太阳能光热应用技术-第六章课件.pptx

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1、太阳能光热应用技术第六章太阳能热动力与热发电6.1太阳能热动力系统目前，太阳能热动力（CSPConcentratingSolarPower）发电是太阳能应用领域的一个不可忽视的方向，全球运行和建设的太阳能热动力电站已分别超过了800MW和900MW的装机规模，规划中的工程高达12.5GW以上；而国内在建的仅仅52MW左右，未来规划有4000MW，增长空间巨大。据估计，2030年，新能源电力将从目前的5%提高到18%，到2050年，太阳能发电将占有20%～25%的供电份额，未来太阳能热动力发电将与太阳能光伏（PV）发电平分秋色，分别提供11%左右

2、的电力份额。1GW=1000兆瓦=100万千瓦6.1.1太阳能热动力系统原理太阳能热动力的原理是利用平板型或聚集型集热器将太阳能转变为热能，然后用这种热能来驱动热机，从而实现太阳能到机械能的转变。太阳能热动力系统，一般包括上述的太阳能集热器和热机两个部分。前者主要是将太阳辐射转变为热能并作为热机的热源，而后者则从前者获得热量并将其中一部分转变为功，另一部分由冷凝器排除给环境。6.1.2太阳能热力发电系统构成太阳能热动力发电系统一般由聚光器、集热器、输热系统、储热、热机和发电系统组成。太阳辐射能投射在组成阵列的集热器上而被集热器中的介质吸收，受热

3、的介质通过输热回路，把热量传送到储热-热交换装置中，再由热交换器将能量提供给热力机，并将其中一部分转变为功。1．太阳能聚光器由于太阳辐射能量的密度很小，为了能够达到发电所需的温度，必须用聚光器把近似平行入射的大面积的太阳光汇聚到一个很小的面积上，从而使该面积上的能流密度增大，温度达到可以用于发电的程度。反射面面积和吸收面面积之比就是几何聚光比。实际应用中，我们更关心聚光器的能量聚光比，即吸收体的平均能流密度和入射能流密度之比，其数值上等于几何聚光比和光学效率的乘积。2．太阳能集热器太阳能集热器，是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。

4、它的主要用途是用来收集热量，然后再与其他装置进行热交换。在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。太阳能集热器的种类很多，分类方法也不尽相同。（1）按传热介质分类：可分为液体集热器和空气集热器两大类，其中以液体为传热介质的大多用水作介质，即构成各种太阳能热水器；以空气为传热介质的，则构成多种太阳能干燥器。太阳能集热器的核心是吸热板，它的功能是吸收太阳的辐射能，并向传热介质传递热量。在以液体为介质时，此种吸热板有管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式等，可用金

5、属材料和非金属材料制成。吸热板的向阳表面涂有黑色吸热涂层。以空气为传热介质的太阳能集热器吸热板的结构常有网格式、蜂窝式和多孔床式等。（2）按采光方式分类：可分为聚光型集热器和非聚光型集热器两大类。非聚光型集热器是利用热箱原理（也称温室效应）将太阳能转变为热能的设备。最常见的太阳能集热器是非聚光型平板型集热器。它的吸热体基本上为平板形状，吸热面积与采光面积近似相等。聚光型集热器利用聚焦原理，即利用光线的反射和折射原理，采用反射器或折射器使阳光改变方向，把太阳光聚集并集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。

6、（3）按吸热体周围的状态分类：可分为普通集热器和真空管集热器。真空管集热器是将玻璃壁与吸热体之间抽成一定的真空度，以抑制空气的对流和传导热损。吸热体表面镀上一种特殊的涂层代替黑色的吸热板，还可抑制吸热体的辐射热损。因此，真空管集热器具有比普通平板型集热器更优良的热性能。在高温和低温环境下均有较高的集热效率。真空管集热器按其材料结构可分为全玻璃型和金属吸热体型两大类。其中全玻璃真空太阳能集热器具有透过率和吸收率高、热反射率低、对流热损小以及全年使用时间长等优良特性，同时制造工艺简便、技术成熟可靠、成本较低。全玻璃真空管热水器的使用日益广泛。图6-

7、1所示为全玻璃真空管太阳能集热器的结构示意图。3．热传输系统将热能从吸收体中传送到储热装置，一般由载热流体通过输热管道来完成。（1）载流热体：可供选择的载流热体有水、气体、有机液体、液态金属等。各种载流热体各具特点：水具有价格便宜、来源充分、使用安全、操作容易以及良好的热力学特性，但是它的蒸汽压力较高，必须增温，而且高温下水还具有腐蚀性；气体（如氢气、氦气、二氧化碳等）安全、易于操作，可在高温下进行工作，缺点是容积比热低；有机液体的蒸汽压一般说来比水低，而且侵蚀作用极为微弱，具有较好的物理、化学特性，但是它们在高温下容易发生分解，而且价格也比较

8、昂贵；液态金属也具有较低的蒸汽压，热传导率和比热都较高，缺点是它们具有化学反应性和腐蚀性，因而要求价格高昂的结构材料以及专门的操作技术，液态金属（如钠