|
太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)綜述
（作者未知） 2011/9/29
摘要：本論文論述了太陽(yáng)能利用技術(shù)，重點(diǎn)討論了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，綜合介紹了三種聚光類太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電、塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電、碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電的研究現(xiàn)狀，并進(jìn)行了比較。在闡述各種發(fā)電技術(shù)的理論與優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的前景做了探討。
關(guān)鍵字：太陽(yáng)能熱發(fā)電，塔式熱發(fā)電，碟式熱發(fā)電，槽式熱發(fā)電
一、概況
能源短缺、資源枯竭、環(huán)境污染等問(wèn)題已嚴(yán)重影響人們的生活和制約社會(huì)的發(fā)展。各國(guó)競(jìng)相開(kāi)展水能、風(fēng)能、地?zé)崮�、生物質(zhì)能、潮汐能、太陽(yáng)能等清潔和可再生能源的應(yīng)用研究。尤其是太陽(yáng)能的應(yīng)用研究最為廣泛。太陽(yáng)能作為一種潔凈的、取之不盡的能源在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例將會(huì)越來(lái)越大。太陽(yáng)能熱發(fā)電不僅可以發(fā)出電力，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)供熱、制冷，構(gòu)成熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)。
太陽(yáng)能發(fā)電種類很多，目前，較為成熟的有太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電。太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)由集熱系統(tǒng)、熱傳輸系統(tǒng)、蓄熱貯能系統(tǒng)、熱機(jī)、發(fā)電機(jī)等組成。集熱系統(tǒng)聚集太陽(yáng)能后，經(jīng)過(guò)熱傳輸系統(tǒng)將聚集的太陽(yáng)熱能，傳給熱機(jī)，由熱機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電，整個(gè)系統(tǒng)的熱源來(lái)自于太陽(yáng)能，所以稱之為太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。按聚光形式不同，太陽(yáng)能熱發(fā)電可分為塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電和碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電。
能源的相對(duì)短缺及其在能源開(kāi)發(fā)與利用過(guò)程中的低效率及所造成的環(huán)境污染正成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。目前就全國(guó)而言，急需發(fā)展低成本的、方便的新來(lái)利用新能源，以適應(yīng)不同地區(qū)的需要，節(jié)約能源，減少污染．太陽(yáng)能的應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)發(fā)展得比較成熟了，我國(guó)更應(yīng)該大力推行太陽(yáng)能在日常生活中的使用，以便節(jié)約化石燃料，節(jié)約電力滿足正常的生產(chǎn)、生活需求。
我國(guó)地域遼闊，地處北緯陽(yáng)光充沛的亞熱帶地區(qū)。大部分地區(qū)的太陽(yáng)輻射量都比較大，陸地面積每年接收的太陽(yáng)輻射總量在3.3×103～8.4×106kJ／(m2a)之間，相當(dāng)于2.4×104億t標(biāo)準(zhǔn)煤，屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一。全國(guó)總面積2/3以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)，日照在5×106kJ/(m2a)以上。在有些地區(qū)(如西北地區(qū)、西藏地區(qū))日照時(shí)間超過(guò)3000小時(shí)。如此豐富的太陽(yáng)能資源對(duì)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能提供了良好的條件。
二、太陽(yáng)能熱發(fā)電介紹
2.1、塔式熱發(fā)電系統(tǒng)
塔式太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)是利用定日鏡跟蹤太陽(yáng)，并將太陽(yáng)光聚焦在中心接收塔的接收器上，在接收器上將聚焦的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜峁べ|(zhì)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。定日鏡由微機(jī)控制跟蹤太陽(yáng)，實(shí)現(xiàn)最佳聚焦。塔式太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)聚光比可達(dá)300-1500，運(yùn)行溫度可達(dá)1500℃。經(jīng)定日鏡反射的太陽(yáng)能聚集到塔頂?shù)奈鼰崞魃希訜嵛鼰崞髦械膫鳠峁べ|(zhì)；蒸汽產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入動(dòng)力子系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換，完成電能輸出。該系統(tǒng)主要由聚光集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)和動(dòng)力子系統(tǒng)3部分組成，系統(tǒng)原理如圖1所示。
圖1 塔式太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)
塔式太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是20世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)提出的。世界上第一座并網(wǎng)運(yùn)行的塔式太陽(yáng)能熱電站是在1981年由法國(guó)、原聯(lián)邦德國(guó)和意大利聯(lián)合建造的。該系統(tǒng)安裝在意大利的西西里島，采用了182個(gè)聚光鏡，鏡場(chǎng)總面積為620m2，采用了由硝酸鹽組成的蓄熱器。其額定功率為1MW，蒸汽溫度為512℃，熱功率為4.8MW。第一個(gè)10MW的塔式太陽(yáng)能熱電站于1982年在美國(guó)加利福尼亞州南部建成，該裝置稱為太陽(yáng)1號(hào)，它總共占地291000 m2，中央接收器位于90.8m高的塔頂，產(chǎn)生518℃的高溫蒸汽。每塊定日鏡都安裝在臺(tái)梁上，通過(guò)小功率電動(dòng)機(jī)和齒輪箱可改變定日鏡的方位，進(jìn)行雙軸跟蹤，電動(dòng)機(jī)接收來(lái)自中央控制計(jì)算機(jī)的信號(hào)，使定日鏡隨時(shí)跟蹤太陽(yáng)，并將陽(yáng)光反射聚集到塔頂?shù)慕邮掌魃稀?br>
太陽(yáng)1號(hào)的最大峰值輸出為11700kW，年平均效率低于6%，未達(dá)到8.2%的原設(shè)計(jì)要求。效率低的原因是：電站自身用電量太大；電站的裝機(jī)容量小，不可能采用更有效的再熱式蒸汽輪機(jī)，原設(shè)計(jì)過(guò)高地估計(jì)了實(shí)際的有效日照量，也沒(méi)有考慮到鏡面清潔問(wèn)題。太陽(yáng)1號(hào)后來(lái)被改造為太陽(yáng)2號(hào)電站。太陽(yáng)2號(hào)電站的參數(shù)如下：192塊定日鏡，熔鹽蓄熱系統(tǒng)，300英尺的中央吸熱器，耗資4000萬(wàn)美元，并網(wǎng)試驗(yàn)運(yùn)行到1998年。熔鹽由60%硝酸鈉和40%的硝酸鉀組成，700℃時(shí)熔融，接近1000℃時(shí)成為液態(tài)。目前太陽(yáng)2號(hào)正在改進(jìn)為太陽(yáng)3號(hào)，增加了定日鏡數(shù)和熔鹽接收器，目的是能夠?qū)崿F(xiàn)24h連續(xù)運(yùn)行。
塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1) 定日鏡。定日鏡是塔式系統(tǒng)中投資最大的部件．它不僅數(shù)量多，占地面積也很大。美國(guó)太陽(yáng)2號(hào)電站的定日鏡建造（未完，下一頁(yè)）
|