PDF《太阳能热发电聚光系统的研究进展》

20 世纪中叶, 但 由于当时技术尚不成熟, 发展比较缓慢.自1977 年石油危机发生以后, 对太阳能利用研究的兴趣 被重新激起, 从而使太阳能热发电技术得到了突 飞猛进的发展.近年来, 随着能源需求的不断增 长以及对环境污染和气候变化问题的重视, 在全 世界范围内掀起了太阳能热发电研究的热潮.到 目前为止, 太阳能热发电技术已经发展了

5 种方 式: 槽式、 碟式、 塔式、 线性菲涅耳式和地面接收 式, 其中以槽式聚光技术最为成熟, 已经实现商业 化运行, 碟式、 塔式和菲涅耳式的商业化示范电站 已经建立, 其商业化投资和运行成本还需证实, 地 面接收式也正在开展示范性研究.在太阳能热发 电研究方面, 美国和欧盟国家投入较早, 在技术上 处于领先地位.美国于

1983 ~

1990 年间在加州 建成了

9 座商业化槽式电站, 总装机容量为353.

8 MW, 年发电总量为

8 *

108 kW ・ h.

1981 年, 美国在加州建成首座塔式太阳能示范电站, 装机 容量为

10 MW.法国于

1983 年建成 Themis 塔式 试验电站, 输出电功率为

2 MW.西班牙于

1984 年建成塔式试验电站 CESA- 1, 峰值功率为1 MW. 德国在太阳能聚光设备加工方面处于世界领先地 位, 生产的抛物槽式聚光镜以及真空集热管在太 阳能热发电市场占有很大比重.近年来, 美国及 欧盟政府非常重视可再生能源的开发利用, 并在 政策上对太阳能热发电研究给予大力支持.这些 政策加快了太阳能热发电的商业化进程.2005 年, 西班牙建成欧洲第一座商业化示范运行的塔式电 站PS10, 峰值发电功率为11 MW[2 ] .2008 年, 美 国的 Esolar 公司开发了模块化塔式聚光发电技术, 建成了模块化示范电站, 发电功率为5 MW[

3 ] .

2009 年, 德国的 NOVATEC 公司在法国南部建成 世界上第一座菲涅耳式商业化太阳能示范电站, 峰值发电功率为 1.

4 MW.与美国及欧盟国家相 比, 世界其它国家对太阳能热发电的研究投入较 晚, 只是近年来才开始加大研究力度, 并在政策上 给予支持.2005 年, 澳大利亚建成 CSIRO 塔式聚 光系统 [4 ] , 镜场采光面积为

800 m2 , 另外对密集 型线性菲涅耳聚光技术进行了试验研究, 建成了 功率为

1 MW 的示范电站 [5 ] .以色列的 Weiz- mann 实验室对地面接收式聚光进行了试验, 并将 该系统用于太阳炉的相关研究 [6 ] .2006 年, 中国 建成

70 kW 塔式太阳能热发电系统 [7 ] , 并将于

2010 年底在北京延庆建成

1 MW 塔式太阳能电 站[8 ] .另外, 日本和韩国也开展了太阳能热发电 的研究, 力求掌握相关技术.印度、 北非以及中东 等太阳能资源丰富的地区, 通过引进或自行研发 等方式, 也在加快发展太阳能热发电技术. 目前, 太阳能热发电面临的主要问题是发电 成本较高, 仍无法与常规化石能源发电竞争, 因此, 降低发电成本、 提高发电效率是太阳能热发电 研究的主要目标.近年来采取的研究方案主要包 括电站的规模化、 聚光系统的优化、 吸热传热系统

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2 中国光学 第4卷的优化及新材料的制备等, 另外, 太阳能电站对环 境的影响也是需要考虑的问题.

3 太阳能聚光系统 太阳能聚光系统用于将低密度的太阳辐射会 聚到吸热器表面, 进而获得可用于热发电的高温 热流.目前, 太阳能热发电常用的聚光方式主要 有抛物槽式、 碟式、 塔式和线性菲涅耳式, 地面接 收式由于在某些方面具有优势, 也受到了关注. 3.