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太陽能熱發(fā)電技術綜述
（作者未知） 2011/9/29
（接上頁）視，以色列、德國、美國和西班牙等國的公司紛紛提出自己的計劃，美國計劃在內華達州建造兩座80MW槽式太陽能熱電站，兩座100MW太陽能與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電站。在西班牙和摩洛哥分別建造135MW和18MW太陽能熱發(fā)電站各一座[6]。
目前歐洲正在通過其DISS項目大力發(fā)展一種成本更低的新的太陽能槽式熱發(fā)電技術DSG(直接蒸汽產生技術)，該技術主要就是通過槽式集熱器直接加熱集熱管內的水為蒸汽，通過一個氣液分離器將蒸汽直接通到蒸汽輪機用于發(fā)電。該技術由于省略了傳統(tǒng)技術中的換熱器，所以成本有所降低，但是該技術目前存在的主要問題就是產生蒸汽不夠穩(wěn)定，太陽輻照的變化直接影響蒸汽的參數(shù)，對于匹配的發(fā)電機組提出了較高的要求。另外DSG技術在集熱管中直接產生蒸汽，使得集熱管內有一段區(qū)域處于汽液兩相流區(qū)，流型的變化將會導致集熱管沿周向溫度分布不均，可能會引起集熱管的變形，繼而影響系統(tǒng)運行的可靠性和安全性[7]。直接產生蒸汽相對與傳統(tǒng)的槽式太陽能熱發(fā)電技術相比，會造成管路中壓力較大，對系統(tǒng)的管路提出了要求。
對于槽式太陽能技術我國開始的較早，但是發(fā)展緩慢。20世紀70年代，中科院和中國科技大學在槽式太陽能熱發(fā)電技術方面，曾做過單元性實驗研究。2006年國家863計劃設立了太陽能熱發(fā)電技術及系統(tǒng)示范項目，由中科院電工所承擔，建立在北京延慶，同時建立太陽能熱發(fā)電實驗系統(tǒng)和實驗平臺。河海大學新材料新能源研究開發(fā)院正著手開展完全擁有自主知識產權的100KW槽式太陽能熱發(fā)電試驗裝置，已成功發(fā)電。華電工程公司目前也正在著手開發(fā)擁有自主知識產權的200KW的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，已經于2009年底建成太陽能蒸氣發(fā)生系統(tǒng)[8,9]。準備開始建設的太陽能發(fā)電項目有：中德合資內蒙古施德普太陽能開發(fā)有限公司完成了50MW槽式太陽能熱發(fā)電項目的可行性報告，準備投資16億元人民幣開發(fā)槽式太陽能項目；北京康拓科技開發(fā)公司依托中國空間技術研究院（五院），研制開發(fā)新型太陽能集熱產品，應用于發(fā)電及供暖領域，其中槽式太陽能熱發(fā)電項目列為中國航天科技集團的重點項目，并且獲得了國家“863”和國防科工委研發(fā)經費支持。該槽式太陽能熱發(fā)電站項目項目計劃總投資110億元，將在內蒙達旗展旦召蘇木境內建設，裝機總容量550兆瓦，建設周期5年；上海工電能源科技有限公司擬開發(fā)太陽能熱發(fā)電關鍵技術，在杭州建設槽式太陽能發(fā)電示范電站。可以看出，我國槽式太陽能技術的發(fā)展都是在最近5年才開始蓬勃發(fā)展，這主要的原因就是國家大力推行節(jié)能減排政策，把新能源放到了一個優(yōu)先發(fā)展的地位，目前新能源已經被確立為新興戰(zhàn)略性行業(yè)。
表1 三種熱發(fā)電系統(tǒng)比較
項別 槽式系統(tǒng) 碟式系統(tǒng) 塔式系統(tǒng)
規(guī)模 30 MW～320 MW 5kW～25kW 10 MW～20 MW
運行溫度／℃ 390／734 750／1382 565／1049
年容量因子 23％～50％ 25％ 20％～77％
峰值效率 20％ 24％ 23％
年凈效率 11％～16％ 12％～25％ 7％～20％
商業(yè)化情況 可商業(yè)化 試驗模型 示范
技術開發(fā)風險 低 高 中
可否儲能 有限制 蓄電池 可以
互補系統(tǒng)設計 是 是 是
成本：美元／m2 630～275 3100～320 475～200
美元／W 4.0～2.7 12.6～1.3 4.4～2.5
美元／峰瓦 4.0～1.3 12.6一1.1 2.4～0.9
表1是對三種熱發(fā)電系統(tǒng)進行的比較，從中可以看出：塔式效率高，槽式成本低，碟式單機可標準化生產。3種方式各自優(yōu)勢明顯．同時缺點也很明顯。塔式一次性投入大，槽式相對塔式和碟式效率較低，碟式單機規(guī)模很難做大。目前來說，塔式太陽能熱發(fā)電技術尚處于研究、開發(fā)、示范階段；碟式太陽能熱發(fā)電技術在美國、以色列等國家處于準商業(yè)化階段；槽式太陽能熱發(fā)電技術是最成熟的商業(yè)化技術。
三、太陽能熱發(fā)電發(fā)展障礙與展望
太陽能熱發(fā)電在商業(yè)上沒有得到大規(guī)模應用，根本原因是目前太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電成本高，是常規(guī)能源發(fā)電成本的2～3倍。造成太陽能熱發(fā)電成本高的主要原因有以下三個方面：第一太陽能能流密度低，需要大面積的光學反射裝置和昂貴的接收裝置，將太陽能直接轉換為熱能這一過程的投資成本占整個電站投資的一半以上，目前這些轉換裝置還沒有大規(guī)模生產，制造和安裝成本較高，增加了太陽能熱發(fā)電的技術和經濟風險；第二太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率低，年太陽能凈發(fā)電效率不超過15％，在相同的裝機容量下，較低的發(fā)電效率需要更多的聚光集熱裝置，增加了投資成本，并且目前還缺乏這類電站的運行經（未完，下一頁）
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