聚焦式太阳能热发电系统

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1、聚焦式太阳能热发电系统（CSP）利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能，通过热力循环过程进行发电。作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源开发技术，美国等国家都投入了大量资金和人力进行研究，先后建立了数座CSP示范工程，目前该项技术已经处于商业化应用前期、工业化应用初期。CSP只利用太阳直射能量，不接受天空漫辐射。由于太阳能的供给是不连续的，一部分CSP系统采用蓄热技术来保障有效使用和提供时间延迟，另一部分CSP系统采用燃气等作补充能源。这种混合动力技术可提供高价值的、可调度的电力。   CSP系统依其集热方式的不同，大致分为槽式、塔式、碟式3种。槽式系

2、统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，直接或间接产生蒸气，推动常规汽轮机发电。塔式系统是利用独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，以产生很高的温度。碟式系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到高温，驱动发动机进行发电。   槽式系统的技术已经成熟，正处于商业拓展阶段，基本上没有技术和经济风险。美国加州有9个SEGS（SolarElectricGeneratingsystem）采用槽式系统，已运行15年，目前运行状况更好，最大输出功率354MW，采

3、用混合动力：75％太阳能，25％天然气。但蒸气最高温度375℃，太阳能日效率20%,年效率15％。槽式系统是目前均化成本（LEC）最低的CSP系统，是美国能源部近期计划推荐的优选项目。在西班牙、印度、埃及、希腊、墨西哥、摩洛哥、南非等国家都有不少槽式系统的示范工程。   塔式系统正处在研究其商业化可行性的阶段。一些国家着手建立大容量的、参加电网统一调度的示范工程。（1）美国从1980年开始相继完成SolarOne、SolarTwo两个10MW级塔式CSP后，2002年与西班牙合作，在西班牙建造一个15MW级SolarTres塔式CSP，预计2006年完

4、工，这是第一个真正商业运作的项目。该项目的定日镜组是SolarTwo的3倍大，定日镜的性能大幅提高，但制造成本却下降了45%；它还采用了一个120MW.t高温集热器，热流能力更强，热吸收效率提高了3%；同时也采用了一个巨大的蓄热系统，贮存6250Mt的硝酸熔融盐，总容量600MW•h，可维持16h。由于采用了许多先进技术，预计年发电效率将提高6%，年利用系数将达到65％。（2）南非ESKOM公司准备建造一个100MW级塔式CSP，目前可行性报告己经出来。还有一些国家也建立了或正在建造塔式CSP，但规模不够大，技术也未达到商业级应用水平。由于塔式CSP工

5、作温度可超过l000℃，太阳能效率通常比槽式高些，日效率可达23%，年效率20％。   一般地，槽式与塔式CSP系统可能不具备分布式发电的经济性特点和潜在优势，这是因为：   （l）目前的发展策略集中在50MW以上的大系统，这对大多数分布式能源负荷场合显得过大；   （2）系统的安装需要大量的土地，而分布式能源是一个位于用户端或靠近用户端的能源利用设施，而这些用户端附近很难提供大量的土地；   （3）供气和电力输出的基础设施建设必须与当地供气／电力公司的输配系统相关联，独立性不强。这些特点决定了槽式与塔式系统将与传统的一些中央发电系统竞争，但由于CSP

6、系统的最大功率输出通常与当地电网用电高峰一致，所以，CSP特别应用于电力削峰。   槽式与塔式系统的发电成本依赖聚光面积规模，即装机容量，如50MW槽式电站的发电成本只有10MW电站的50%，因此建立大规模太阳能热发电站是降低太阳能发电成本的趋势和必要途径。   美国Sandia国家实验室预测，到2015年前后，槽式与塔式系统的均化成本分别约为5美分／度与4美分/度，到2020年前后，槽式与塔式系统的均化成本分别约为4.3美分/度与3.5美/度，应用前景和竞争力可想而知。   以点聚焦的模块化的碟式系统输出功率规模可从2～50kw，适用于分布式能源系统

7、。输出功率25kW的碟直径10m，目前最先进的是碟式嘶特林系统，工作温度750℃，太阳能日效率27%，年效率23％。但初装费用几乎是其他两种CSP的2倍，MTBF（平均故障间隔时间）值尚不能满足可靠性运行要求，在远距发电方面又受到光伏电池的竞争，后者的安装与运行维护成本低得多，因此离市场化还比较远。   众所周知，蓄热（TES）技术是合理有效利用现有能源、优化使用可再生能源和提高能源效率的重要技术。蓄热技术主要应用于以下3个方面：（l）在能源的生产与其消费之间提供时间延迟和保障有效使用；（2）提供热惰性和热保护（包括温度控制）;（3）保障能源供应安全。

8、   CSP优于光伏发电一项重要特点就是能采用相对经济的TES技术，蓄电则非常昂贵。CSP系统