塔式太阳能热发电接收器的研究进展

《塔式太阳能热发电接收器的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第29卷第3期2014年5月热能动力工程JOUＲNALOFENGINEEＲINGFOＲTHEＲMALENEＲGYANDPOWEＲVol．29，No．3May．，2014檪殏檪殏檪檪檪檪檪檪殏专题综述文章编号:1001－2060(2014)03－0223－08塔式太阳能热发电接收器的研究进展许佩佩，刘建忠，周俊虎，岑可法(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要:太阳能接收器是塔式太阳能热发电集热系统的重要组成部分。文中介绍了目前国内外已有的间接外露式、间接管状、直接无压式、直

2、接有压式、复合型和多级型6种主要类型的塔式接收器的工作原理及研究现状。综合研究的现状及结果表明:间接式接收器技术风险低，易实现大容量蓄热，可连续、稳定发电，但热力损失大、效率低。直接式接收器换热效率高，可达80%，但蓄热技术尚不成熟，难以实现连续发电。复合型和多级型发电成本可降至0．082美元/度，具有巨大的商业应用前景。关键词:太阳能;热发电;接收器中图分类号:TK513．3文献标识码:A引言20世纪80年代以来，塔式太阳能热发电技术得到了迅速的发展。这种电站的运行参数和高温高压的常规电站基本相同，

3、因此不仅拥有比较高的发电效率，而且容易获得相关的配套设备［1］。国内外多年的研究表明，塔式太阳能热发电技术是最有可能实现大功率发电、引起能源革命，并最终替代常规能源最经济的手段之一，拥有广阔的商业应用前景［2－6］。塔式太阳能热发电系统主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统和发电子系统等部分组成。它是在很大面积的场地上装有许多台定日镜，每台都各自配有跟踪结构，准确地将太阳辐射反射集中到一个高塔顶部的接收器上。接收器上的聚光比可超过1000，把吸收的太阳辐射能转换成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节

4、，再输入热动力机，膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出。1塔式太阳能接收器在塔式太阳能热发电系统中，太阳能接收器是塔式太阳能热发电集热系统的重要组成部分，是光热转换的关键部分。塔式太阳能接收器，按工作介质的吸热方式，主要可分为间接式和直接式两大类。1．1间接式太阳能接收器间接式太阳能接收器的工作特点主要是接收器中工质的吸热过程不直接发生在太阳照射面上，而是通过将入射聚焦的辐射太阳能先加热受热面，受热面受热升温后再穿过壁面将热量传递给另一侧的工质［7］。典型的管状接收器就属于这一类，通过在管内流

5、动的工作介质，吸收圆管外表面的辐射太阳能。管状接收器又可分为外露式管状太阳能接收器和腔式管状太阳能接收器。1．1．1外露式管状太阳能接收器外露式管状太阳能接收器，可采用水—蒸汽、熔盐、空气等多种工质。应用的代表是美国的塔式热发电电站—太阳能1号和太阳能2号。图1为太阳能2号电站的系统示意图，接收器中的熔盐介质被加热到565℃时，输送到高温储罐储存，需用时将高温熔盐泵入蒸汽发生器内，加热给水，产生500℃以上的蒸汽，推动汽轮机发电。高温熔盐在蒸汽发生器中经热交换后，温度降至288℃，被泵入低温储罐中存储

6、，需用时，再泵入塔顶上的接收器内进行加热［8］。太阳能2号电站采用外圆柱面形管板式接收器。如图2和图3所示，在24块面板上一共安装了768根内径2．6cm、壁厚0．12cm的不锈钢管，整个接收器的直径为5．1m、高6．2m。较之太阳能1号电站中的工作介质采用水—蒸汽，太阳能2号电站的工作介质改为熔盐，熔盐系统采用无压运行，对吸热管强度要求低，因此能承受更高的辐照量，吸热器可做得更紧凑。吸热管外表面上涂有坚固的Pyro-mark(有机硅耐高温涂料)涂层，则可实时吸收95%的辐射太阳能。太阳能2号电站运行

7、测得数据表收稿日期:2013－09－15;修订日期:2013－12－16作者简介:许佩佩(1989－)，女，江苏镇江人，浙江大学硕士研究生.·224·热能动力工程2014年明，在平均太阳辐射能流密度430kw/m2的条件下，接收器的额定功率达42．2MW［9］。图1“太阳能2号”塔式太阳能热发电系统示意图Fig．1Schematicdiagramofa“SolarTwo”towertypepowergenerationsystem图2“太阳能2号”管状接收器Fig．2A“SolarTwo”tubul

8、arreceiver系统正常工作时，工质熔盐分两路从正北方向进入接收器。如图3所示，一路工质向西流动，通过管板W1至W6后，横跨到东侧的管板E7，然后沿着东南侧的各管板，一直流到正南侧，最后经管板E12流出接收器。另一路工质向东流动，通过管板E1至E6后，横跨到西侧的管板W7，然后沿着西南侧的各管板，一直流到正南侧，最后经管板W12流出接收器。如图4所示，在同一回路中，相邻两管板间的流动，其按U形方向流动［10］。这样东西交叉的回路设计，既可以保持两路载