太阳能热发电技术综述

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1、太阳能热发电技术综述摘要：本论文论述了太阳能利用技术，重点讨论了太阳能热发电技术，综合介绍了三种聚光类太阳能热发电技术，槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电、碟式太阳能热发电的研究现状，并进行了比较。在阐述各种发电技术的理论与优缺点的基础上，对太阳能发电技术的前景做了探讨。关键字：太阳能热发电，塔式热发电，碟式热发电，槽式热发电1、概况能源短缺、资源枯竭、环境污染等问题已严重影响人们的生活和制约社会的发展。各国竞相开展水能、风能、地热能、生物质能、潮汐能、太阳能等清洁和可再生能源的应用研究。尤其是太阳能的应用

2、研究最为广泛。太阳能作为一种洁净的、取之不尽的能源在能源结构中所占的比例将会越来越大。太阳能热发电不仅可以发出电力，还可以同时实现供热、制冷，构成热、电、冷联产。太阳能发电种类很多，目前，较为成熟的有太阳能光伏发电和太阳能热发电。太阳热发电系统由集热系统、热传输系统、蓄热贮能系统、热机、发电机等组成。集热系统聚集太阳能后，经过热传输系统将聚集的太阳热能，传给热机，由热机产生动力，带动发电机来发电，整个系统的热源来自于太阳能，所以称之为太阳能热发电系统。按聚光形式不同，太阳能热发电可分为塔式太阳能热发电、槽式

3、太阳能热发电和碟式太阳能热发电。能源的相对短缺及其在能源开发与利用过程中的低效率及所造成的环境污染正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。目前就全国而言，急需发展低成本的、方便的新来利用新能源，以适应不同地区的需要，节约能源，减少污染．太阳能的应用在发达国家己经发展得比较成熟了，我国更应该大力推行太阳能在日常生活中的使用，以便节约化石燃料，节约电力满足正常的生产、生活需求。我国地域辽阔，地处北纬阳光充沛的亚热带地区。大部分地区的太阳辐射量都比较大，陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103～8.4

4、×106kJ／(m2a)之间，相当于2.4×104亿t标准煤，属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，日照在5×106kJ/(m2a)以上。在有些地区(如西北地区、西藏地区)日照时间超过3000小时。如此丰富的太阳能资源对开发利用太阳能提供了良好的条件[1]。2、太阳能热发电介绍2.1、塔式热发电系统塔式太阳热发电系统是利用定日镜跟踪太阳，并将太阳光聚焦在中心接收塔的接收器上，在接收器上将聚焦的辐射能转变为热能，加热工质，驱动汽轮发电机发电。定日镜由微机控制跟踪太阳，

5、实现最佳聚焦。塔式太阳热发电系统聚光比可达300-1500，运行温度可达1500℃。经定日镜反射的太阳能聚集到塔顶的吸热器上，加热吸热器中的传热工质；蒸汽产生装置所产生的过热蒸汽进入动力子系统后实现热功转换，完成电能输出。该系统主要由聚光集热子系统、蓄热子系统和动力子系统3部分组成，系统原理如图1所示[2]。图1塔式太阳热发电系统塔式太阳热发电系统的设计思想是20世纪50年代前苏联提出的。世界上第一座并网运行的塔式太阳能热电站是在1981年由法国、原联邦德国和意大利联合建造的。该系统安装在意大利的西西里岛，

6、采用了182个聚光镜，镜场总面积为620m2，采用了由硝酸盐组成的蓄热器。其额定功率为1MW，蒸汽温度为512℃，热功率为4.8MW。第一个10MW的塔式太阳能热电站于1982年在美国加利福尼亚州南部建成，该装置称为太阳1号，它总共占地291000m2，中央接收器位于90.8m高的塔顶，产生518℃的高温蒸汽。每块定日镜都安装在台梁上，通过小功率电动机和齿轮箱可改变定日镜的方位，进行双轴跟踪，电动机接收来自中央控制计算机的信号，使定日镜随时跟踪太阳，并将阳光反射聚集到塔顶的接收器上。太阳1号的最大峰值输出为

7、11700kW，年平均效率低于6%，未达到8.2%的原设计要求。效率低的原因是：电站自身用电量太大；电站的装机容量小，不可能采用更有效的再热式蒸汽轮机，原设计过高地估计了实际的有效日照量，也没有考虑到镜面清洁问题。太阳1号后来被改造为太阳2号电站。太阳2号电站的参数如下：192块定日镜，熔盐蓄热系统，300英尺的中央吸热器，耗资4000万美元，并网试验运行到1998年。熔盐由60%硝酸钠和40%的硝酸钾组成，700℃时熔融，接近1000℃时成为液态。目前太阳2号正在改进为太阳3号，增加了定日镜数和熔盐接收器

8、，目的是能够实现24h连续运行。塔式太阳能热发电技术主要表现在以下几个方面[3]：(1)定日镜。定日镜是塔式系统中投资最大的部件．它不仅数量多，占地面积也很大。美国太阳2号电站的定日镜建造费用占整个电站的造价的50％以上。因此降低定日镜的造价对整个电站工程投资至关重要。现在国际上在其光学性能，结构和造价方面投入重要力量研究。美国先进的定日镜单块面积已达到150m2；科学应用国际公司的定日镜为170m2；德国Ste