要内容
I. 太阳能资源的利用方式 II. 太阳能热发电利用现状 III. 三种典型光热发电技术介绍（原理、系统及参数） IV. 各光热发电系统的对比分析能
光热利用
中低温
高温
光伏利用
单晶硅、多晶硅、 薄膜电池
太 阳 能 热 水 器 ， 太 阳 太阳能热发电(CSP)， 能 建 筑 ， 太 阳 能 制 冷 太阳能热化学制燃料， 供 暖 ， 太 阳 能 海 水 淡 太阳能煤制油等 化，太阳能工农业供 热系统等；
以上数字来自于《中国太阳能集热发电的可行性及政策研究报告》
全球太阳能热发电现状
20世纪末期，美国、意大利、法国、西班牙、日 本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种 不同类型的实验示范装置和商业化运行装置, 促 进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程。
1950年，原苏联设计了世 界上第一个塔式CSP
工作重点和保证措施
1.加大力度，针对性地攻破关键技术； 2.示范应用，摸清工程化的道路； 3.逐项突破，做好市场培育工作； 4.自我提升，不断提高研发、设计、施工能力。 5.研究集成系统（含储能），争取早日示范、推 广与现有火电厂集成项目。 6.政策支持、资金倾斜。
选址条件
➢光照条件：DNI（Direct Normal Insulation ）数值 ➢地面坡度：槽式发电系统，坡度不得大于1%，塔 式发电对地面坡度的要求相对宽松一些。坡度不超过 3%。 ➢土地地类及土地政策：占地面积较大。 ➢水源：水冷、空冷
1980年以色列和美国，路兹 LUZ 太 阳 能 光 热 公 司 ， 从 1985年-1991年，在美国加州 沙漠相继建成了9座槽式太阳 能热发电站，总装机容量 353.8MW，并投入网营运。
1976 年,法国比利牛斯山, 第1 座电功率达100 kW 的 塔式CSP
发展历史
➢1950 年原苏联设计建造了世界第1 座塔式太阳 能热发电小型试验装置. ➢1976 年法国在比利牛斯山建成第1 座电功率达 100 kW 的塔式太阳能热发电系统之后. ➢20 世纪80 年代以来, 美国、意大利、法国、西 班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继 建立各种不同类型的实验示范装置和商业化运行 装置, 促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进 程.
聚光比 跟踪方式
聚光效率
集热效率 工质
工质温度/℃
50-100
200-1000
1000-6000
单轴、同步
双轴/方位角+ 仰角、独立
双轴/方位角 +仰角
焦距短、镜面和焦 点位置固定、效率
高
焦距长、现有跟踪方 式像散严重，效率低
焦距短、镜面和 焦点相对位置固
定，效率高
效率低
效率高
效率高
油/水
油/水
空气/水
0.08-0.16
0.25
以上数据来自国金证券研究所
制约因素
关键技术缺失：在发电系统性能、工艺、材料、部 件以及相应关键技术等方面技术不足 技术引进困难：目前太阳能光热发电技术均属于保 密级别。 技术自身成熟程度：国外的技术大多在示范阶段； 技术的适用性：国外技术与我国特殊气候条件的适 用性值得怀疑。
DNI≥5kWh/m2day，坡度小于3%
16000GW
以上数字来自于《中国太阳能集热发电的可行性及政策研究报告》
我国光热发电现状
槽式CSP，50MW， 鄂尔多斯
工 业 化 运 行 的 10MW 塔 式 CSP 项 目 将 落 户 柴达木盆地，预计 2014年建成投产。
2012年，1MW 塔 式CSP示范项目
具有代表性的槽式CSP电站情况
加装大容量融盐储热单元的槽式CSP 电站结构
混合动力CSP电站24小时运行工况
碟式CSP 电站
抛物面蝶式 聚光系统
聚光器 接收器 热机
典型系统25kW
优点：
✓发电系统简单，聚光比高； ✓模块化部署； ✓ 系统发电效率高。
缺点：
✓高温接收器较为复杂； ✓管道及保温材料昂贵。
到2015年底，以经济性与光伏发电基本相当为 前提，建成光热发电总装机容量100 万千瓦； 到2020年，实现光热发电300万千瓦。
20 世纪80 年代初， 试制了2 台5KW 碟式抛物面点聚 焦太阳能热发电 装置
2005 年 ， 70kW 塔式CSP实验室
三种典型光热发电技术介绍
太阳能热发电系统的组成

抛物面槽式CSP 电站
400℃
抛物面槽式 聚光系统
槽式CSP集热器
优点：
✓发电系统简单，集热器等设备均分布在地面上，安装维修方便； ✓聚光器、集热器可以同时跟踪，跟踪成本较低； ✓ 系统容量限制性因素较少。
缺点：
✓聚光效率较低，吸热器散热面积较大，传热损失较大，介质的 工作温度≤400℃； ✓管道系统复杂，热量和阻力损失较大，降低了发电效率； ✓线型吸热器表面无法进行绝热处理，辐射损失随温度的升高而 增加。 ✓尤其是在中国，太阳能丰富区域与风资源丰富区域相重合，对 流散热损失降低了吸热系统效率。
碟式CSP比塔式、槽式发展相对较晚，但是发展 较快，由于其高效率，模块化的优势，是非常被 看好的一种利用形式。
灵活的利用形式：
➢斯特林发电机； ➢微型汽轮机； ➢现有火电厂增容。
三种不同方式主要参数对比
项目
槽式
塔式
碟式
聚焦方式
线聚焦
点聚焦
点聚焦
装机容量
30-320MW
10-200MW
5-25kW
槽式CSP 塔式CSP 碟式CSP 菲涅尔式CSP
热发电与光伏发电典型负荷曲线比较
热发电 负荷率
光伏发电
时间

全球太阳能热发电现状
根据《太阳能发电发展“十二五”规划》，截止到2010 年底， 全球已实现并网运行的光热电站总装机容量为110 万kW，在 建项目总装机容量约1200万 kW。
64 MWe Acciona Nevada Solar One Solar Parabolic Trough Plant
PS20 plant under construction beside PS10

Abengoa solar dish stirling
缺点：
✓定日镜费用较高，成本较高 ✓占地面积较大，需要在装机容量和占地面积中寻求最经济的 配比。
具有代表性的塔式太阳能电站情况
北京延庆兴的塔式太阳能热发电站，聚光 镜面积为10000m2，太阳能接收塔高100ｍ， 装机容量为1.0ＭＷ。汽轮机进口温度为 390°C、压力2.35MPa。系统采用两级蓄 热，包括导热油（350℃）和蒸汽蓄热器 (2.5MPa)，能够供汽轮机在无日照的情况 下，以1MW 功率发电1h。
集热塔式CSP 电站
50-165m
1.2-120m2
集热塔式 聚光系统
定日镜系统 吸热和热量传递系统 发电系统
Gemasolar 电站结构示意图
550~700℃
优点：
✓聚光倍率高，聚光比一可达到200～1000； 投射到塔顶吸热 器的平均热流密度可达300～1000kW/m2,工作温度最高达 1000℃以上。 ✓由于接收器散热面积相对较小以及运用了储能槽，使其有较 高的光电转换效率。 ✓容易获得配套设备；