太阳能集热发电

太 阳 能 热 发 电 资 料 整 理

二0一0年六月

目 录

第一条 热发电概念

1.1 槽式系统——“短焦距线聚焦” (01)

1.2 塔式系统——“长焦距点聚焦” (04)

1.3 碟式系统——“短焦距点聚焦” (05)

第二条 对比

2.1 性能和特点比较 (07)

2.2 商业化程度 (08)

2.3 使用环境 (08)

第三条、可行性分析

3.1 技术性 (08)

3.2 投资成本 (10)

第四条 供应商

4.1 设备生产 (11)

4.2 系统集成 (12)

第五条 工程案例

5.1 已建设 (13)

5.2 国内热发电规划 (15)

5.3 内蒙古50MW级槽式太阳能热发电示范项目可行性研究报 (15)

第六条 个人小结

6.1应用趋势 (20)

6.2应用区域 (21)

6.3与光伏发电对比 (21)

6.4热发电优势 (21)

第一条 热发电概念

太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电。

太阳能热发电系统大致有三类:槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。

1.1 槽式系统——“短焦距线聚焦”

该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。

图1-1 反射镜（二维）

图1-2 电厂——接收（反射镜阵列）

图1-3 电厂——发电厂（和火力发电共用）

图1-4 电厂——原理

1.2 塔式系统—— “长焦距点聚焦”

该系统基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上,用以产生高温，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。

1.3 碟式系统—— “短焦距点聚焦”

抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成,接收器在抛物面的焦点上,接收器内的传热工质被加热到750℃左右,驱动发动机进行发电。

第二条 对比

2.1 性能和特点比较

2.2 商业化程度

目前只有槽式线聚系统已进入商业化阶段，其他两种类型均尚处于中试和示范阶段，但其商业化前景看好。这3种类型的系统，既可单纯应用太阳能运行，也可安装成为与常规燃料联合运行的混合发电系统。

2.3 使用环境

抗风强度＜18.5m/s。

第三条、可行性分析

3.1 技术性

3.1.跟踪

“短焦距线聚焦” --- 槽式系统 ，因为线聚焦都是延长型的，很长的槽式跟踪要一致同步，一般一个控制器可以同时控制很长的一段槽，甚至是多个槽同时控制。 跟踪不会影响槽式的发展。

“长焦距点聚焦”--- 塔式系统，跟踪难度最大的跟踪。因为焦距长，所以跟踪精度要求的就高。高精度受两个因素影响，一个是驱动控制精度，另一个是机械传动精度。机械传动若要实现高精度就必然采用高差速比，一般都在数万比一。减速就要用齿轮，齿轮的误差是无法彻底消除的。所以高精度机械装置的造价是随精度提高而指数倍提高的。所以塔式系统跟踪到现在还没有大规模推广的重要原因之一。

“短焦距点聚焦” --- 碟式系统，跟踪难度最低的一种，机械传动机构相对独立，容易实现。跟踪不会影响碟式的发展。

3.1.2聚光镜

槽式聚光镜：是抛物线型镜面，一般是小开口的（开口3米以下）一个模具，三米以上开口用两个模具就够了。用树脂，菱苦土，水泥等现在做太阳灶的工艺。玻璃镜面是热弯炉弯曲玻璃。玻璃热弯的模具关键是要控制模具温度变型率。曲面玻璃镀银镜有一定难度。

塔式聚光镜：国际上经常采用的是大面积玻璃银镜拉弯构成曲面，在焦点上形成小的聚光焦斑，这样做有个缺点，正午时焦点比较小，上午和下午会出现焦点变形，这个被叫做余弦效应。为减小余弦效应，就有人把玻璃反光镜分成小块。带来的安装麻烦也随之增加。另外，反光镜距离光靶越远反光点变大，镜子散射增加。能量损失也增加。

碟式聚光镜：可以多片小平镜，可以是多片圆盘，也可以是多片曲面镜。曲面结构就是太阳灶的结构，简单且成本低。高级一些的就要热弯玻璃，在曲面上镀镜，镀铝比较容易，镀银就有难度。

3.1.3高温接收

线聚焦聚光倍率低，焦点温度低（390～734摄氏度），接收体长度大，热散失是最大的一种，无论如何他都不会成为太阳能热应用效率最高的方案。

塔式聚焦，功率大，温度高（565～1049摄氏度），可达到数千度高温。聚光效率低，定日镜反光散射和跟踪偏差是聚光有效率不足70%。现阶段塔式效率不比槽式高多少，但是比槽式造价高很多。

碟式点聚焦聚光倍率高，焦点温度高（750～1382摄氏度），可

达到上千度。接收到的能量最大，聚光效率最高。适合直热发电，斯特林发电。半导体电堆温差发电。未来发展空间最大的方案。

3.2 投资成本

3.2.1槽式系统

曲面聚光最容易在短期内解决，也最容易成为中国热发电的先驱。曲面聚光镜体制要造出好的模具，控制好热弯炉的加热，就能作出镜子。

3.2.1塔式系统

三个高造价瓶颈。第一是定日镜驱动造价，占全系统造价的25%，而且精度很难保证，抗风困难。第二是高塔的造价，为减小镜场占地面积，只有把塔建的很高，系统越大塔就越高。塔体造价占整个系统造价的20%。第三是高温吸收结构，包括材料、热损失、光热转换效率。这一点是塔式系统效率难以提高的关键。

3.2.3碟式系统

聚光和跟踪系统造价最低，也最容易实现，造价很低。将来适合独立发电系统。

第四条 供应商

4.1 设备生产

4.1.1集热管（HCE）

1） 国际：以色列的Solel公司（被西门子收购）

德国的Schott公司

2） 国内：华园新能源有限公司

中国科学院电工研究所皇明太阳能联合实验室

南京春辉科技实业有限公司（南京中材天成新能源有限公司） 河海大学成立新材料新能源研究开发院

南京工业大学