PDF《太阳能光热发电的技术特点与应用研究》

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2016 年第

3 期总第

465 期 (下转第63页)

0 引言 近年来, 随着全球气候变化和环境污染问题的日益严峻, 与人类生存密切相关的能源环境问题在世界范围内受到了越 来越多的关注.

其中, 风能、 太阳能等可再生能源发电技术的 研究与应用对减少对化石燃料等一次能源的依赖、 节能减排、 保护环境具有重要的意义.太阳能具有取之不尽、 用之不竭、 绿色环保的优势和特点, 因此, 太阳能发电技术成为了目前可 再生能源发电技术的主要形式之一.根据工作原理的不同, 太 阳能发电技术分为光伏发电和光热发电两种类型.本文将重 点围绕太阳能光热发电技术的工作原理,分析太阳能光热发 电技术的类型、 特点与应用范围, 并总结目前国内外太阳能光 热发电技术的研究与应用进展.

1 光热发电的工作原理 太阳能光热发电的基本原理与常规火力发电相似, 如图1 所示, 它主要利用大规模阵列镜面集聚太阳热能, 通过换热装 置加热产生蒸汽, 然后驱动传统的汽轮发电机产生电能.光热 发电涉及光―热―电之间的转换, 包括以下几个过程: 光的捕 获与转换过程、 热量吸收与传递过程、 热量储存与交换过程、 热电转换过程.相比光伏发电而言, 太阳能光热发电技术不需 要昂贵的晶硅光电转换工艺,同时具有较高的发电效率.另外, 利用相对成熟的热存储技术, 可以存储部分热能, 到了晚 上, 利用蓄热发电.

2 技术类型、 特点与应用范围 按太阳能采集方式划分, 目前主流的太阳能光热发电技 术主要包括三种类型: 槽式光热发电、 塔式光热发电和碟式光 热发电.三者对比如表1所示. 2.1 槽式光热发电 槽式光热发电系统主要由数百行抛物面聚光槽、中高温 真空集热管构成的太阳能集热场以及一套传统的蒸汽涡轮发 电装置组成. 聚光反射槽由经过表面处理的金属薄板制成, 单 轴跟踪装置保证将太阳光准确反射到集热管上,将管内合成 油加热到400 ℃, 高温热油通过热交换器产生蒸汽驱动涡轮发 电机.槽式光热电站还配有储热管, 用熔融盐作为介质将太阳 能以热能的形式储存起来, 需要时再放出热量用于发电. 2.2 塔式光热发电 塔式光热发电系统包括两部分:数以千计带有双轴太阳 能追踪系统的平面镜 (可将工质加热到800 ℃) 和一座中央集 热塔.中央吸收塔的塔顶上安装有一个吸收器, 塔周围的定日 镜将太阳光聚集到塔顶接收器的腔体内产生高温,再将通过 吸收器的工质加热并产生高温蒸汽, 推动汽轮机进行发电.塔式CSP电站可以用水、 气体、 融盐作为导热介质, 驱动汽轮发 电机. 2.3 碟式光热发电 碟式光热发电系统由碟式反射镜、 接收器和发电机组 成.利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳光聚焦到一个焦点, 接收器在抛物面的焦点上, 接收器内的传热工质被加热到

750 ℃左右, 驱动发动机进行发电.碟式系统的太阳能接收器 随着碟形反射镜跟踪太阳的运动而运动, 克服了塔式光热发 电系统余弦效应引起的损失问题, 光热转换效率也因此得到 提高.和槽式不同的是, 碟式接收器将太阳光聚焦于旋转抛物 面的焦点上, 而槽式接收器则将太阳光聚焦于圆柱抛物面的 焦线上. 图1 光热发电的基本工作原理 太阳能光热发电的技术特点与应用研究 吴子成1 施涛2 (1.南京师范大学附属中学, 江苏 南京 210003;