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聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展前景分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):140
核心提示:

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

太陽能發(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能熱發(fā)電(ConcentratingSolarPower,CSP),利用鏡面的聚焦作用將太陽能的熱量收集起來,通過換熱裝置提供高溫蒸汽,推動汽輪機進而帶動發(fā)電機發(fā)電。按照太陽能采集方式,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)電簡介

1.1槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是將多個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,推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。槽式太陽能熱發(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。槽式太陽能熱發(fā)電裝置如圖1所示。

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

碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是采用碟狀拋物面反射鏡,將太陽光聚焦到集熱器上,傳熱介質(zhì)流經(jīng)集熱器被加熱,驅(qū)動汽輪機運轉(zhuǎn),進而帶動發(fā)電機發(fā)電,一般在焦點上安裝斯特林發(fā)電機發(fā)電。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的反射鏡鏡面為雙曲拋物面,聚光形式為點聚光。碟式太陽能熱發(fā)電裝置如圖2所示。

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

碟式太陽能熱發(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塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是采用眾多定向反射鏡,將太陽光發(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)動蒸汽機啟動汽輪機進而帶動發(fā)電機發(fā)電。塔式發(fā)電系統(tǒng)的反射鏡一般為平面鏡。塔式太陽能熱發(fā)電裝置如圖3所示。

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)反射鏡制備相對簡單,聚光倍數(shù)高,熱轉(zhuǎn)化率高,可以實現(xiàn)大功率發(fā)電。但其造價高,可靠性有待加強。

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

2.1國外太陽能熱發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

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

2007年,西班牙設(shè)計制造的PS10太陽能熱發(fā)電塔是歐洲首座商業(yè)用塔式太陽能熱發(fā)電站,裝機容量11MW,年平均發(fā)電效率可以達到10.5%;2009年P(guān)S20太陽能熱發(fā)電站正式動工,預(yù)計2013年竣工,到時候可以滿足18萬個家庭日常需求用電量。

2.2國內(nèi)太陽能熱發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)起步較晚,直到20世紀(jì)70年代才開始一些基礎(chǔ)研究,近些年在國家政策的扶持帶動下太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展取得了一定的進步,但是與發(fā)達國家相比,仍存在較大差距。

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

2.3太陽能熱發(fā)電發(fā)展趨勢

由于目前太陽能熱發(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)電成本是其能否實現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵。隨著聚焦式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展,槽式太陽能熱發(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

在能源日漸缺少和環(huán)境惡化的形勢下,太陽能熱發(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,太陽能熱發(fā)電必將得到廣泛應(yīng)用。

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