太阳能光热发电技术的应用与发展
摘要：太阳能是一种用之不尽、取之不竭的清洁能源，在能源与环境问题日趋严峻的今天，很多国家都对太阳能发电技术进行了研究和实践，并取得了一些成果。太阳能光热发电是太阳能利用的一种有效方式，目前有槽式、碟式和塔式三种典型的太阳能光热发电方式。比之传统的火力发电方式，太阳能有其环保的优势，但是也存在一些问题需要去克服。随着人类对清洁能源的需求太阳能发电技术将会得到更加深入的发展。
1.太阳能热发电技术概述
能源与环境问题是当今世界面临的两个重要问题，随着化石能源的日趋枯竭，一次能源的利用成本也不断增加，由于大量的燃烧矿石燃料，使环境问题日益严重，温室效应、空气污染越来越引起人们的重视。近年来一些可再生能源受到了人们的推崇，为各国所重视。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能直接发电是缓解甚至解决能源问题的一种有效方式，世界各国也都在做积极的努力，已经有很多太阳能发电项目投入运行，太阳能发电技术在未来有着广阔的发展前景。
太阳能是太阳通过辐射的方式想宇宙空间释放的能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369W/ m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kW/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为
0.20kW/m2，相当于有
102000TW的能量，人类
依赖这些能量维持生存，
其中包括所有其他形式的
可再生能源（地热能资源
除外），虽然太阳能资源总
量相当于现在人类所利用
的能源的一万多倍，但太
阳能的能量密度低，而且
它因地而异，因时而变，
这是开发利用太阳能面临
的主要问题。太阳能的这图 1 世界各国太阳能发电装机容量些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
2.太阳能光热发电方式的类型和应用
作为一种广泛的清洁能源，太阳能有很多利用方式。太阳能发电、太阳能热水器、太阳能采光采暖、太阳能干燥等，其中太阳能光热发电也叫聚焦型太阳能热发电（Concentrating Solar Power，简称CSP），可以大规模集中利用太阳能的方式，是一种解决能源问题的有效途径。
太阳能热发电技术就是利用光学系统聚集太阳辐射能，用以加热工质，生产高温蒸汽。驱动汽轮机组发电，简称光热发电技术。他与光伏发电相比，具有效率高、结构紧凑、运行成本低等优点。
根据聚光方式的不同，光热发电技术可分为三种方式：塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电和碟式太阳能热发电技术。三种聚光集热方式的不同在数量上的直接体现就是聚光比的不同。聚光比即吸收体的平均能流密度和入射能流密度之比。这三种方式都可以大致地分为太阳能集热系统、热传输和交换系统、发电系统三个基本系统。但是因为他们各自聚光比不同，导致能够达到的集热温度也不同，所以三种聚光方式对应的三个组成系统也有不同程度的差异。
2.1 槽式聚光发电系统
槽式聚光是利用抛物线的光学原理，聚集太阳辐射能。抛物线纵向延伸形成的平面称为抛物面，它能将平行于自身轴线的太阳辐射汇聚到一条线（带）上，提高能量密度，易于利用。在这条太阳辐射汇集带上布置有集热管，用来吸收太阳能，并将其转化为热能。目前的集热管一般为真空式玻璃集热管。集热管由外部的玻璃管和内部的西热管构成，两管之间空隙抽真空阻止热量损失。吸热管有不锈钢制成，内部有工质流动，在不锈钢管的表面涂有黑色的吸热薄膜，薄膜对太阳光有较高的吸率，同时在红外波普段有较低的发射率，这样就能够有效地吸收太阳能。这种聚光系统还需要设置控制系统来适应太阳能光在一天中角度的变化。槽式聚光吸热系统将太阳能转化为集热管内导热流体的热能，燃后用高温工质去加热给水产生蒸汽去冲转汽轮机发电。槽式太阳能聚光系统的聚光比为20到80，以油为导热流体的聚热温度最高为300到400℃，以混合硝酸盐为导热流体最高能使集热温度达到550℃，后者对于提高发电效率而言更具有优势，但是总的发电效率还是较低。另外，为了克服太阳能在时间上分布不均的特点，还要设置蓄热系统，或者是用其他燃料作为补充调整。
从20世纪八十年代开始，世界上很多国家都开展了槽式太阳能聚光发电系统的研究和建设。表1列出了一些著名的槽式太阳能发电站。
目前，美国、以色列、澳大利亚、德国等国家是太阳能利用大国，也是槽式太阳能热发电技术强国。其中美国鲁兹LUZ公司是槽式太阳能热发电技术应用的典范，在1985~1991年间，美国在南加州先后建成9座槽式太阳能热发电站，总装机容量353.8 MW。2010年10月，美国政府批准在加利福尼亚州南部沙漠地区建设一个名为“布莱斯太阳能项目”的新能源项目,这是在美国公共土地上实施的规模最大的太阳能发电项目。“布莱斯太阳能项目”规划建设地点位于加州布莱斯地区附近的莫哈韦沙漠内,项目占地2833公顷,耗资60亿美元,建成后将拥有1 000兆瓦发电能力。预计2011年底到2012年投入发电。
表 1 国际上已投产的著名槽式太阳能发电站
地点年份装机容量（MW）热力循环
西班牙阿尔梅里亚1981 0.5 蒸汽循环
日本香川县1981 1 蒸汽循环
美国加州SEGS1985-1991 354 蒸汽循环
西班牙DISS1996-1999 2 直接产生蒸汽发电
希腊克里达1997 50 蒸汽循环
以色列2001 100 蒸汽循环
美国内达华2006 64 争气循环
和发达国家相比较，目前我国在这方面还相对落后，直到2010年初，槽式太阳能热发电系统成套设备核心技术，由北京中航通用公司与中科院工程热物理研究所、华北电力大学合作研发成功，实现了曲面聚光镜从技术到生产的完全国产化。2010年8月10日，我国首个太阳能槽式发电项目首个生产基地奠基仪式在沅陵县城郊举行。该项目突破了聚光镜片、跟踪驱动装置、线聚焦集热管3项核心技术，我国是继美国、德国、以色列之后的全部技术国产化的国家。
2.2 碟式太阳能发电系统
碟式太阳能热动力发电系
统的采用碟式聚光这种形式，
碟式聚光系统的太阳辐射反
射面布置成碟（盘）形，聚光
比可以达到3000以上，因此
能在焦点处产生很高的温度，
比其它两种热发电方式的聚
光温度都要高，运行温度能够
达到750-1500℃，因此它可以
达到最高的热机效率。
碟式太阳能发电系统包括
聚光器、接收器、热机、支架、
跟踪控制系统等主要部件。系
统工作时，从聚光器反射的太图2麦道公司开发的玻璃小镜面聚光器
阳光聚焦在接收器上，太阳能
被热机转化为热机内部工作介质的内能，使介质温度升高，即可推动热机运转，并带动发电机发电。
不同于槽式发电系统，碟式太阳能发电系统的热电转化装置主要采用斯特林机作为原动机。自由活塞斯特林机时一种活塞式外燃机，在汽缸内有一个配齐活塞和一个动力活塞。汽缸侧壁连接配齐活塞上下室的旁路，循环工质通过旁路交替运动到配气活塞的上室和下室。上室和热源交换器耦合，将吸热其的热量传递给工质，工质受热膨胀推动动力活塞做工，输出功率。下室通过中间介质回路把余热传递给回热器，工质通过旁路往复流动完成循环。斯特林热机最高的热电转换效率可达40%。
太阳能辐射随天气变化很大，所以热点转换装置发出的电力不是很稳定，不能直接提供给用户，需要经过一系列处理之后才能输出220V的工频电。和槽式太阳能发电系统一样，也需要有储能装置、蓄电池和补充能源。
与槽式太阳能聚光发电方式相比，碟式聚光发电方式还没用投入到商业应用，暂时处在示范实施阶段。国外已有多座碟式太阳能热发电站或示范系统建成并成功运行。美国、西班牙、德国等国家分别建立了从9~25 kW的发电系统并且成功运行。
我国太阳能资源丰富 ,从上世纪70年代末就已经开始对太阳能的热利用进行研究 ,但主要研究方向为太阳能供热。中国科学院电工研究所针对碟式太阳能热发电系统中的聚光器和跟踪控制系统进行了研究,并且建立了碟式太阳能热发电试验系统;中国科学院工程热物理所对用于碟式太阳能热发电系统的直接照射式接收器进行了一些模拟试验研究 ,分析了其热性能的影响因素。
总的来说碟式集热发电方式还处在初期阶段，但是因为其效率较高，所以很多国家都比较重视，积极开展相应的研究活动。
2.3 塔式太阳能发电系统
塔式太阳能发电系统由定日镜群、接收器、蓄热槽、主控系统和发电系统5个部分组成。在地面上布置大量的定日镜,一种自动跟踪太阳的球面镜群.在这一群定日镜中的适当位置建立一座高塔,高塔顶上安装接收器.各定日镜均使太阳光聚集成点状,集中射到锅炉上,使接收器的传热介质达到高温,并通过管道传到地面上的蒸汽发生器,产生高温蒸汽,由蒸汽驱动汽轮发电机组发电.
接受器是塔式太阳能发电系统的重要组成部分，根据采用的导热介质的不同，目前可以分为外部受光型和空腔型。
外部受光型接受器的一些技术类似于太阳能集热管，但是它的工作温度非常高，体积也很庞大。，这种接收器可四周受光，多用在大型太阳能系统中，其缺点是热管直接暴露而产生热量散失。能否像普通集热器那样加上玻璃外套，事实上很困难，因为接收器体积太大。
空腔型即腔体式接收器，用耐高温材料制成的空腔，空腔一面开口装有透光好、耐高温的石英玻璃，腔内壁有金属网以增大吸热与交换面积。封闭的内腔似绝对黑体，吸热性能很好，会聚的阳光透过石英玻璃窗口能在腔内产生很高温度，传热的工作介质（一般用高压空气）通过腔内被加热成1000多度的高温气体输出。
由于腔体有保温层，故热损失
小，空气价格又便宜，但空气
热容量小、导热系数低，如何
高效传热是主要的技术问题。
腔体式接收器多是只有一面
开窗的，故接受阳光的角度是
有限的，一般不超过120度。
Google投资了一个世界上最
大的塔式太阳能发电站项目。
这个太阳能塔建在美国加州
东南部的莫哈韦(Mojave)沙
漠，占地3600英亩（14.6平方
公里）。艾文帕太阳能电力采图3 美国加州南部的塔式太阳能发电站
集系统（ISEGS）将放置173000个反光镜，将阳光聚焦到一个大约137米高的太阳能塔上。这个发电厂在2010年10月开始建造，预计在2013年竣工后装机容量39.2万千瓦。
我国在太阳能塔式发电项目上也有所发展。北京延庆八达岭兴建的亚洲第一座塔式太阳能热发电站，是中科院太阳能热发电技术及系统示范项目，是国家科技部“十一五”863重点项目，于2006年立项、2008年获得发改委批准，主要目标是研究太阳能塔式热发电关键技术，建立太阳能热发电实验系统和实验平台，探索高效能、大规模、低成本商业化电站的技术途径，为我国太阳能热发电技术的研究和发展奠定基础。
2.4 三种光热发电方式的比较
表 2 三种电方式经济技太阳能光热发术性能比较
类型主要结构发电容
量/MW
聚光倍数介质温
度/℃
年发电效
率
建设造价
槽式系统集热管、
聚光器和
跟踪机构
30-320 10-100 260-400 13%左右，
管道系统
复杂，热
量损失大
代价较低，技
术最成熟，已
达到商业化应
用
碟式系统聚光器、
热接收
器、斯特
林发动机
3-25 500-1000 500-1500 30%集热器分散布
置，控制代价
相对低，但接
收器结构复
杂，造价很高
塔式系统日光发射
镜子系
统、接收
器
10-400 1000倍以上500-1000 15%以上目前成本较高
未来成本将会
降低，竞争力
很强。
槽式发电系统技术上最为成熟，且其跟踪机构比较简单，易于实现，总体成本最低，随着技术的发展，槽式发电系统的建造费用由5 976美元/kW降低到3 011美元/kW, 发电成本由26.3美分/kW·h降低到12美分/kW·h，在2020年其发电成本有望达到约4美分/kW·h，基本相当于火力发电成本。
碟式发电系统相对复杂，并且投资较高，在目前要实现大规模的商业化应用还比较难。而塔式发电系统由于技术改进，可能会大幅地降低成本，并且能够实现大规模地应用，所以发展潜力非常巨大。
3.太阳能热发电技术的发展趋势
为了应对矿石燃料日益减少带来的能源危机，减少碳排放量，保护环境，世界各国都开展了可再生能源技术的研究和应用，包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、水能、生物质能等，其中太阳能是可再生能源的重要组成部分，因其限制条件较少，易于实施应用，能够实现大容量发电等技术优势，太阳能在未来将有广阔的发展前景。国际能源署（IEA）下属的SolarPACES、欧洲太阳能热能发电协会（ESTELA）和绿色和平组织的预测认为CSP到2030年在全球能源供应份额中将占3%-3.6%，到2050年占8%-11.8%，这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW，每年新增41GW。
目前，影响太阳能热发电技术大规模应用的因素是其成本较高，这要求技术进步，包括研究新材料，新的集热系统技术等。
据美国能源部主持的研究结果表明：在大规模发电方面，塔式太阳能发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种。据预测，到2020年，其发电成本大约为每度5美分，具有很强的市场竞争力。这从上面提及的Google 2010年投巨资资的建造的塔式太阳能发电厂就可看出美国对此种发电技术的推崇。
总得来说太阳能热发电技术将会向着低成本、大规模的方向快速发展。将在人类未来的能源结构中占有举足轻重的地位。
塔式光热发电及调试浅析 发表时间：2016-11-29T14:37:25.000Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：王道金刘龙兵 [导读] 阐述了塔式太阳能涉及的系统调试内容及重点工作，最后对塔式太阳能热发电技术进行简要的总结。 （特变电工新疆新能源股份有限公司电力科学研究院乌鲁木齐 830011） 摘要：介绍塔式太阳能热发电的基本原理，系统组成及运行原理，回顾了我国太阳能的发展历程，着重阐述了塔式太阳能涉及的系统调试内容及重点工作，最后对塔式太阳能热发电技术进行简要的总结。 关键词：塔式光热发电调试熔盐 太阳能做为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，人类从未停止对其利用的探索。关于太阳能的能源利用方面，目前有两种，一种是光伏发电：利用太阳能电池板将光能转化为电能；另外一种是光热技术：利用太阳能的高温将光能转化成热能。我国太阳能光热发电正处于起步阶段。随着国家的重视与提倡，光热发电技术正以一种蓬勃的姿态展现在人们的视野之中。2016年开年，更是各类的光热展览、研讨会不断。2016年9月13日国家能源局下发了《国家能源局关于组织太阳能发电示范项目建设的通知》要求，组织专家评审确定第一批太阳能光热发电示范项目。其中塔式项目为9个，占比45%。那么塔式光热发电做为光热发电种类之一，它的发展历程如何？它是如何将太阳内转化为电能，以及与传统的燃煤发电厂相比它又是如何调试的呢？下面就围绕这两个问题简要分析一下塔式光热发电技术。 1 塔式发展历程 塔式太阳能热发电系统的设计思想是20世纪50年代由前苏联提出的。1950年，前苏联设计了世界上第一座塔式太阳能热发电站的小型实验装置，对太阳能热发电技术进行了广泛的、基础性的探索和研究。据不完全统计，1981～1991年的10间，全世界建造了兆瓦级太阳能热发电实验电站20余座，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80MW。我国2013年7月青海中控德令哈50MW塔式太阳能热发电站一期10MW工程顺利并入青海电网发电，标志着我国自主研发的太阳能光热发电技术向商业化运行迈出了坚实步伐。 2 塔式光热发电系统 塔式太阳能热发电系统它是在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定一个吸收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。即塔式太阳能热发电系统是利用众多的平面反射阵列，将太阳能辐射反射到置于高塔顶部的太阳接受器上，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电塔式太阳能光热发电是将光能转变为热能，然后再通过传统的热力循环做工发电。塔式太阳能光热发电系统主要由镜场及定日系统、吸热及热传输系统、储热系统、常规岛发电系统组成。镜场及定日系统实现对太阳的跟踪，将太阳光准确反射到吸热器上。位于塔上的集热器将镜面反射的高热流密度辐射能转换为工作流体的热能。 2.1集热系统： 集热系统包括单一的镜面、聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。 2.2热传输系统： 热传输系统主要是传输集热系统收集起来的热能。利用传热介质将热能输送给蓄热系统。传热介质多为水、导热油和熔盐。 2.3蓄热与热交换系统： 光热发电技术在蓄热与热交换系统中充分体现了对比光伏发电技术的优势。即将太阳热能储存起来。可以在夜间发电，也可以根据当地的用电负荷，适应电网调度发电。蓄热装置常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。蓄热系统中对储热介质的要求为：储能密度大，来源丰富且价格低廉，性能稳定，无腐蚀性，安全性好，传热面积大，热交换器导热性能好，储热介质具有较好的黏性。目前我国正在研究蓄热的各种新技术新材料，更有专家提出用陶瓷等价格低廉的固体蓄热，以达到降低发电成本的效果。 2.4发电系统： 用于大型太阳能光热发电系统的汽轮发电机组，由于其温度等级与火力发电系统基本相同，可选用常规的汽轮机；仍需配置相应的除盐水系统、辅机循环水系统。凝气装置目前使用的冷却方式，以空冷居多。虽然光热技术的发电系统类似于火力发电系统，但是还是有一定的区别，这样就要要求汽轮机具有频繁启停、快速启动、低负荷运行、高效性等特点。 3 塔式光热发电调试过程 与传统的火力发电厂的调试一样，塔式光热发电也是按照系统来进行分系统调试及整套启动调试： 3.1与传统电厂一样，需完成常用受电及化学制水，整个施工正常开始。 3.2镜场、定日系统的安装及自动控制的调试。镜场做为光热电厂的能源来源，在完成单一镜面安装后，需完成单一镜面的控制系统及执行机构的试运调试；在整个镜场的镜面完成安装调试后，对整个镜场的定日系统的追踪调试，及镜场自动化的调试，包括电厂启动过程镜面的投入比例、应对恶劣自然条件的自我保护、镜场的定期自检功能的测试以及后期运行的定期清理等。整个镜场的调试目前都是由控制厂家完成。 3.3热传输系统，目前分为单一回路和两回路热传输系统。 3.3.1单一回路以水工质为例，水工质塔式热发电技术通过给水泵将给水送至塔顶的吸热器上，在吸热器里直接被加热蒸发产生饱和蒸汽，驱动汽轮发电机系统发电；或是在塔顶添加另一个过热蒸汽吸热器，将高压蒸汽过热后再驱动汽轮发电机系统发电。此单一回路就与传统火电系统相类似。系统在试运行前需进行相应的水冲洗及整个蒸汽管路的吹管工作，避免管路的杂质进入汽轮机对汽轮机产生损害。 3.3.2两回路热传输系统根据集热场载热传热介质不同主要分为：熔盐、压缩空气。目前多用的二元熔盐其主要成分是NaNO3和 KNO3。系统流程是290℃的冷熔盐从冷储热罐中抽出至位于塔顶的吸热器，被加热到565℃，然后借重力回到热熔盐储热罐中，再由热盐泵抽出经过蒸汽发生器系统而产生高温高压蒸汽来驱动汽轮机发电系统发电。此系统的调试关键包含熔盐泵的稳定运行、熔盐循环的低温度凝固、熔盐初次的化盐及进盐工作、熔盐罐系统的保温工作。因为熔盐一旦凝固在系统中是不可逆的，对系统是破坏性的。因此熔盐泵的稳定控制，目前一般多设计为变频控制，在上塔管路中增设类似于传统电厂的锅炉给水调节阀，通过流量严格控制集热器出口的熔盐温度。熔盐循环低温度凝固问题，根据熔盐的熔点一般在200多摄氏度左右，为避免太阳下山后吸热器及管道熔盐凝固需消耗大量能量。在日
太阳能光热发电技术研究综述 摘要：太阳能是一种清洁的可再生能源，充分利用太阳能进行发电发热是我国 能源企业正在研究和使用的有效方式，这种方式有助于提高太阳能的利用率，有 助于减少不必要的自然环境污染和破坏，有助于新能源的开拓，是我国逐步实现 节能减排的有效体现，也符合我国低碳经济的发展要求，欧美一些发达国家已经 开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术，并相继建立了不同型式的 示范装置。本文首先对太阳能光热发电系统进行了介绍，分析了国内外太阳能发 电的现状，指出了太阳能发电的技术发展趋势和研究方向。 关键词：太阳能；光热发电；发电技术 引言 目前，我国由于工业规模扩大和粗放经营导致了严重环境污染和破坏，因此 开发清洁能源是有效解决这一问题的重要途径，目前，世界各国纷纷将目光投向 太阳能的开发和应用，这也是全球经济的低碳化发展方向。太阳能作为一种清洁 的可再生能源，是未来的理想能源之一，是人类最可靠、最安全、最绿色、最持 久的替代能源。目前太阳能光伏发电被炒得如火如荼，而太阳能光热发电技术却 少为人知，在太阳能光伏发电遭遇瓶颈的今天，太阳能光热发电逐渐被人们重视 起来。 一、太阳能光热发电系统简介 1、太阳能发电系统的分类 目前，太阳能发电技术分为两种，一种是太阳能光伏发电，一种就是本文提 到的太阳能光热发电。太阳能光热发电技术又分为槽式太阳能光热发电、塔式太 阳能光热发电、碟式太阳能光热发电。目前槽式和塔式太阳能光热发电技术已经 投入使用，但是碟式发电系统还处于实验和示范状态。 2、槽式太阳能光热发电系统简介 这种太阳能光热发电系统主要是利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能产生的 热量进行发电，是一种分散型系统。这一系统的机构由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置构成。槽式抛物面将太阳光线聚集在一条线上，并 在这条线上的重要位置安装集热器，进而吸收太阳的能量，之后将众多的槽式聚 光器串联或并联形成集热器的排列结构。 一般太阳能发电系统采用的是双回路的设计，集热油的回路与动力蒸汽的回 路是分开的，通过换热器交换热量，使用导热油作为热，低温的导热油从油罐泵 进入槽式太阳能集热场，被加热到391℃，之后经过再热器、过热器、蒸发器、 预热器四个装置，将收集的能量交换给动力回路中的蒸汽，进而产生热量极高的 蒸汽，进入汽轮机中做功，然后产生电能。 如果太阳能供应不足，这时就可以利用辅助加热器，如锅炉进行加热，提高 导热油的热量，进而实现该系统的正常运行，保证该系统连续作业，持续的产生 电能。因为槽式聚光器的集热温度不高，使得槽式太阳能光热发电系统中动力系 统的热能转化为功的效率不高，一般不到40%，因此，残春依靠抛物槽式太阳能 光热发电成本较高。 3、塔式太阳能光热发电系统 塔式太阳能光热发电系统是一种集中式发电系统，主要利用定日镜将太阳光 聚焦在中心的吸热器上，太阳的辐射能量会转变为热能，之后传递给热力循环工质，驱动汽轮做功进而实现发电。这一太阳能发电系统可以分为熔盐系统、空气
传统的火力发电是通过燃烧，把化石中储存的能量，转化为热能，再转化为电能。而太阳能光热发电则是通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他工作介质，将太阳能转化为热能，然后利用与传统的热力循环一样的过程，即形成高温高压的水蒸气推动汽轮机工作，最终将热能转化成为电能，典型太阳能光热发电热力循环系统原理如图所示。 太阳能光热发电热力循环系统原理图 正是通过这样的环节，太阳能光热发电技术和传统技术顺利地集成在一起。由于火力发电技术早已非常成熟，从而降低了太阳能光热发电整体技术开发的风险。 中国产业信息网发布的《》指出：技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种，光伏发电的原理是当太阳光照射到上时，电池吸收光能，产生光生伏打效应，在电池的两端出现异号电荷积累。若引出电极并接上负载，便有功率输出。光伏发电是目前太阳能发电产业的主流技术，较为成熟，国家已明确其上网电价（不同地区在~1 元/度范围变化），发电成本也下降至元/度左右；光热发电在我国发展时间较短，在太阳能聚光方法及设备、高温传热储热、电站设计等集成以及控制方面，已经取得实质性进展，但商业化业绩较小，上网电价政策尚未落实，发电成本也较高，约为元/度左右。但太阳能光热发电与光伏发电相比具有以下优点： 1）太阳能光热发电输出电力稳定，电力具有可调节性，易于并网 目前太阳能光热发电系统可以通过增加储热单元或通过补燃或与常规火电联合运行改善出力特性。而受日光照射强度影响较大，上网后给电网带来较大压力，其发电形式独特，和传统电厂合并难度大。 通过储热改善光热发电出力特性（槽式和塔式光热发电）。白天将多余热量储存，晚间再用储存的热量释放发电，这样可以实现光热发电连续供电，保证电流稳定，避免了光伏发电与风力发电难以解决的入网调峰问题。根据不同储热模式，可不同程度提高电站利用小时数和发电量，提高电站调节性能。 通过补燃或与常规火电联合运行改善光热发电出力特性。太阳能热可利用化石燃料补燃或与常规火电联合运行，使其可以在晚上或连续阴天时持续发电，甚至可以以稳定出力承担基荷运行，从而使年发电利用得到7000 小时左右。 2）太阳能光热发电无污染 光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小，太阳能光热发电站全生命周期的CO2 排放仅为13~19g/kWh。而技术存在致命弱点为在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产过程。业内专家认为，太阳能电池在生命周期所能节约的能源与生产太阳能电池本身所要消耗的资源相比，并不经济。 和光热发电对比
太阳能光热发电几种创新型储热技术 光热电站相比光伏电站的核心优势即在于光热电站可配置储热系统，与传统的火力发电厂一样，生产出电网友好型的可调度电力，满足连续的用电需求。目前，商业化光热发电项目的储能市场仍然以二元熔盐为工质的熔盐储能技术为主流，但其凝固点过高，易冻堵管道的缺陷也饱受诟病。 2016年下半年接连发生的美国新月沙丘电站熔盐罐熔盐泄露事故以及西班牙Gemasolar光热电站熔盐热罐损毁事故，均造成了熔盐罐维修费用及售电收入方面的巨大损失，熔盐储热系统的安全性、可靠性再次受到行业关注。 那么，有没有一种更先进的储热技术，可替代传统的熔盐储热技术进而成为主流？近年来，创新型储能技术层出不穷，尽管其大多停留在实验室或小型示范阶段，在理论层面已证明了其发展潜力，但其商业化价值仍尚待发掘。 1. 挪威Energy Nest公司新型固态混凝土储能技术 挪威科技公司Energy Nest与德国Heidelberg水泥公司（德国跨国建材公司，全球四大水泥生产商之一）展开合作，耗时五年半研发出一种全新的特殊混凝土HEATCRETE储能技术。HEATCRETE混凝土经国际权威独立第三方实验室测试，具有高比热容和高热导率的特性。与之前最为先进的混凝土储能系统相比，HEATCRETE系统的导热系数提高了70%，比热容值提高了15%，这对电站的热力性能和传热介质来说意义重大。该公司表示，其HEATCRETE混凝土储能系统能使整个光
热电站的成本下降10%，针对熔盐储能系统则能节约60%的成本。HEATCRETE混凝土储能技术还能应用于风电和生产高温设备的工厂，但光热电站是该公司的主要目标市场。 2. 麻省理工学院新型液态金属储能技术 2014年9月，麻省理工学院的研究人员公开一种新型全液态金属电池储能系统。该液态金属储能系统内部没有使用任何固体材料制作，全部的储能元件也都采用融化的液体来制作。该系统造价低廉，且使用寿命较长。研究团队称该储能系统可使风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。 3. 瑞典查尔姆斯大学新型含碳化学液体高效储能 2017年3月，瑞典查尔姆斯理工大学研究者成功验证了以一种含碳化学液体作为介质，来高效存储太阳能的新型储能技术的可行性。通过这种化学液体，能够实现能量的自由传输以及随时释放。值得一提的是，该化学液体释放能量时，几乎可以实现能量的零损耗。研究小组将这个过程叫做“分子式太阳能储热系统”。目前，此项新技术已成功登上《能源与环境科学》（英国皇家化学院发行的学术期刊）的封面。
太阳能光热发电技术的应用与发展 摘要：太阳能是一种用之不尽、取之不竭的清洁能源，在能源与环境问题日趋严峻的今天，很多国家都对太阳能发电技术进行了研究和实践，并取得了一些成果。太阳能光热发电是太阳能利用的一种有效方式，目前有槽式、碟式和塔式三种典型的太阳能光热发电方式。比之传统的火力发电方式，太阳能有其环保的优势，但是也存在一些问题需要去克服。随着人类对清洁能源的需求太阳能发电技术将会得到更加深入的发展。 1.太阳能热发电技术概述 能源与环境问题是当今世界面临的两个重要问题，随着化石能源的日趋枯竭，一次能源的利用成本也不断增加，由于大量的燃烧矿石燃料，使环境问题日益严重，温室效应、空气污染越来越引起人们的重视。近年来一些可再生能源受到了人们的推崇，为各国所重视。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能直接发电是缓解甚至解决能源问题的一种有效方式，世界各国也都在做积极的努力，已经有很多太阳能发电项目投入运行，太阳能发电技术在未来有着广阔的发展前景。 太阳能是太阳通过辐射的方式想宇宙空间释放的能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369W/ m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kW/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为 0.20kW/m2，相当于有 102000TW的能量，人类 依赖这些能量维持生存， 其中包括所有其他形式的 可再生能源（地热能资源 除外），虽然太阳能资源总 量相当于现在人类所利用 的能源的一万多倍，但太 阳能的能量密度低，而且 它因地而异，因时而变， 这是开发利用太阳能面临 的主要问题。太阳能的这图 1 世界各国太阳能发电装机容量些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
太阳能光热发电的技术优势 具体来说，太阳能光热发电的优势表现在以下几个方面： 优势一：电能质量优良，可直接无障碍并网。 太阳能光热发电与常规化石能源在热力发电上原理相同，都是通过Rankine 循环、Brayton循环或Stirling 循环将热能转换为电能，直接输出交流电，不必像光伏或风电一样还需要逆变器转换，电量传输技术相对较为成熟，稳定性高，因此更方便与目前国内的电网对接，且电力品质好。 优势二：可储能，可调峰，实现连续发电。 电网的负荷曲线形状在白天与太阳能发电自然曲线相似，上午负荷随时间上升，下午随时间下降，因此太阳能发电是天然的电网调峰负荷，可根据电网白天和晚上的最大负荷差确定负荷比例，一般可占10-20%的比例； 受益于热能的易储存性，所有太阳能光热发电电站都有一定程度的调峰、调度能力，即通过热的转换实现发电的缓冲和平滑，并可应对太阳能短暂的不稳定状况； 储能是可再生能源发展的一大瓶颈，实践证明储热的效率和经济性显著优于储电和抽水蓄能。配备专门蓄热装置的太阳能光热发电电站，不仅在启动时和少云到多云状态时可以补充能量，保证机组的稳定运行，甚至可以实现日落后24 小时不间断发电，同时可根据负载、电网需求进行电力调峰、调度。
优势三：规模效应下成本优势突出。 因热电转换环节与火电相同，太阳能光热发电也与火电同样具备显著的规模效应，优于风电和光伏等。随着技术进步和产业规模扩大，太阳能光热发电的成本将很快接近甚至低于传统化石能源发电成本。 优势四：清洁无污染，助力碳减排。 光伏尽管是清洁发电，但硅片生产环节却高耗能高污染，而太阳能光热发电不需要提炼重金属、稀有金属和硅，生产与发电环节均无污染，是真正的清洁能源。 据测算在整个生命周期中，太阳能光热发电的碳排放量仅为19g/kWh，而传统火电则高达270g/kWh。 光伏取用的太阳能尽管是可再生，但光伏电池材料是硅，电池寿命有限，对硅片及稀有金属消耗量大，而太阳能光热发电的材料更为普遍且廉价，如导热材料等可以循环使用。 太阳能光热发电对传统能源的逐步替代可大幅降低碳排放。每平方米聚光器表面吸收的热量，可以避免200-300kg二氧化碳排放。在光照条件符合的区域，利用光热发电技术，1km2的土地每年可以产生100-130GWh 的太阳电能，相当于50MW 的常规煤炭或天然气中等负荷电站，在太阳能光热发电整个运行寿命中，产生的能量将等同于500 万桶石油。 根据世界能源理事会（World Energy Council，WEC）的测算，假设未来20 年煤炭和天然气仍然是发电的主导能源，而且天然气将逐渐替代煤炭，那么太阳能发电可实现的单位二氧化碳减排将达
太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，将光能转换成热能加以利用，目前主要应用在太阳能热水器和光热发电两大领域。中国太阳能光热产业发轫于20世纪80年代，由于当时能源紧张局面的出现，各大专院校和科研院所开始了太阳能光热利用的研究工作。随着国家“863”计划的实施，一批科研成果迅速转化成生产力，全面推动了我国太阳能光热利用的产业化进程。 目前，我国已成为世界上最大的太阳能光热应用市场，也是世界上最大的太阳能集热器制造中心。到2009年我国集热器累计推广总面积约1.45亿平方米，占世界总量的76%左右；年产量达4000多万平方米，接近世界总产量的60%。2009年我国太阳能热水器总销售额约578.5亿元，同比增长34.5%。太阳能光热技术不仅在民用领域，还在造纸、饮料、机械、纺织、食品、养殖等工农业生产方面得到广泛应用。 我国太阳能光热产业之所以能快速发展并跃居世界第一，关键因素是掌握了核心技术。我国太阳能光热产业自有技术占95%以上，在太阳能集热、高温发电集成系统、采暖制冷、海水淡化、建筑节能、设备检测等方面，拥有国际领先的技术。 太阳能光热发电是太阳能光热技术应用的一个新领域，在光热利用产业中后来居上，发展势头十分迅猛。“十一五”期间，国家对光热发电技术研发的投资力度不断加大。从2006年到2010年，仅科技部投入光热发电的经费就超过4750万元，重点技术领域取得了突破性进展。 随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展，市场潜力巨大。 “十二五”发展规划中，首次明确提出将在未来5年内，政府直接投资4 万亿元用于新能源、节能环保技术等9大行业的发展。作为同时横跨“新能源”和“节能环保”两大产业的太阳能光热，已然成为各级政府和产业政策中的焦点。 中投顾问发布的《2010-2015年中国太阳能光热产业投资分析及前景预测报告》共八章。首先介绍了太阳能热利用的概念、利用方式、发展现状，然后详细介绍了太阳能热水器、太阳能光热发电、太阳能建筑、太阳能空调、太阳能灶、太阳能海水淡化、太阳能干燥技术的发展。随后，报告分析了太阳能光热产业重点企业的运营状况。最后，报告对太阳能热利用产业的前景趋势做出了科学的预测。您若想对太阳能光热产业有个系统的了解或者想投资太阳能光热相关产业，本报告是您不可或缺的重要工具。
太阳能光热发电技术的发展王永胜 发表时间：2017-09-07T16:04:20.560Z 来源：《电力设备管理》2017年第7期作者：王永胜 [导读] 近年来一些科学家提出光热发电技术用于煤的气化与液化，形成气体或液体燃料，进行远距离的运输。 神华国华准格尔发电有限责任公司 010300 摘要：太阳能自开始进行研究和使用以来，一直被认为是21世纪最环保和利用效率高的新能源发电技术，其是一种可以再生的光发电技术，能够最大程度的将太阳能转化为电能，且其在进行实际发电技术应用时，也非常的环保和便捷。随着我国对太阳能发电技术的不断研究和深入，目前在我国太阳能发电技术使用，最为成熟的发电技术主要为太阳能光伏发电技术和太阳能热发电技术两种，这两种中包含了几种使用较为广泛的太阳能发电技术，且这些太阳能发电技术在发电利用中有着较大的发展前景。 关键词：太阳能；光热发电技术；发展 1光热发电主要类型分析 1.1 槽式太阳能发电系统 所谓槽式太阳能发电系统，其全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，其主要是把若干个槽型抛物面聚光集热器实施串并联形式的排列，通过太阳能来针对热管当中的工质进行加热，使得内部生成高温蒸汽，以此来推动汽轮机发电机组来实现发电的功能。 槽式太阳能聚光系统的聚光比通常在10～100之间，其以油为导热流体（工质）的聚热温度最高能够到达400℃，而以混合硝酸盐（工质）为导热流体最高能使集热温度达到550℃，相对来说，后面这种方式的发电效率显然较高[2]。除此之外，因为太阳光照存在时间不均匀的特征，这就需要应用其他染料亦或是构建蓄热系统来进行有效的补充。 1.2 线性菲涅耳反射器系统 最近几年以来，线性菲涅耳反射器系统开始逐渐兴起，这种系统主要是从最早的槽式太阳能发电系统不断改进优化后研发的。线性菲涅耳反射聚光器主要包括跟踪装置、反射镜场以及接收器这三个部分。所谓主反射镜场，其主要是依靠若干个平面镜条共同组成的一种平面镜阵列，平面镜自身的转动轴（长轴）处在相同的平面中，通过跟踪装置的设定，使得平面镜能够绕着转动轴进行转动，达成跟随太阳转动的目标。当平面镜接受的发射光聚集在接收器的受光口以后，而接收器则主要接受主反射镜当中的反射光，通过针对吸收钢管流动工质进行加热，就能够将光热转化成热能。线性菲涅耳反射器系统主要是利用菲涅耳结构当中的聚光镜来代替传统的抛物面镜，而其结构当中的集热管也具备二次反射的作用，聚光效率能够达到常规抛物面型集热器的3倍左右，而建设费用则能够减少一半。 1.3 塔式太阳能发电系统 塔式太阳能发电系统主要包括发电系统、主控系统、蓄热槽、接收器以及定日镜群这几个结构。通过在地面上建设一定数量的定日镜（自动跟踪太阳进行转动的球面镜群），而在这个定日镜群当中选择合适的位置构建一座高塔，在高塔的定点位置建设接收器，下面的定日镜群能够让太阳光汇聚成点状，集中照射到锅炉上面，能够让接收器当中的传热介质到达对应的温度，同时利用管道传递到地面的蒸汽发生器，生成高温蒸汽，最终实现发电的目的。相较于槽式太阳能发电系统而言，塔式太阳能发电系统的聚光比要更高，一般为300～1500之间，而运行温度也达到了1000～1500℃之间。塔式太阳能发电系统当中，接收器是至关重要的部分，依照导热介质的类型，现在主要包含空腔型与外部受光型。 1.4 碟式太阳能发电系统 碟式太阳能发电系统又可以称为盘式太阳能发电系统，其属于世界上最早开发的太阳能动力系统。其主要是由若干个镜子共同组成的抛物面反射镜构成，通过接收在抛物面当中的焦点，具有非常高的聚光比，通常都能够达到3000以上，在焦点位置生成的温度非常高，通常可以达到750～1500℃之间，所以碟式太阳能发电系统具有非常高的热机效率。最近几年以来，碟式太阳能发电系统的发展主要集中在开发单位功率质量比更小的空间电源。相较于许多光伏发电系统而言，盘式太阳能热发电系统具备运行费用低、气动阻力小以及发射质量小等优势。 与槽式发电系统的区别在于，碟式太阳能发电系统当中的热点转化装置通常都是应用斯特林机来当作原动机。而斯特林机属于一种活塞式的外染机，在内部分别配有一个动力活塞与一个配气活塞。通过在气缸侧壁位置设置连接配气活塞上下室的旁路，而内部的循环工质则充分利用这个旁路来分别在配气活塞上下室进行交替式的运动。 2太阳能热发电技术 塔式太阳能热发电系统和槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统是太阳能热发电的主要技术其在进行太阳能发电运行时的主要参数如图1： 表1三种太阳能热发电系统的运行参数比较 2.1塔式太阳能热发电系统 塔式光热发电系统也称为集中式系统，其主要是通过在发电站中安装较多的太阳能反射镜，将太阳能光反射到独立进行跟踪的定日镜群中，而每天定日镜都配有自动跟踪的结构，其可以自动将太阳光反射到塔顶部的接收器中。当塔顶部的接收器接收到的聚光倍率高于1100倍后，其会将吸收到的太阳光转化为热能，并传输给塔式太阳能的热发电系统中的工质，工质经过系统的蓄热流程后会自动进入热动力机中，而膨胀做工可以则带动发电机进行工作，这使得热能在经过环节处理后转化为电能。 2.2槽式太阳能热发电系统 槽式太阳能热发电系统主要是在并联的顺序上安装多个槽式抛物面，使得其能够通过反射镜将直射的太阳集聚在聚光集热器中，而集热器在接受太阳光直射达到一定程度时，其会对集热管中的工作进行自动的加热，在加热后集热管会出现高温的情况。槽式太阳能热发电
太阳能光热发电几种创新型 储热技术简述 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
太阳能光热发电几种创新型储热技术 光热电站相比光伏电站的核心优势即在于光热电站可配置储热系统，与传统的火力发电厂一样，生产出电网友好型的可调度电力，满足连续的用电需求。目前，商业化光热发电项目的储能市场仍然以二元熔盐为工质的熔盐储能技术为主流，但其凝固点过高，易冻堵管道的缺陷也饱受诟病。 2016年下半年接连发生的美国新月沙丘电站熔盐罐熔盐泄露事故以及西班牙Gemasolar光热电站熔盐热罐损毁事故，均造成了熔盐罐维修费用及售电收入方面的巨大损失，熔盐储热系统的安全性、可靠性再次受到行业关注。 那么，有没有一种更先进的储热技术，可替代传统的熔盐储热技术进而成为主流？近年来，创新型储能技术层出不穷，尽管其大多停留在实验室或小型示范阶段，在理论层面已证明了其发展潜力，但其商业化价值仍尚待发掘。 1. 挪威Energy Nest公司新型固态混凝土储能技术 挪威科技公司Energy Nest与德国Heidelberg水泥公司（德国跨国建材公司，全球四大水泥生产商之一）展开合作，耗时五年半研发出一种全新的特殊混凝土HEATCRETE储能技术。HEATCRETE混凝土经国际权威独立第三方实验室测试，具有高比热容和高热导率的特性。与之前最为先进的混凝土储能系统相比，HEATCRETE系统的导热系数提高了70%，比热容值提高了15%，这对电站的热力性能和传热介质来说意义重大。该公司表示，其HEATCRETE混凝土储能系
统能使整个光热电站的成本下降10%，针对熔盐储能系统则能节约60%的成本。HEATCRETE混凝土储能技术还能应用于风电和生产高温设备的工厂，但光热电站是该公司的主要目标市场。 2. 麻省理工学院新型液态金属储能技术 2014年9月，麻省理工学院的研究人员公开一种新型全液态金属电池储能系统。该液态金属储能系统内部没有使用任何固体材料制作，全部的储能元件也都采用融化的液体来制作。该系统造价低廉，且使用寿命较长。研究团队称该储能系统可使风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。 3. 瑞典查尔姆斯大学新型含碳化学液体高效储能 2017年3月，瑞典查尔姆斯理工大学研究者成功验证了以一种含碳化学液体作为介质，来高效存储太阳能的新型储能技术的可行性。通过这种化学液体，能够实现能量的自由传输以及随时释放。值得一提的是，该化学液体释放能量时，几乎可以实现能量的零损耗。研究小组将这个过程叫做“分子式太阳能储热系统”。目前，此项新技术已成功登上《能源与环境科学》（英国皇家化学院发行的学术期刊）的封面。
太阳能光热的成功案例及原理 主要业务方向：太阳能光伏发电、太阳能热水工程的epc总包项目实施，包括工程设计、物资采购、设备安装调试、后期运营维护；光伏光热智能化控制系统的研发、应用；冶金钢铁、物流行业的工业化、信息化、智能化系统集成开发应用。
方案---北京研博新创科技发展有限公司为河北省某市一中安装太阳能热水器 ?项目概况： ?某市第一中学坐落于广袤的华北平原东部，该太阳能项目旨在为全校学生解决洗浴问题，采用太阳能+空气源热泵联合供热水。既满足学校用水需求，又响应国家所倡导的绿色环保政策的号召。 ?在某市第一中学太阳能项目中，采用的是集中集热集中储热的模式，在学校太阳能案例中属于很典型的一种。二、项目介绍 ?某市地处中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候，四季分明。夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春季干旱多风沙，秋季秋高气爽，冷热适宜。 ?1、用水情况： ?某市第一中学是寄宿制学校，学生集中在宿舍洗浴间洗浴。故分别在南北宿舍楼各安装一套15T太阳能热水系统，以满足全校学生洗浴用热水。本系统按春、夏、秋、冬四季均使用太阳能系统洗浴进行设计，用水方式为全时供水。 ?2、项目建设内容： ?①太阳能热水系统安装集热器：南楼宿舍楼集热器数量为32套，总计真空管1920支，集热面积198.4平方米；北楼宿舍楼集热器数量为32套，总计真空管1920支，集热面积198.4平方米。 ?整套太阳能热水系统共计真空管3840支，总计集热面积396.8平方米。 ?③安装空气源热泵：TFS-SKR840D型空气源热泵4台。 ?④安装水泵：水泵共计32台。其中热水系统8台。 ?⑥安装水箱：容积15m3不锈钢储热水箱2台，尺寸：2.5m*3m *2m； ?容积0.5T圆形不锈钢水箱8台，尺寸：890mm（直径）*1550mm（高度），容积1m3圆形不锈钢储热水箱4台，尺寸：870mm*1800mm。 ?⑦安装归丽晶除垢器：日处理水16吨2台，日处理水1吨4台 ?1、控制系统 ?控制系统根据某市第一中学用水特点及要求，本项目太阳能控制系统具有以下特点： ?(1)控制系统采用可编程智能控制、液晶屏显示，以实现系统全自动、智能化控制(太阳能定温放水、自动补水功能、温控自动防冻、系统安全运行自动保护、辅助加热系统的自动运行等)，无需专人管理，保证控制系统稳定、可靠地运行；液晶屏显示界面友好，参数设置、修改方便，各种运行参数显示一目了然。三(2)控制程序将温度、水位、时间、流量等参数巧妙融合，实现充分和优先利用太阳能，将太阳能与辅助加热系统完美结合，最大限度地减少辅助加热系统的运行时间，降低电能的消耗。(3)控制系统设有应急手动功能，保证在控制系统出现问题时，能实现手动控制，系统在应急状态下能正常运行，保证学生的正常洗浴。 ?(4)控制系统具有断电记忆功能，有记忆控制系统的设置数据和系统运行的各种参数，保证数据不丢失。 ?(5)系统具有很强的抗干扰性和屏蔽性能，不因其他系统的信号干扰本系统的正常工作，或本系统的信号干扰其它系统的正常工作。 ?(6)系统故障自诊断功能：能随时反应系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障诊断。 ?(7)系统管理功能：为确保系统的正常运行，设置管理员登陆密码，需输入密码才能进入界面进行操作设备。 ?2、太阳能集热器 ?太阳能集热器是太阳能热水系统的核心元件，其性能的好坏直接决定了系统能否取得应有的效果。 本项目太阳能热水系统中真空管采用三靶镀膜技术和旋转磁扫描结构，加入稀有金属成分，改善镀膜层分子结构，真空管(真空度高达5×10-3Pa)，对阳光有很高的吸收率(a＞96%)和极低的热发射率(β＜4%)，具有集热效率高、热损小、耐高温(空晒温度高达330度)、抗高寒(-40度)等特点，从而减少了真空管由于长期空晒而造成的膜层老化、变色、性能衰减等问题，使用寿命长。采用了三高全玻
对我国开发太阳能光热电站的几点思考 Some suggestions on development concentrating solar power in China 李洪川 （黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁810003） 摘要：太阳能光热发电技术是利用太阳的法向直接辐射，采用聚光技术将太阳光的热量聚焦以加热传热介质，传热介质将水加热为高温、高压蒸汽，再推动汽轮发电机组发电，同时可以配置储热系统，可实现在没有太阳光照的情况下连续发电。结合我国实际，从电网接入适应性、光热资源、植被改善、清洁环保几方面分析了光热发电的优势。并针对目前主流的塔式和槽式光热发电技术，从我国地理环境、光资源、机组冷却方式等方面分析了存在的风险和困难，对我国光热发电的开发建设提出了部分建议。 关键词：中国；光热发电；开发；建议 Abstract：Concentrating solar power technology is making use of the solar direct normal irradiance to heating heat－transfer medium by focusing the heat of the sunlight with light－gathering technologies．Heat transfer me-dium will heat water to steam with high temperature and pressure to drive a Steam Turbine Generator Unit to generate electricity and be deployed with heat storage system to make it continuously generate electricity without sunlight．Combing with the Chinese practical situation，it analyses the advantages of Solar－thermal power gen-eration from several aspects including adaptation of the power grid accessing，solar resources，vegetation im-provement，clean and environment protection．And contraposing the mainstream tower and parabolic trough So-lar－thermal Power Generation Technology，it analyses the risks and difficulties from four aspects including na-tional geographical environment，light resources，set cooling mode and puts forward some suggestions on the development and construction of concentrating solar power in China． Key words：China；concentrating solar power；development；suggestions 中图分类号：TM615文献标识码：B文章编号：1674－8069（2017）01－057－02 1光热发电简介 太阳能光热发电技术的原理是利用太阳的法向直接辐射DNI（Direct Normal Irradiation），采用聚光技术将太阳光聚焦在接收器上，加热接收器中的传热介质，通过高温的传热介质在蒸发器和过热器中使水转变为高温、高压蒸汽，再推动汽轮发电机组发电。由于太阳能光热发电可配置储能系统，在没有太阳光照的情况下，仍然可以发电。当太阳辐射存在时，汽轮发电机组发电的同时，机组配置的储热系统进行储热；当太阳辐射缺失时，汽轮发电机组利用储热系统的放热带负荷发电，储能系统的容量足够的话，完全可以实现24h连续发电，这也是光热发电的最重要价值。 光热发电目前有四种技术路线：槽式，塔式，菲涅尔式，碟式。目前技术相对成熟并开始商业化推广的主要是槽式和塔式；线性菲涅尔式和碟式斯特林式由于技术成熟度的原因，目前还较少商业化的开发。截至2015年底，全球光热发电装机规模已经达到4．94GW，其中槽式占比约为80%，塔式约为13%，其余为菲涅尔式和碟式。 2光热发电的优势和有利条件 2．1光热发电可稳定发电并满足调度要求 光热发电机组通过配置储热系统并增大集热系统的容量，可以实现连续稳定发电。另外，光热发电站的电网调度特性与传统火电厂基本相同，无扰动冲击和容量限制，可快速的调节汽轮发电机组的出力，参与电网一次调频和二次调频；电网接入简单可靠，可以替代燃煤机组调节电力系统中风电场造成的发电出力与用电负荷的不平衡，实现太阳能发电和风力发电的稳定外送；同时，光热发电站稳定的电力输出和良好的调节性能，可使输电线路保持较高的输电功率，提高全年的输电量，降低单位电量的输 75
槽式太阳能光热发电技术 槽式聚光是利用抛物线的光学原理，聚集太阳辐射能。抛物线纵向延伸形成的平面称为抛物面，它能将平行于自身轴线的太阳辐射汇聚到一条线（带）上，提高能量密度，易于利用。在这条太阳辐射汇集带上布置有集热管，用来吸收太阳能，并将其转化为热能。 图1太阳能光热槽式发电站鸟瞰图 目前的集热管一般为真空式玻璃集热管。集热管由外部的玻璃管和内部的西热管构成，两管之间空隙抽真空阻止热量损失。 吸热管有不锈钢制成，内部有工质流动，在不锈钢管的表面涂有黑色的吸热薄膜，薄膜对太阳光有较高的吸率，同时在红外波普段有较低的发射率，这样就能够有效地吸收太阳能。 这种聚光系统还需要设置控制系统来适应太阳能光在一天中角
度的变化。 图2槽式太阳能光热发反向镜 槽式聚光吸热系统将太阳能转化为集热管内导热流体的热能，燃后用高温工质去加热给水产生蒸汽去冲转汽轮机发电。 槽式太阳能聚光系统的聚光比为20到80，以油为导热流体的聚热温度最高为300到400℃，以混合硝酸盐为导热流体最高能使集热温度达到550℃，后者对于提高发电效率而言更具有优势，但是总的发电效率还是较低。 另外，为了克服太阳能在时间上分布不均的特点，还要设置蓄热系统，或者是用其他燃料作为补充调整。
图3槽式太阳能光热发电原理示意图 要提高槽式太阳能光热发电系统的效率与正常运行，涉及到两个方面的控制问题，一个是自动跟踪装置，要求使得槽式聚光器时刻对准太阳，以保证从源头上最大限度的吸收太阳能，据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%。 另外一个是要控制传热液体回路的温度与压力，满足汽轮机的要求实现系统的正常发电。针对这两个控制问题，国内外学者都展开了研究，取得了一定的研究进展。
塔式光热发电技术介绍 太阳能热发电是利用聚光太阳能集热器把太阳能辐射能聚集起来，加热工质推动原动机发电的一项太阳能利用技术。按太阳能采集方式不同，主要分为塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式四种。其中，塔式太阳能光热发电以其在规模化、光电转化效率以及投资成本等多方面具有槽式、蝶式以及线性菲涅耳式等难以媲美的综合优势，而具有更好的发展前景，目前各国都越来越关注塔式光热发电技术的发展和研究。 一、塔式光热发电技术介绍 1．基本原理 塔式系统主要由多台定日镜组成定日镜场，将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的高温接收器上，转换成热能后，传给工质升温，经过蓄热器，再输入热力发动机，驱动发电机发电。塔式光热发电系统由聚光子系统，集热子系统，发电子系统，蓄热子系统，辅助能源子系统五个子系统组成。其中，聚光子系统与集热子系统为其组成核心技术。 2．塔式光热发电的优势 由于槽式聚光器的几何聚光比低及集热温度不高，使得抛物槽式太阳能光热发电系统中动力子系统的热转功效率偏低，通常在35％左右。因此，单纯的抛物槽式太阳能光热发电系统在进一步提高热效率、降低发电成本方面的难度较大；线性菲涅尔式太阳能热发电系统效率不高；碟式太阳能热发电系统单机规模受到限制，造价昂贵。与另外三种光热发电方式相比，塔式塔式太阳能热发电系统可通过熔盐储热，且具有聚光比和工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点，可实现高精度、大容量、连续发电，是最为理想的发电方式。 二、太阳能光热发电发展现状 日前，全世界已建成十余个塔式太阳能光热发电试验示范电站。代表性的塔式光热电站有美国的Ivanpah电站，西班牙的PS10、PS20以及Gema Solar电站、2016年2月刚投入运营的南非Khi Solar One塔式电站、新月沙丘电站。我国
Sustainable Development 可持续发展, 2019, 9(4), 789-795 Published Online October 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/4f428199.html,/journal/sd https://https://www.doczj.com/doc/4f428199.html,/10.12677/sd.2019.94094 Research Progress of Tower Solar Thermal Power Station Xiaopeng Gao Xiamen University Malaysia, Kuala Lumpur Malaysia Received: Oct. 8th, 2019; accepted: Oct. 23rd, 2019; published: Oct. 30th, 2019 Abstract This paper summarized the research progress of heliostats, heat sinks, supercritical CO2 Braden cycle tower photothermal power generation systems and tower solar-assisted coal-fired power generation systems, and analyzed the economics of tower solar thermal power generation tech-nology. The tower, trough, linear Fresnel, and dish-type, four solar thermal power stations were compared. Finally the feasibility of constructing a large-scale solar thermal power station in the northwest region was explored, and it was concluded that the tower solar thermal power station can sustain large-scale power generation continuously, but the improvement of its photoelectric efficiency and the feasibility of actual construction should be further developed in the future re-search. Keywords Tower, Solar Energy, Solar Thermal Power Generation, Efficiency, Cost 塔式太阳能光热电站的研究进展 高晓鹏 厦门大学马来西亚分校，马来西亚吉隆坡 收稿日期：2019年10月8日；录用日期：2019年10月23日；发布日期：2019年10月30日 摘要 本文全面阐述了定日镜、吸热器、超临界CO2布雷登循环塔式光热发电系统和塔式太阳能辅助燃煤发电系统技术的研究进展情况，剖析了塔式太阳能热发电技术的经济性，对比了塔式、槽式、线性菲涅尔式、