槽式发电系统在西北地区的发展

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1、槽式发电系统在西北地区的发展前景分析一、槽式太阳能发电系统的介绍槽式太阳能热发电技术是最早实现商业化运营的太阳能热发电技术，相对于其他太阳能热发电技术，它具有技术成熟、发电成本低和化石燃料形成混合发电系统的优点。槽式太阳能聚光集热技术是槽式太阳能热发电技术的核心技术，是实现太阳能热发电系统的关键。槽式太阳能热发电系统通过抛物面槽式聚光镜面将太阳光汇聚在焦线上，在焦线上安装管状吸热器吸收聚焦后的太阳辐射能，集热器轴线与焦线平行呈南北向布置。管内的流体被加热后，流经换热器加热水产生蒸汽，借助于蒸汽动力循环来发电。在槽式太阳能热发电系统

2、中，汽轮机蒸汽循环发电系统是相对于比较常规的技术，而聚光器、吸收器以及跟踪系统构成槽式太阳能热发电系统的聚焦集热装置，即太阳岛部分，是槽式太阳能热发电系统的关键技术。二、槽式太阳能热发电系统的主要类型（一）单回路系统单回路系统的特点为热传输流体在槽式集热管中加热后直接送入汽轮发电系统进行发电，热传输的流体为水—水蒸气，故太阳能集热系统和汽轮发电系统直接既有能量交换又有物质交换。（二）双回路系统双回路系统的特点为集热系统和发电系统在两个不同的循环回路中，热传输流体在太阳能集热场中被加热后，经过热交换器将热传给另一侧发电系统中的流体，

3、以产生蒸汽，推动汽轮机发电，而放热后的热传输流体则进入太阳能集热场继续被加热。三、槽式太阳能热发电系统的特点槽式线聚焦发电系统特点是聚光集热器由许多分散布置的槽型抛物面镜聚光集热器串联、并联组成。载热介质在单个分散的聚光集热器中被加热或形成蒸汽汇集到汽轮机：或者汇集到热交换器，把热量传递给汽轮机回路中的工质。槽型抛物面镜集热器是一种线聚焦集热器，其聚光比塔式系统低得多，吸收器的散热面积也较大，因而集热器所能达到的介质工作温度一般不超过400℃，属于中温系统。这种系统容量可大可小，其集热器等装置都布置于地面上，安装和维护比较方便；特

4、别是各种聚光集热器可以同步跟踪，使控制成本大为降低。主要缺点是能量集中过程依赖于管道和泵，致使输热管路比塔式系统复杂，输热损失和阻力损失也较大。四、槽式太阳能热发电系统的工作原理利用线性聚焦的抛物面槽技术，由太阳辐射作为一次能源的中压、朗肯循环蒸汽发电系统。系统中的太阳能收集器场装有相当数量的太阳能集热器组合单元，每个组合单元由若干槽式抛物面线聚焦集热器组成，装配成50至96米长的单元。由一台计算机分别控制这些组合单元跟踪太阳，使其全天都能将阳光准确的反射到集热钢管上。集热钢管内装有传热流体，先由反射的太阳辐射加热到391℃，然后

5、输送到动力装置，在传统的热交换系统中把热量传递给水，将水加热成过热蒸汽，驱动汽轮机发电组发电。五、槽式太阳能热发电系统的主要组成部分一套完整的槽式太阳能发电系统一般分为聚光集热子系统、换热子系统、发电子系统、蓄热子系统和辅助能源子系统几个部分。聚光集热子系统是系统的核心也是太阳能发电厂造价最昂贵的系统之一槽式太阳能聚焦集热装置由抛物面反光镜、太阳能吸收器、跟踪控制系统和支撑机构组成。(一)太阳能吸收器聚光太阳能接收器包括聚光太阳能电池、旁路二极管和散热系统等。聚光太图1聚光太阳能接收器阳能电池是将光能转换为电能的器件，与普通的太阳

6、能电池相比，聚光太阳能电池接收到的能流密度是普通太阳能电池的几十到几百倍，这就需要聚光电池的电阻尽量小，以减少功率损耗，同时要设计适合采集高电流密度的电池栅线。目前国际上聚光电池主要有硅聚光电池和III-V族多结聚光电池两种。硅聚光电池价格便宜，效率稍低，但聚光倍率低，一般不超过300倍；III-V族多结聚光电池价格昂贵，效率高，聚光倍率通常在200倍以上。图2给出了聚光太阳能电池与普通太阳能电池效率的发展历程。和普通太阳能电池一样，聚光太阳能电池的峰图2聚光太阳电池与普通太阳电池效率发展历程值功率会随着温度的升高而降低，而聚光太

7、阳能电池又是在高光强、大电流下工作，一套设计合理的散热系统对提高发电效率，延长使用寿命起到十分重要的作用。散热系统分主动式冷却和被动式冷却。主动式冷却是指用流动的水或其它工质将聚光组件工作时产生的热量带走，以达到冷却太阳电池的目的。被动式冷却是指太阳电池方阵产生的热量通过散热器直接散发到大气中。主动式冷却可以更好地降低太阳电池的温度．但这种方法存在的问题是可靠性，如果冷却系统出现问题，太阳电池组件可能由于过高的温度而烧毁。被动式冷却有较高的可靠性，但散热效果不理想，电池通常会在较高的温度下工作。（二）聚光器聚光器依光学原理可分为折

8、射聚光器和反射聚光器。在聚光光伏技术中，折射透镜主要使用菲涅耳透镜，这种透镜具有质量轻、厚度薄的特点。使用点聚焦菲涅耳透镜的聚光系统，聚光倍数通常在500倍以上，使用高效多结砷化镓电池，组件效率可达到25%以上。图3使用折射聚光器的光伏发电系统反射