聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展前景分析

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，在社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中起著舉足輕重的作用。太陽(yáng)能作為可再生能源，以其分布廣泛、清潔、永久等特點(diǎn)成為最理想的替代能源，得到世界各國(guó)的廣泛重視與研究，其中太陽(yáng)能發(fā)電是研究的重中之重。

太陽(yáng)能發(fā)電主要分為光伏發(fā)電與熱發(fā)電兩種基本形式。熱發(fā)電又稱為聚焦型太陽(yáng)能熱發(fā)電（ConcentratingSolarPower，CSP），利用鏡面的聚焦作用將太陽(yáng)能的熱量收集起來(lái)，通過(guò)換熱裝置提供高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。按照太陽(yáng)能采集方式，熱發(fā)電可劃分為：槽式、碟式、塔式3種。

1槽式、碟式、塔式熱發(fā)電簡(jiǎn)介

1.1槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是將多個(gè)槽型拋物面聚光集熱器串聯(lián)或并聯(lián)排列而成，槽型拋物面反射鏡將太陽(yáng)光聚焦到線性集熱管上，加熱傳導(dǎo)液產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的反射鏡鏡面為單曲拋物線，聚光形式為線聚光。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置如圖1所示。

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)與碟式、塔式相比結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，集熱器等裝置一般安裝于地面，安裝維護(hù)較方便，且經(jīng)濟(jì)效益不受生產(chǎn)規(guī)模的限制，是目前最成熟的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年，全世界運(yùn)行的太陽(yáng)能槽式熱發(fā)電站占全部太陽(yáng)能熱發(fā)電站的88%，占在建項(xiàng)目的97.5%.

由于槽式拋物面聚光集熱器是一種線聚焦集熱器，其主要缺點(diǎn)是集熱器散熱面積大，輸熱管道復(fù)雜，熱損失較大。

1.2碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)

碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是采用碟狀拋物面反射鏡，將太陽(yáng)光聚焦到集熱器上，傳熱介質(zhì)流經(jīng)集熱器被加熱，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，一般在焦點(diǎn)上安裝斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電。碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的反射鏡鏡面為雙曲拋物面，聚光形式為點(diǎn)聚光。碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置如圖2所示。

由于槽式拋碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)為點(diǎn)聚光，聚光面積小，發(fā)電效率高，最高可達(dá)29.4%；系統(tǒng)占地面積小，制造成本低，單機(jī)容量一般為5～25kW，適合建立分布式能源系統(tǒng)。

碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)由于規(guī)模較小，所以初投資較高，商業(yè)化程度較低。

1.3塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是采用眾多定向反射鏡，將太陽(yáng)光發(fā)射到設(shè)置于高塔頂端的集熱器上，加熱集熱器中的水產(chǎn)生水蒸氣，驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)啟動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。塔式發(fā)電系統(tǒng)的反射鏡一般為平面鏡。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置如圖3所示。

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)反射鏡制備相對(duì)簡(jiǎn)單，聚光倍數(shù)高，熱轉(zhuǎn)化率高，可以實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電。但其造價(jià)高，可靠性有待加強(qiáng)。

2聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

2.1國(guó)外太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

1950年，蘇聯(lián)設(shè)計(jì)制造了世界上第一座塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的小型實(shí)驗(yàn)裝置；20世紀(jì)80年代～90年代初，太陽(yáng)能熱發(fā)電進(jìn)入發(fā)展高峰期，據(jù)統(tǒng)計(jì)，期間興建的功率大于500kW以上的太陽(yáng)能熱發(fā)電站就有20多座。隨后10年，由于太陽(yáng)能熱發(fā)電站建設(shè)投資大，造價(jià)高，熱發(fā)電進(jìn)入低谷期；近年由于能源危機(jī)和環(huán)境惡化，太陽(yáng)能熱發(fā)電又引起人們的重視，重新進(jìn)入了一個(gè)研究高峰期。

2007年，西班牙設(shè)計(jì)制造的PS10太陽(yáng)能熱發(fā)電塔是歐洲首座商業(yè)用塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，裝機(jī)容量11MW，年平均發(fā)電效率可以達(dá)到10.5%；2009年P(guān)S20太陽(yáng)能熱發(fā)電站正式動(dòng)工，預(yù)計(jì)2013年竣工，到時(shí)候可以滿足18萬(wàn)個(gè)家庭日常需求用電量。

2.2國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)起步較晚，直到20世紀(jì)70年代才開(kāi)始一些基礎(chǔ)研究，近些年在國(guó)家政策的扶持帶動(dòng)下太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展取得了一定的進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在較大差距。

2005年10月江蘇南京70kW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)成功并網(wǎng)發(fā)電；2010年12月，我國(guó)首座兆瓦級(jí)太陽(yáng)能熱發(fā)電站大唐天威10MW太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)示范項(xiàng)目開(kāi)工；2011年2月，內(nèi)蒙古鄂爾多斯50MW槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站完成示范招標(biāo)，計(jì)劃投資16億元，年發(fā)電1.2億kW？h.目前，由中國(guó)科學(xué)院電工研究所在北京市延慶縣進(jìn)行的1MW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目正在實(shí)驗(yàn)中。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院玻璃院與西安航空動(dòng)力有限公司合作的碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電示范線已經(jīng)建成，蘭州大成科技有限公司、北京電影機(jī)械研究所、益科博能源科技（上海）有限公司等一系列太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目都在研究開(kāi)發(fā)當(dāng)中。

2.3太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)展趨勢(shì)

由于目前太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本和傳統(tǒng)能源發(fā)電成本相比較高，因此能否大幅度降低發(fā)電成本是其能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵。隨著聚焦式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電以其成熟的技術(shù)得到各大能源公司的青睞，降低成本、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高效率是今后槽式熱發(fā)電技術(shù)的主要目標(biāo)。

3結(jié)語(yǔ)

在能源日漸缺少和環(huán)境惡化的形勢(shì)下，太陽(yáng)能熱發(fā)電作為一種完全清潔的發(fā)電方式必將得到大力發(fā)展。在國(guó)家政策的重視和大力支持下，隨著各種技術(shù)瓶頸的解決和成本的降低，太陽(yáng)能熱發(fā)電必將得到廣泛應(yīng)用。

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