PDF《太阳能热发电聚光系统的研究进展》

1 抛物槽式聚光系统 抛物槽式聚光系统由抛物柱面聚光镜和真空 吸热管组成, 如图

1 所示. 图1西班牙 EuroTrough 抛物槽式聚光发电系统 Fig.

1 EuroTrough parabolic trough concentration sys- tem in Spain 抛物柱面聚光镜利用抛物面对平行光的理想 会聚特性将太阳直射光会聚于焦线处的吸热管 上.聚光镜呈水平放置, 可绕单轴旋转跟踪太阳. 旋转轴沿南北方向, 并与吸热管平行.在聚光镜 跟踪太阳的过程中, 太阳直射光方向始终平行于 旋转轴与吸热管所在的平面, 保证系统具有最好 的聚光特性. 抛物槽式聚光系统的光学结构简单, 需要设 计的几何参数包括聚光镜口径、 焦距、 边缘角等, 在设计中需要考虑的性能参数包括聚光比、 光斑 溢出损失等.槽式聚光镜经过了几代的发展, 其 口径、 焦距、 边缘角等参数不断加大.早期 LS1 的 口径为 2.

55 m, 焦距为 0.

7 m, 边缘角为 85°, 聚光 比为

60 suns.目前, HelioTrough 的口径为6.

78 m, 焦距为 1.

71 m, 边缘角为 89. 5°, 聚光比为97 suns. 利用光学设计软件如 Zemax、 Tracepro、 ASAP 等可 对抛物槽式聚光系统进行建模, 并借助 MATLAB 对聚光系统进行蒙特卡罗光线追迹, 分析聚光系 统的光学性能, 最终确定聚光结构. 抛物槽式聚光系统的关键工艺在于真空集热 管和抛物柱面反光镜的加工.真空集热管由玻璃 外管、 不锈钢内管及表面选择性吸收涂层、 内外管 间高度真空环形空间、 内管内插固体阻塞件以及 绝热端等部分组成, 其关键技术包括能耐

400 ℃ 以上高温、 高效率吸热涂层材料且在高温下不脱 落、 长寿命真空度、 玻璃- 金属间的有效衔接等. 抛物柱面反光镜的制作工艺较真空集热管简单, 关键技术在于镜面面形的高精度.目前多采用

4 mm厚的热弯玻璃并在背面镀银反射膜及多层 保护膜, 也可采用在基底材料上粘贴薄玻璃反射 镜或高反射耐候性薄膜. 目前, 抛物槽式聚光技术已经成熟, 并已实现 商业化, 在聚光镜及真空集热管的加工方面均已 具备生产能力, 电站设计规模为

30 ~

100 MW, 聚 光比约为

50 ~

90 * , 年光电转化效率约为 14% , 发电成本约为

12 cent/kW・h, 当发电成本降到

8 cent/kW・h时, 太阳能发电可与常规矿物能源 发电相媲美.为了进一步降低发电成本, 槽式聚 光的研究主要集中在: 通过光学、 机械等优化设计 降低聚光镜成本, 提高聚光效率;

延长真空集热管 的使用寿命并实现

500 ℃高温运行等. 3.

2 碟式聚光系统 碟式聚光发电系统可分为单碟式和多碟式两 图2西班牙 EuroDish 碟式聚光发电系统 Fig.

2 EuroDish solar dish concentration syste........