各种太阳能光热发电方式的特点

各种太阳能光热发电方式的特点

随着全球性的太阳能投资的涌动，太阳能热发电性能已经出现了多种形式，槽式线聚焦系统，碟式点聚焦系统，菲涅尔线聚焦系统和塔式固定目标聚焦系统等都展示了各自的优点。国际上塔式系统在美国Solar Two 之后又出现了西班牙的PS10和PS20，2008年美国又一个新建项目esolar开始建设。

但是现阶段的塔式热发电技术仍然还没有成熟，每一个系统都在不断的改变设计，采用新的设计方案。还没有一个被公认的最佳方案。

一、槽式太阳能热发

槽式太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电利用技术，目前只有槽式太阳能热发电实现了商业化运行。LUZ公司于1980年开始开发此类热发电系统，5年后实现了商业化运行。美国加利福尼亚从1991年开始运行的由9个槽式系统组成的太阳能热发电站总装机容量达354MW，年发电量10TWh，至今运行良好。1998年起，欧洲框架计划资助西班牙开发新一代抛物线聚光镜，以提高槽式太阳能热发电系统的效率和降低系统成本。

我国对太阳能热发电技术的研究起步较晚，一直局限于小型部件和材料的攻关项目，研发远远落后于一些发达国家。近年来我国对太阳能热发电的研究取得到了一定的发展。2007年张耀明院士主持建设的国内首座塔式70千瓦太阳能热发电系统通过了鉴定验收，在我国太阳能热发电领域走出了“开创性的一步”。中科院广州能源研究所在综合调研的基础上，在槽式太阳能热发电领域开展了相关的研究，并取得了初步进展。

槽式太阳能热发电系统包括聚光器和吸收器，高效换热系统，热能储存技术，控制技术等方面。

感觉槽式发电的集热钢管很有技术难点，其用的金属玻璃复合集热管，金属和玻璃的封接，金属表面镀膜的热胀冷缩难题很有技术难度，目前世界上做该管的没有几家，因此价格不菲！而热能存储技术才是保证光热发电能否平稳运行的关键所在，不然晚上没有太阳的时候，发电厂就要歇菜了，当然刚开始可以加些辅助能源的，因此感觉热能存储技术的才是光热发电最大的瓶颈！

二、太阳能塔式发电

太阳能塔式发电是目前大规模示范较多的系统，我记得初中的物理书上就有那样的图，中间一个塔，周围一大堆大镜子，好像是美国的。

塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。

其工作原理为：、

在地面上布的定日镜,能自动跟踪太阳.中间位置建立一座高塔,高塔顶上放置锅炉.各定日镜均使太阳光聚集成点状,集中到锅炉上,使锅炉里的传热介质达到高温,并通过管道传到地面上的蒸汽发生器,产生高温蒸汽,由蒸汽驱动汽转发电机组发电.

温度较高，所以一般采用"融盐储能"的方法,即把晴天获得的太阳辐射能输入某种易熔的盐类(如硝酸盆等),使盐类吸热熔化.而当融盐凝固的时候,它就释放出热能,以在夜间和隔天产生蒸汽.以避免

发电过程的中断。

三、碟式发电

碟式发电的主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上像抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。

碟式热发电系统始于70年代末，80年代初，首先由瑞典US-AB和美国Advanco Corporation、MDAC、NASA及DOE等开始研发，大都采用Silver/glass聚光镜、管状直接照射式集热管及USAB4-95型热机。进入20世纪90年代以来，美国和德国的某些企业和研究机构，在政府有关部门的资助下，用项目或计划的方式加速碟式系统的研发步伐，以推动其商业化进程。

碟式系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为10~25kw，聚光镜直径约10~15m;也可把数台至数十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。太阳能碟式发电尚处于中试和示范阶段，但商业化前景看好，它和塔式以及槽式系统一样，即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。

近年来，盘式太阳能热发电系统主要开发单位功率质量比更小的空间电源。盘式太阳能热发电系统应用于空间，与光伏发电系统相比，具有气动阻力低、发射质量小和运行费用便宜等优点，美国从1988年开始进行可行性研究，计划在近期进行发射试验。例如，1983年美国加州喷气推进试验室完成的盘式斯特林太阳能热发电系统，其聚光器直径为11m，最大发电功率为24.6 kW，转换效率为29%。

1992年德国一家工程公司开发的一种盘式斯特林太阳能热发电系统的发电功率为9kW，到1995年3月底，累计运行了17000h，峰值净效率20%，月净效率16%，该公司计划用100台这样的发电系统组建一座MW的盘式太阳能热发电示范电站。

中科院电工所于2006年建立1kW碟式斯特林太阳能热发电系统。在直射辐射强度大于450W/m2的条件下，系统成功完成可以稳定连续的输出线电压为100V左右的三相交流电的测试。成为国内第一个可以连续发电的碟式斯特林太阳能热发电系统。

四、太阳能烟囱发电站

太阳能烟囱发电站不像其他太阳能电力系统，它不需要高技术的设备和人才，维修简便。建造太阳能烟囱电站的设想是由来自斯图加特大学的乔根·施莱奇教授提出的。他认为建造太阳能烟囱是解决广大发展中国家由于缺乏电力致使经济长期处于停滞状态问题的好办法。建造太阳能烟囱电站的主要材料是玻璃和水泥，可用沙漠里的沙、石制造。目前在西班牙已经建成了一座太阳能烟囱发电站。

该电站建于1982年，位于西班牙在曼沙那列士地区，塔高195米，被一个透明温室遮篷围绕着，透明遮篷直径为244米。它起初是作为一个测试原型，最大输出电能仅50千瓦。为了使成本最低，这个小型太阳能塔采用便宜的材料建成，但是1989年在一场暴风中这座太阳能塔最终被吹垮。

太阳能烟囱发电系统由太阳能集热棚、太阳能烟囱和涡轮机发电机组３个基本部分所构成，原理下如图。