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1、太阳能热发电系列文章_4_太阳能热发电技术现状与前景（材料） 本文由czxingcici贡献 pdf文档可能在WAP端阅读体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 太阳能热发电系列文章( 4) 太阳能热发电技术现状与前景 张文进 一 简介 聚光类太阳能热发电( 以下称太阳能热发电) , 即利用聚光集热器将太阳辐射能转换成热能并通 过 热 力 循 环 持 续 发 电 的 技 术 .世 纪 80 年 代 以 来 , 20 美, 德, 俄 , , 等 国 相 继 建 立 起 不 同 形 式 以, 意, 澳 西 的示范装置, 有力地促进了太阳能 热发电技术的发展.美国 Sunlab 联
2、 合试验室的探讨表明, 到 2022 年前 后, 太阳能热发电成本约为 5 美分 / 100 米 孙利国 刘晓晖 徐 宁 王 军 璃厚度等方面不断优化, 以最大限度降低整机重量.( 2) 极轴跟踪技术, 充分考虑方位角和高度角的 影响, 聚光集热器阵列由原来的南北向水平放置改 为南北向的倾斜轴( 倾斜角度与纬度有关) , 从而更 有效地接收太阳辐射能. kWh, 从而可能成为实现大功率发 电, 替代常规能源的最经济手段之 一.世界现有的太阳能热发电系 统大致有: 塔式系统, 式系统和 槽 碟式系统三类 , 其中槽式系统在 20 世纪 90 年头初期实现了商业化, 其 他两种目前处于商业化示范阶
3、段, 有巨大的应用前景.二 国外热发电技术与成本 活性 连接 中心油管和 温度传感器 汲取管 ( 集热单元) 镜面板 汲取管 ( 集热单元) 镜面板 V型构架 本地限制器 驱动塔桩 中间塔桩 液压驱 动系统 图1 钢结构 LUZ1-3 型聚光器 槽式抛物面反光器 汲取管 ( 一) 槽式系统 1.技术发展 美国 LUZ公司在已经建成 9 座槽式太阳能 热 发 电站的基础上, 对系统中的组件不断进行技术改 进, 在欧洲的西班牙热发电研发中心 PSA进行试验, 主要表现在几方面: ( 1) 先进的聚光器, 结构形式由轴式单元( 图 1 ) 发展为衍架式单元( Eurotrough ) , 如图2 所
4、示.聚光器 单列长度由100m增长为150m, 这样一套驱动机构可 以带动更长的聚光器阵列; 此外, 在聚光镜材料, 玻 图2 Eur otr ough 型聚光器 23 2006 年 第 4 期 ( 3) 高性能的高温真空管接收器.高温真空管接 收器是整个系统的核心部件, 由以色列 Solel 公司( 前 身为 LUZ公司) 供应.国 Schott 公 司 对 高 温 真 空 管 德 作了改进: 一是为防止两端温度过高影响封接质量, 在局部增加了太阳辐射反射圈; 二是力求最大限度 削减遮光面积, 使真空管有效利用长度大于 96% ; 三 是调整相关玻璃材料配方, 使可伐与玻璃管封接得 更好.两
5、者性能数据比较见表1 . 表1 项目 以色列 Solel 1.技术发展 定日镜是塔式系统中投资最大的部件, 国际上 在其光学性能, 结构, 限制方式及制造成本等方面不 断投入重要力气进行探讨.以单块定日镜面积为例, 当时美国 Solar One 电站采纳的定日镜面积为 40m2, 已经相当大了.现在单块定日镜的面积则更大, 美国 先进的热系统面积为150m2, 科学应用国际公司的定 日镜为 170m2, 德国 Steinmuller 的 定 日 镜 150m2, 西 班 牙 GM- 100 采 用 100m2 的 定 日 镜 德国 Schott 等 .图3为 两 种 定 日 镜 的 典 型 结
6、 构, 图 4 为 200m2定日镜设计概念 图. 外观图 接收器是系统的核心部件, 其功能是将太阳能转化为工作流 体的热能, 其设计主要取决于流 玻管透光率 0.96 ( 外层玻管镀减反射薄膜) 汲取率 0.96 放射率 0.19 ( 350) 真空度 0.013Pa 0.96 ( 外层玻管镀减反射薄膜) 0.95 0.14 ( 400) ( 4 ) DSG技术是指干脆用水作为介质的新型槽 式发电技术.利用这一技术可以取代大量的换热器, 进而实现简化系统, 提高效率, 降低成本的目的.目 前过热蒸汽的工作参数已经达到 400, 10Mpa.( 5) 牢靠性技术探讨, 运动中的高温真空接收器
7、在聚光器阵列两端与布置在地面上不动的导热油管 路之间存在一个重要的活动密封连接问题, 现在一 般设计为球型关节, 这一改进, 须要综合考虑温度, 压力, 密封等相关因素. 站和Solar Two电站采纳的是外露式接收器; 德国西 班牙合作项目 Phoebus 采纳的是空腔式接收器, 其中 的吸热材料为金属丝网, 泡沫陶瓷等; 也有采纳三只 承压空腔式接收器串连然后与 250kW燃气轮机结合 的技术方案. 2.现有项目 2.现有项目 由于槽式太阳能热发电技术相对成熟, 所以在 世界得到广泛地推广应用, 这类电站分布于阿尔及 利亚, 澳大利亚, 埃及, 印度, 伊朗, 意大利, 摩洛哥, 墨西哥,
8、 西班牙, 美国等太阳能资源丰富的国家. 图3 两种典型定日镜结构 塔式系统技术正处于商业化示范期, 西班牙有 两个项目, 分别是( 1 ) PS10 项目: 11MWe , 饱和蒸汽, 3.项目投资与发电成本 据世界银行报告, 假如槽式电站功率规模在 30 200MWe, 采 用 朗 肯 循 环 , 投 资 的 近 期 目 标 是 采 3500 2440 欧元 /kWe; 假如规 模 在 130MWe, 用 混 合太阳能联合循环 ( ISCC) , 则近期的投资目标是 发电成本的目标是近期: 朗肯 循 环 1080 欧元 /kWe.7 欧分 /kWh; 中期: 并网 ISCC, 6 欧分 /
9、kWh; 远期: 10 由此可见, 槽式太阳能发电技术已经取 5欧分 /kWh. 得了突飞猛进的成果.( 二) 塔式系统 24 2006 年 第 4 期 75000m2定日镜, 蓄热 3h; ( 2) SolarTres 项目: 15MWe, 熔盐接收器, 蓄热16h , 可24h 连续运行. 图4 200m 2定日镜设计概念图 南非目前正在评估100MWe 熔 盐 技 术 塔 式 系 统 商业化项目的可行性. 10000 14000 欧 元 /kWe; 年 产 100 套 时 , 可 降 低 为 7100 欧元 /kWe; 发电成本的近期目标低于 15 欧分 / kWh, 中远期则更低. 欧
10、洲 Eurodish 系统的成本目标更乐观.年产 100 套时, 为 7100 欧元 /kWe ; 年产 1000 套时, 降到 3700 欧 元 /kWe; 年产 3000 套时, 为 2400 欧元 /kWe , 年产 3.项目投资与发电成本 PS10项目的投资约为 2700 欧元 /kWe, 发电成本 估 测 为 20 欧 分 /kWh; SolarTres 项 目 总 投 资 约 14 8400万欧元, 每年运行费用200万欧元. 据世界银行报告, 在每年太阳直射幅照度 DNI 为 2700kWh /m 条件下, 中期发电成本为 7 欧 分 / 8 2 10000套时, 仅1600欧元
11、 /kWe. 三 国内热发电技术现状 目前国内热发电技术探讨成果有: 中科院电工 所的定日镜, 碟式聚光器, 槽式聚光器等; 中国科技 高校的新型定日镜以及槽式聚光器, 接收器等; 河海 高校的系统整体限制; 南京航空航天高校的小型碟 式系统和南京工业高校的热管技术以及南京春辉公 司的各类聚光集热部件,系统整体技术以及相关工 程建设等.国内首座70kWe 塔式系统已于 2005 年 10 月底成 功投入并网发电.四 太阳能热发电前景 太阳能热发电, 不耗用化石能源, 无任何污染排 放, 是清洁的发电技术.20 世纪80 年头初探讨试验 自 胜利以后, 始终在不断完善和发展中, 其中槽式系统 已
12、经成为世界范围内推动商业化应用的突破口和重 点; 塔式和碟式系统尚处于商业化试验阶段.专家预 测, 2022 年前后, 太阳能热发电系统将在发达国家实 现商业化, 并逐步向发展中国家扩展.在我国, 随着 可再生能源法 的出台, 京都议 定书的签署, 随着我国能源形势和生态环境的发 展, 太阳能热发电作为一种更适合于大规模电力供 应的补充方式, 将会受到越来越多的重视, 也必定会 得到更大的发展. 作者单位: 南京春辉科技实业有限公司 河海高校 kWh ( 100MWe, 蓄 热 ) , 远 期 成 本 为 5 欧 分 /kWh ( 200MWe, 蓄热) .( 三) 碟式系统 1.技术发展 碟
13、式系统因为体积小, 效率高, 投资少, 安装方 便, 具有比较大的发展潜力, 主要适合分布式应用.特 别是碟式斯特林系统, 由于较高的工作温度可以获得 较高的转化效率, 所以发展潜力很大, 备受关注, 目前 一般旋转抛 该系统太阳能转化电能效率达到了30%.物面反射镜直径为5 , 系统功率5 15m 50kWe.在过去的十年里, 由多家公司研制的功率范围 在7 25kWe的系统样机已在美国胜利运行.由欧洲支持的新 Eurodish 项目将会进一步促进 该技术发展; 同时, 美国的两个工业团队斯特林能源 系统公司, 科学应用国际公司已经安装了多台其次 代 25kWe 斯特林系统样机, 用于进一步
14、测试评价, WG Aociates 研 发 的 第 一 台 无 人 值 守 远 程 操 作 的 9 10kWe碟式斯特林系统样机也已起先示范运行.2.现有项目 2002 年, 美国能源部在内华达实施 1MWe 的碟 式系统; 2004 年, 美国 SES公司在 Sandia 国家试验室 建立出 5 套 25kWe 碟式斯特林系统; 2005 年 8 月, SES 公司实施由 40 套 25kWe 系统组成的 1MW碟式项目, 并宣布与南加爱迪生电力公司签署了 850MW的 PPA 电力购买协议.由德国研发的6套9 10kWe处于商业化前夕的碟 式斯特林系统在西班牙PSA获得示范, 累计运行纪录
15、 达3万小时.为进一步降低系统成本, 德国环境部资助 的6台新碟式斯特林系统发展安排已由SBP公司执行. 3.项目投资与发电成本 1999年美国电力供应探讨报告认为, 只有当碟 式斯特林系统成本在 2000 1200 美元 /kWe 时才会产 生巨大市场.目 前 , 单 套9 10kWe 碟 式 斯 特 林 总 成 本 为 发展经济 爱护生态 (篆刻: 黄军 ) 25 2006 年 第 4 期 太阳能热发电系列文章_4_太阳能热发电技术现状与前景（材料） 太阳能光伏发电论文太阳能发电论文太阳能路灯论文 太阳能光热发电 太阳能供热是最具潜力太阳能热利用技术 太阳能发电系统简介 太阳能并网发电 太阳能发电公司介绍（定稿） 风能与太阳能发电介绍 线聚焦干脆蒸汽式太阳能热发电装置投入运行 太阳能光伏发电并网申请 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页