什么是太陽能光熱發(fā)電

　　太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，從而達到發(fā)電的目的。

　　采用太陽能光熱發(fā)電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優(yōu)勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。

　　光熱發(fā)電原理

　　光熱發(fā)電技術，是不同于光伏發(fā)電的全新的新能源應用技術。它是一個將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化為電能的過程。利用聚光鏡等聚熱器采集的太陽熱能，將傳熱介質加熱到幾百度的高溫，傳熱介質經過換熱器后產生高溫蒸汽，從而帶動汽輪機產生電能。此處的傳熱介質多為導熱油與熔鹽。通常我們將整個的光熱發(fā)電系統(tǒng)分成四部分：集熱系統(tǒng)、熱傳輸系統(tǒng)、蓄熱與熱交換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)。

　　集熱系統(tǒng)：集熱系統(tǒng)包括聚光裝置、接收器、跟蹤機構等部件。如果說集熱系統(tǒng)是整個光熱發(fā)電的核心，那么聚光裝置就是集熱系統(tǒng)的核心。聚光裝置即為聚光鏡或者定日鏡等。其反射率、焦點偏差等均能影響發(fā)電效率。目前國內生產的聚光鏡，效率可以達到94%，與國外生產的聚光鏡效率相差不大。集熱系統(tǒng)采集太陽能，將太陽能轉化為熱能。

　　熱傳輸系統(tǒng)：熱傳輸系統(tǒng)主要是傳輸集熱系統(tǒng)收集起來的熱能。利用傳熱介質將熱能輸送給蓄熱系統(tǒng)。傳熱介質多為導熱油和熔鹽。理論上，熔鹽比導熱油溫度高，發(fā)電效率大，也更安全。熱傳輸系統(tǒng)一般有預熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器等組成。熱傳輸系統(tǒng)的基本要求是：傳熱管道損耗小、輸送傳熱介質的泵功率小、熱量傳輸?shù)某杀镜?。在熱傳輸過程中，傳熱管道越短，熱損耗就越小。

　　蓄熱與熱交換系統(tǒng)：個人認為，光熱發(fā)電技術在蓄熱與熱交換系統(tǒng)中充分體現(xiàn)了對比光伏發(fā)電技術的優(yōu)勢。即將太陽熱能儲存起來?？梢栽谝归g發(fā)電，也可以根據(jù)當?shù)氐挠秒娯摵?，適應電網調度發(fā)電。蓄熱裝置常由真空絕熱或以絕熱材料包覆的蓄熱器構成。蓄熱系統(tǒng)中對儲熱介質的要求為：儲能密度大，來源豐富且價格低廉，性能穩(wěn)定，無腐蝕性，安全性好，傳熱面積大，熱交換器導熱性能好，儲熱介質具有較好的黏性。目前我國正在研究蓄熱的各種新技術新材料，更有專家提出用陶瓷等價格低廉的固體蓄熱，以達到降低發(fā)電成本的效果。

　　發(fā)電系統(tǒng)：用于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機有汽輪機、燃氣輪機、低沸點工質汽輪機、斯特林發(fā)電機等。這些發(fā)電裝置，可根據(jù)汽輪機入口熱能的溫度等級及熱量、蒸汽壓力等情況進行選擇。對于大型光熱發(fā)電系統(tǒng)，由于其溫度等級與火力發(fā)電系統(tǒng)基本相同，可選用常規(guī)的汽輪機；工作溫度在800℃以上時，可選用燃氣輪機；對于小功率或者低溫的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，則可選用低沸點工質汽輪機或斯特林發(fā)動機。目前使用的汽輪機，空冷居多。雖然光熱技術的發(fā)電系統(tǒng)類似于火力發(fā)電系統(tǒng)，但是還是有一定的區(qū)別，這樣就要要求汽輪機具有頻繁啟停、快速啟動、低負荷運行、高效性等特點。

　　太陽能光熱發(fā)電分類

　　依照聚焦方式及結構的不同，光熱技術可以分為塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四種。

　　1、塔式發(fā)電系統(tǒng)

　　塔式發(fā)電系統(tǒng)為點式聚焦系統(tǒng)，其利用大規(guī)模的定日鏡形成的定日鏡場陣列，將太陽輻射反射到置于高塔頂部的吸熱器上，加熱傳熱介質，使其直接產生蒸汽或者換熱后再產生蒸汽，以此驅動汽輪機發(fā)電。塔式系統(tǒng)具有熱傳遞路程短、熱損耗小、聚光比和溫度較高等優(yōu)點，但塔式系統(tǒng)必須規(guī)?；?，占地要求高，單次投資較大，采用雙軸跟蹤系統(tǒng)，鏡場的控制系統(tǒng)較為復雜。

　　2、槽式發(fā)電系統(tǒng)

　　槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串并聯(lián)的排列，加熱工質，產生過熱蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。

　　3、碟式系統(tǒng)

　　碟式系統(tǒng)也是點式聚焦系統(tǒng)，它應該是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)了。碟式系統(tǒng)也稱為拋物面反射鏡斯特林系統(tǒng)，是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱介質被加熱后，驅動斯特林發(fā)動機進行發(fā)電。碟式系統(tǒng)的聚光比非常高，從幾百至上千都可達到，聚焦溫度甚至可以達到1000℃以上，效率較高，對于地面坡度要求也更為靈活。但成本上還缺少優(yōu)勢，技術上也有待于完善。碟式系統(tǒng)較適用于邊遠地區(qū)獨立電站?？梢詥闻_使用或多臺并聯(lián)使用，適宜小規(guī)模發(fā)電。

　　4、菲涅爾式發(fā)電系統(tǒng)

　　菲涅爾式發(fā)電系統(tǒng)的工作原理類似槽式光熱發(fā)電，只是采用菲涅爾結構的聚光鏡來替代拋面鏡。這使得它的成本相對來說低廉，但效率也相應降低。

　　此類系統(tǒng)由于聚光倍數(shù)只有數(shù)十倍，因此加熱的水蒸氣質量不高，使整個系統(tǒng)的年發(fā)電效率僅能達到10%左右；但由于系統(tǒng)結構簡單、直接使用導熱介質產生蒸汽等特點，其建設和維護成本也相對較低。

　　光熱發(fā)電的優(yōu)點

　　1、電能質量優(yōu)良，可直接無障礙并網。

　　太陽能光熱發(fā)電與常規(guī)化石能源在熱力發(fā)電上原理相同，都是通過Rankine循環(huán)、Brayton循環(huán)或Stirling循環(huán)將熱能轉換為電能，直接輸出交流電，不必像光伏或風電一樣還需要逆變器轉換，電量傳輸技術相對較為成熟，穩(wěn)定性高，因此更方便與目前國內的電網對接，且電力品質好。

　　2、可儲能，可調峰，實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電。

　　電網的負荷曲線形狀在白天與太陽能發(fā)電自然曲線相似，上午負荷隨時間上升，下午隨時間下降，因此太陽能發(fā)電是天然的電網調峰負荷，可根據(jù)電網白天和晚上的最大負荷差確定負荷比例，一般可占10-20%的比例；

　　受益于熱能的易儲存性，所有太陽能光熱發(fā)電電站都有一定程度的調峰、調度能力，即通過熱的轉換實現(xiàn)發(fā)電的緩沖和平滑，并可應對太陽能短暫的不穩(wěn)定狀況；

　　儲能是可再生能源發(fā)展的一大瓶頸，實踐證明儲熱的效率和經濟性顯著優(yōu)于儲電和抽水蓄能。配備專門蓄熱裝置的太陽能光熱發(fā)電電站，不僅在啟動時和少云到多云狀態(tài)時可以補充能量，保證機組的穩(wěn)定運行，甚至可以實現(xiàn)日落后24小時不間斷發(fā)電，同時可根據(jù)負載、電網需求進行電力調峰、調度。

　　3、規(guī)模效應下成本優(yōu)勢突出。

　　因熱電轉換環(huán)節(jié)與火電相同，太陽能光熱發(fā)電也與火電同樣具備顯著的規(guī)模效應，優(yōu)于風電和光伏等。隨著技術進步和產業(yè)規(guī)模擴大，太陽能光熱發(fā)電的成本將很快接近甚至低于傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本。

　　4、清潔無污染，助力碳減排。

　　光伏盡管是清潔發(fā)電，但硅片生產環(huán)節(jié)卻高耗能高污染，而太陽能光熱發(fā)電不需要提煉重金屬、稀有金屬和硅，生產與發(fā)電環(huán)節(jié)均無污染，是真正的清潔能源。

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