太阳能光热发电基础知识学习--2016-7-5

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1、太阳能光热发电（CSP）基础知识学习15九月2021光热发电概述槽式光热发电塔式光热发电碟式光热发电菲涅尔式光热发电总结讨论目前利用太阳能发电的两种基本方式太阳能热发电太阳能光伏发电太阳能热能发电太阳能热动力发电概述太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式：一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。（不是光伏）另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳

2、能。聚光太阳能发电（ConcentratingSolarPower，缩写CSP），准确表述应是“聚光太阳能热发电”，俗称“光热发电”，指使用辐射能汇聚装置，聚焦太阳的辐射能，加热工质，通过工质输送热能做功推动发电机的发电方式。概述太阳能热发电系统工作原理太阳能热发电系统与火力发电系统的工作原理基本上相同的。根本区别在于热源不同。集热器收集太阳能转变为热能直接转变为电能转化为蒸汽驱动发电机太阳能热发电系统组成典型的太阳能热发电系统由4部分组成：集热子系统热传输子系统蓄热与热交换子系统发电子系统蓄热子系统：由于太阳能受季节、昼夜和气象条件的影响，为

3、保证发电系统的热源稳定，需设置蓄热装置。蓄热低温（<100℃）中温（100~500℃）高温（>500℃）极高温(1000℃左右)蓄热材料水化盐导热油熔化盐氧化锆耐火球槽式光热发电抛物面槽式88塔式光热发电塔式塔式塔式电站PowerTowers塔式电站用一个中心吸收器取代火力发电站的锅炉。吸收器利用由许多反射镜聚集的阳光把其中的介质(如水)加热，并产生温度和压力都相当高的蒸汽。蒸汽驱动汽轮发电机组发电。塔式电站的聚光倍数高(1000～3000)，其介质工作温度通常大于350℃，因此通常被称为高温太阳能热发电。塔式电站的优点是聚光倍数高，容易达到较

4、高的工作温度；能量集中过程由反射光一次完成，方法简捷有效；吸收器散热器面积相对较小，光热转换效率高。但塔式电站建设费用高，其中反射镜的费用占50%以上。太阳能塔式电站的总体效率可以达到20%。目前世界上较大的太阳能塔式电站功率已达到10MW，太阳能辐射通过多个反射镜聚集到放置在高塔顶的中心吸收器上。计算机控制每块反射镜都能独立的根据太阳的位置来调整各自的方位和倾角，这保障了每块反射镜都能随时把太阳能反射到吸收器上，但这无疑增加了成本。塔式电站的致命缺点是太阳能电站规模越大，反射镜阵列的占的面积越大，吸收塔的高度也要提升。例如，一个计划中的1MW

5、的塔式电站，要用2.93万块反射镜，单镜面积为30m2。这些反射镜布置在3km2的场地上，塔的高度为305m。IVANPAH（美国）392MW延庆1MW光热电站集热塔延庆1MW光热电站反射镜延庆1MW光热电站效果图碟式光热发电碟式斯特林菲涅尔式光热发电线性菲涅尔式线性菲涅尔式光热发电工作原理类似槽式光热发电，只是采用菲涅尔结构的聚光镜来替代抛面镜。这使得它的成本相对来说低廉，但效率也相应降低。此类系统由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的水蒸汽质量不高，使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右；但由于系统结构简单、直接使用导热介质产生蒸汽等特点，其

6、建设和维护成本也相对较低。斯特林发电机SchematicofaStirlingsystemSchematicofaDish/Stirlingsystem斯特林发动机聚焦到太阳能接收器的太阳能，转换为25kW的电力，其峰值转换效率约为31.25%。SES公司拥有将太阳能转换为商业网络电力31.25％的世界转换效率纪录碟式斯特林系统在中国商业化推广的主要瓶颈在于斯特林发动机的开发聚焦到太阳能接收器的太阳能，其峰值转换效率为31.25%。SES公司拥有将太阳能转换为商业网络电力31.25%的世界转换效率纪录。汽轮机和空冷岛塔式电站和碟式抛物镜集热器分

7、散布置式电站均为点聚焦，聚光倍数高达500以上。但塔式电站的跟踪代价高，碟式电站的能量集中代价大，二者受到了目前技术水准的限制，实现商业化尚需时日。槽式电站是线聚焦，聚光倍数小于100。但槽式电站跟踪精度低，导致控制代价小，同时采用管状吸收器，工作介质受热流动同时集中能量。槽式电站的总体代价相对小，经济效益相对提高，所以目前槽式电站发展迅速。塔式、槽式和碟式三种电站技术比较光热发电技术比较优点缺点槽式同步跟踪降低跟踪控制代价，成本低；具有商业化运行经验。中、高温过程，可以蓄热储能、联网发电运行。管道系统比塔式复杂得多，热量及阻力损失大，真空管破

8、损更换增加成本。塔式采用高温熔融盐蓄热储能，聚光比高，易达到较高工作温度；接收器散热面积相对较小。技术复杂，投资较大，发电成本高，配套设备还不成熟。蝶