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聚光型太阳能热发电系统是利用聚焦型太阳能集热器把太阳能辐射能转变成热能,然后通过汽轮机、发电机来发电。根据聚焦的形式不同,聚光型太阳能集热发电系统主要有塔式、槽式和碟式。
塔式太阳能热发电系统(SPT)是将集热器置于接收塔的顶部,许多面定日镜根据集热器类型排列在接收塔的四周或一侧,这些定目镜自动跟踪太阳,使反射光能够精确地投射到集热器的窗口内。投射到集热器的阳光被吸收转变成热能后,便加热盘管内流动的介质产生蒸汽,蒸汽温度一般会达到650℃,其中一部分用来带动汽轮机组发电,另一部分热量则被储存在蓄热器里,以备没有阳光时发电用。
槽式太阳能热发电系统是一种中温热力发电系统。其结构紧凑,太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式系统要小30%~50%。槽形抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多,容易实现标准化,适合批量生产。用于聚焦太阳光的抛物面聚光器加工简单,制造成本较低,抛物面场每平方米阳光通径面积仅需11kg~18kg玻璃,耗材最少。
碟式太阳能热发电装置包括碟式聚光集热系统和热电转换系统,主要由碟式聚光镜、吸热器、热机及辅助设备组成。现代碟式太阳能热发电技术在20世纪70年代末由瑞典USAB等发起研究。
三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。三种系统均可单独使用太阳能运行,安装成燃料混合(如与天然气、生物质气等)互补系统是其突出的优点,其性能比较如表1所示。
表1三种太阳能热发电系统性能比较
槽式系统 | 塔式系统 | 碟式系统 | |
规模 | 30-320兆瓦 | 10-20兆瓦 | 5-25兆瓦 |
运行温度(℃) | 390/734 | 565/1049 | 750/1382 |
年容量因子 | 23%-50% | 20%-77% | 25% |
峰值效率 | 20% | 23% | 24% |
年净效率 | 11%-16% | 7%-20% | 12%-25% |
可否储能 | 有限制 | 可以 | 蓄电池 |
互补系统设计 | 可以 | 可以 | 可以 |
美元/平方米 | 630~275 | 475~200 | 3.100~320 |
美元/瓦 | 4.0~2.7 | 4.4~2.5 | 12.6~1.3 |
美元/峰瓦 | 4.0~1.3 | 2.4~0.9 | 12.6~1.1 |
就几种形式的太阳热发电系统相比较而言,槽式热发电系统是最成熟,也是达到商业化发展的技术,塔式热发电系统的成熟度目前不如抛物面槽式热发电系统,而配以斯特林发电机的抛物面盘式热发电系统虽然有比较优良的性能指标,但目前主要还是用于边远地区的小型独立供电,大规模应用成熟度则稍逊一筹。应该指出,槽式、塔式和盘式太阳能热发电技术同样受到世界各国的重视,并正在积极开展工作。
一般来说,太阳能热发电形式有槽式,塔式,碟式三种系统
槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统,是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,加热工质,产生高温蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。国内槽式太阳能热发电技术现状20世纪70年代,在槽式太阳能热发电技术方面,中科院和中国科技大学曾做过单元性试验研究。进入21世纪,联合攻关队伍,在太阳能热发电领域的太阳光方位传感器、自动跟踪系统、槽式抛物面反射镜、槽式太阳能接收器方面取得了突破性进展。目前正着手开展完全拥有自主知识产权的100kW槽式太阳能热发电试验装置。2009年华园新能源应用技术研究所与中科院电工所、清华大学等科研单位联手研制开发的太阳能中高温热利用系统,设备结构简单、而且安装方便,整体使用寿命可达20年。由于反射镜是固定在地上的,所以不仅能更有效地抵御风雨的侵蚀破坏,而且还大大降低了反射镜支架的造价。更为重要的是,该设备技术突破了以往一套控制装置只能控制一面反射镜的限制。我们采用菲涅尔凸透镜技术可以对数百面反射镜进行同时跟踪,将数百或数千平方米的阳光聚焦到光能转换部件上(聚光度约50倍,可以产生三、四百度的高温),采用菲涅尔线焦透镜系统,改变了以往整个工程造价大部分为跟踪控制系统成本的局面,使其在整个工程造价中只占很小的一部分。同时对集热核心部件镜面反射材料,以及太阳能中高温直通管采取国产化市场化生产,降低了成本,并且在运输安装费用上降低大量费用。这两项突破彻底克服了长期制约太阳能在中高温领域内大规模应用的技术障碍,为实现太阳能中高温设备制造标准化和产业化规模化运作开辟了广阔的道路。华园新能源工程公司生产的太阳能高温发电管,还可以产生550度以上的高温蒸汽,可以应用于太阳能槽式热发电工程。该公司有国内最具规模的直通管和反射槽生产厂,并主持和参与了包括目前亚洲最大的我国首座太阳能槽式热发电项目等多项工程的前期论证、设计。国外发展情况美国上世纪已经建成354MW,西班牙已经建成50MW。
太阳能塔式发电是应用的塔式系统。塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜,通常称为定日镜,每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能,再将热能传给工质,经过蓄热环节,再输入热动力机,膨胀做工,带动发电机,最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。1982年4月,美国在加州南部巴斯托附近的沙漠地区建成一座称为"太阳1号"的塔式太阳能热发电系统。该系统的反射镜阵列,由1818面反射镜环包括接收器高达85.5米的高塔排列组成。1992年装置经过改装,用于示范熔盐接收器和蓄热装置。以后,又开始建设"太阳2号"系统,并于1996年并网发电。今年,以色列Weizmanm科学研究院正在对此系统进行改进。据悉仍在研究实验中。
太阳能碟式发电也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器,其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器,其聚光比可以高达数百到数千倍,因而可产生非常高的温度。现在碟式热发电系统在20世纪70年代末到80年代初,首先由瑞典US-AB和美国Advanco Corporation、MDAC、NASA及DOE等开始研发,大都采用Silver/glass聚光镜、管状直接照射式集热管及USAB4-95型热机。进入20世纪90年代以来,美国和德国的某些企业和研究机构,在政府有关部门的资助下,用项目或计划的方式加速碟式系统的研发步伐,以推动其商业化进程。
太阳能热发电技术: 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电...
太阳能热发电技术是指: 利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太...
太阳能发电,每平米发电量在120w左右,每平米造价在1500元,面积越大价格越低 2013年光伏产业受到欧美反垄断的调查,产能过剩导致浙江大批的光伏产业倒闭,太阳能价格跌了有跌...
在太阳能热发电技术中,太阳热能直接发电尚处于原理性直接试验阶段,而太阳热能间接发电已有一百多年的发展历史,通常所说的太阳能热发电技术主要是指太阳热能间接发电,即太阳热能通过热机带动常规发电机发电。太阳能热发电技术无化石燃料的消耗,对环境无污染,可分为两大类:一类是利用太阳热能直接发电,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子、热离子发电以及碱金属热发电转换和磁流体发电等,这类发电的特点是发电发电装置本体没有活动部件,但此类发电量小,有的方法尚处于试验阶段;另一类是太阳热能间接发电,它使太阳热能通过热机带动发电机发电,其基本组成与常规发电设备类似,只不过其热能是从太阳能转换而来。从能源输入端利用模式看,太阳能热发电系统的发展经历了三个不同的阶段,逐步形成了三大类系:单纯太阳能热发电系统、太阳能与化石能源综合互补系统和太阳能热化学重整复合系统。当然,若从系统输出目标看,这三类系统也还都有各自不同功能类别的系统,如单纯发电的、热电联产或冷热电多联产的以及化工(或清洁燃料)的电力多联产等。
太阳池热能发电的工作原理是利用高温盐溶液在蒸发器内使低沸点介质蒸发产生蒸汽,推动汽轮机并带动发电机发电,从汽轮机排出的蒸汽进入冷凝器冷凝,冷凝液用循环泵抽回蒸发器,重新被太阳池的热盐溶液蒸发,开始新的循环。太阳池热发电方式的最突出优点是构造简单、生产成本低,它几乎不需要价格昂贵的不锈钢、玻璃和塑料一类的材料,只要一处浅水池和发电设备即可。另外它能将大量的热储存起来,可以常年不断地利用阳光发电,即使在夜晚和冬季也照常可以利用。因此,有人说太阳池发电是所有太阳能应用中最为廉价和便于推广的一种技术。
太阳能热气流发电的原理是在以大地为吸热材料的地面大棚式太阳能空气集热器中央建造高大的竖直烟囱,烟囱的底部在地面空气集热器的透明盖板下面开设吸风口,上面安装风轮,地面空气集热器根据温度效应生产热空气,从吸风口吸入烟囱,形成热气流,驱动安装在烟囱内的风轮并带动发电机发电。
太阳能热气流发电站的实际构造由三部分组成:大棚式地面空气集热器、烟囱和风力机。太阳能热气流发电站的地面空气集热器是一个近地面一定高度、罩着透明材料的大棚。阳光透过透明材料直接照射到大地上,大约有50%的太阳辐射能量被土壤所吸收,其中1/3的热量加热罩内的空气,1/3的热量储于土壤中,1/3的热量为反射辐射和对流热损失,所以,大地是太阳能热气流电站的蓄热槽。
研究表明,影响电站运行特性的因素有云遮、空气中的尘埃、集热器的清洁度、土壤特性、环境风速、大气温度叠层、环境气温及大棚和烟囱的结构质。
前言
第一章 能源概述
第一节 能量与能源
第二节 能源与环境保护
第三节 能源与可持续发展
第二章 太阳能热发电技术
第一节 太阳能概述
第二节 太阳能热发电技术综述
第三节 聚焦太阳能热发电系统的类型和组成
第四节 太阳能光热发电系统的蓄热
第五节 太阳能热发电系统的蒸汽发生器
第三章 太阳能光伏发电技术
第一节 太阳能电池材料及其发展趋势
第二节 太阳能电池性能与评价
第三节 太阳能光伏发电系统
第四节 光伏发电系统优化与运行
第五节 太阳能光伏光热联合发电系统
第六节 光伏发电的发展趋势与应用前景
第四章 风力发电技术
第一节 风能概述
第二节 风力发电系统及其发展趋势
第三节 风力机及其进展
第四节 风力发电的运行分析
第五章 地热发电技术
第一节 地热能概述
第二节 地热发电系统
第三节 地热能发电的关键技术与设备
第四节 地热发电技术的发展
第五节 地热发电中的环境保护
第六章 生物质能发电技术
第一节 生物质能概述
第二节 生物质发电类型
第三节 生物质燃烧技术与燃烧设备
第四节 生物质燃料气化和气化设备
第五节 垃圾填埋气发电技术
第六节 垃圾焚烧发电
第七节 沼气发电
第八节 生物质发电的污染问题分析
第七章 海洋能发电技术
第一节 海洋能概述
第二节 潮汐能发电
第三节 波浪能发电
第四节 海洋温差能发电
第五节 海洋盐差能发电
第六节 海流能发电
参考文献
序
前言
第一章概述
第一节能源含义、分类及历史演变
第二节中国能源现状、问题与对策
第三节中国新能源与可再生能源现状与前景
第二章太阳能光伏发电技术
第一节概述
第二节太阳能电池工作原理
第三节太阳能电池制造工艺
第四节太阳能光伏发电系统设备构成
第五节独立光伏发电系统设备构成
第六节并网光伏发电系统
第三章太阳能热发电技术
第一节太阳能热发电技术研究发展概况
第二节太阳能热发电站基本系统与构成
第三节塔式太阳能热发电系统
第四节槽式太阳能热发电系统
第五节盘式太阳能热发电系统
第六节太阳池热发电系统
第七节太阳能热气流发电系统
第八节太阳能热发电技术发展前景
第四章风力发电技术
第一节风与风力资源
第二节风力机工作原理
第三节风力发电设备
第四节风力发电运行方式
第五节风力发电现状与展望
第五章生物质能发电技术
第一节概述
第二节生物技能的转化与发电技术
第三节生物质热裂解发电技术
第四节生物质能利用现状
第五节生物技能发电前景预测
第六章地热发电技术
第一节地热能基本知识
第二节地热发电原理和技术
第三节地热资源
第四节世界地热发电
第五节中国地热发电
第七章潮汐能发电技术
第一节潮汐和朝汐能
第二节潮汐能发电
第三节世界潮汐能发电
第四节中国潮汐能发电
第八章燃料电池发电技术
第一节燃料电池的基本原理
第二节磷酸型燃料电池
第三节熔融碳酸盐型燃料电池
第四节固体电解质型燃料电池
第五节固体高分子型燃料电池
第六节直接甲醇型燃料电池
参考文献