发展太阳能热发电的几点建议

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1、我国发展太阳能热发电的几点看法国家发改委中国可再生能源规模化发展项目管理办公室王亦楠太阳能热发电是大规模开发利用太阳能的一个重要技术途径。由于关键技术有待重大突破，目前国外塔式、槽式、碟式系统都还面临着投资大、成本高的问题。本文分析了塔式、槽式、碟式现行三种技术路线在我国推广应用的技术难点，提出了一个新型分立式太阳能热发电技术路线。这一新技术不仅具有完全自主知识产权，而且比国外现行的热发电技术更为经济高效。太阳能热发电是光伏发电技术以外的另一有很大发展潜力的太阳能发电技术。它是将太阳能聚集起来产生高温热能，加热工作

2、介质来驱动发电机发电。除了高温热能的产生来自太阳之外，其他组成部分与常规发电设备类似。因此，实现太阳能光热转换的聚光接收器能否做到高效率、低成本，是太阳能热发电能否实现商业化的关键。一、斥巨资买进国外设备前景并不乐观第一次石油危机之后，欧美一些发达国家开始关注具有更高能源利用效率的太阳能热发电技术，并相继建立起不同型式的示范装置。根据太阳能聚光跟踪理论和实现方法的不同，已经出现了塔式定日镜、槽式线聚焦和碟式点聚焦三种不同技术路线的太阳能热发电系统，目前只有槽式系统实现了商业化，塔式系统、碟式系统仍处于示范阶段。近两

3、年来，国内一些学者积极呼吁开展太阳能热发电示范，有些地方也在筹划巨资买进国外的塔式或槽式太阳能热发电系统设备，建设较大规模的MW级示范电站。对于这种热潮，笔者存在着担忧与置疑：1、国外技术本身尚未成熟，产业化尚存在困难，还有待重大技术突破。经过四十年多年的探索，热发电技术产业化在国外也进展非常缓慢。即使是目前已经商业示范运行的槽式系统，尽管热发电成本已经做到低于光伏发电成本，但却并没有像光伏发电市场那样出现快速增长。太阳能热发电的产业化还有待关键技术的更大突破，比如提高太阳聚光接受器的效率、开发先进的热存储技术等等

4、。1、国外技术直接照搬过来，在我国特殊气候条件下是否适用值得研究。与塔式、碟式系统相比，槽式系统的抗风性能最差，目前的槽式电站多处于少风或无风地区，而我国阳光富足地区往往多风、大风甚至沙尘暴频起，直接照搬其适用性非常值得怀疑。如果在我国开展示范，必须增强槽式系统的抗风能力，因而成本必然要在国外已有示范基础上大大增加，并非像已经运行的那样乐观。一、塔式太阳能热发电技术的产业化障碍塔式太阳能热发电系统是在空旷平地上建立高大的塔，塔顶安装固定一个接收器（相当于锅炉），塔的周围安置大量的定日镜，将太阳光聚集并反射到塔顶的接

5、收器上产生高温，接收器内生成的高温蒸汽推动汽轮机来发电。图1为美国Solartwo塔式太阳能热发电站。尽管塔式热发电系统起步较早，人们也一直希望通过尽可能多的定日镜，将太阳能量聚集到几十兆瓦的水平，但是塔式系统的造价一直居高不下，产业化困难重重，其根本原因在于定日镜系统的设计。目前典型的塔式热发电的定日镜有两个特点：一是定日镜的反射面几乎都采用普通的球面或平面；二是定日镜的跟踪都使用传统的方位角仰角公式。这两个设计特点导致塔式太阳能聚光接收器存在着以下难以克服的问题：1、太阳在塔上聚焦的光斑在一天之内呈现大幅度变化

6、，导致聚光光强大幅度波动。普通球面或平面反射镜无法克服由于太阳运动而产生的像差，由于太阳的盘面效应，各个反射镜在中央塔上形成的光斑大小随着它与中心塔的距离增加而线性增长，塔上最后形成的太阳聚焦光斑在一天之内可以随定日镜场的大小从几米变化到几十米之大，因此聚光光强出现大幅度波动，再加上各个定日镜的不同余弦效应，塔式系统的光热转换效率仅为60％左右。尽管目前在一些比较讲究的塔式系统的设计中，对不同的定日镜开始采用不同曲率半径的球面，以减小太阳在塔上光斑的尺寸，但光学设计复杂性大大增加导致制造成本也跟着大幅增长。1、众多

7、的定日镜围绕中心塔而建立，占地面积巨大。中央塔的建立必须要保证各个定日镜之间互相不能阻挡光线，各个定日镜之间的距离随着它们与中心塔距离的增加而大幅度增长，因而塔式热发电系统的占地面积随着功率等级的增加而呈指数性激增。2、各个定日镜需要单独进行两维控制，控制系统极其复杂。在塔式系统中，各个定日镜相对于中心塔有着不同的朝向和距离，因此，每个定日镜的跟踪都要进行单独的两维控制，且各个定日镜的控制各不相同，这就极大地增加了控制系统的复杂性和安装调试特别是光学调整的难度。3、为了减少众多定日镜的余弦效应，中心塔必须建得足够高

8、才行。美国已经建成的SolarTwo（10MW）塔式热发电的中心塔高达100多米。这样高的塔不仅不可避免地增加塔式系统的热发电成本，而且无法适应我国北部多风地区的工作环境。由于上述这些问题，塔式热发电系统尽管可以实现1000度的聚焦高温，但一直面临着单位装机容量投资过大的问题（目前塔式系统的初投资成本为3.4～4.8万元/kW），而且造价降低非常困难，所以塔