大规模塔式太阳能发电

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1、大规模塔式太阳能发电大规模塔式太阳能发电一、塔式太阳能发电核心技术二、跳出局外寻求整体解决方案三、多塔集群式太阳能发电构想四、塔式太阳能模电站五、能源形势六、太阳能行业发展前景1一、一、塔式太阳能发电核心技术塔式太阳能发电核心技术A.塔式太阳能光热发电原理简介目前，塔式太阳能光热发电系统，简称塔式发电。如下面图1所示，由地面上几百台至千余台定日镜，共同组成对太阳运动进行连续跟踪。并将定日镜群所反射出来的太阳光，准确无误地聚焦到高塔顶端的接收器上。这样就可以利用在接收器上，所获取的高温太阳能，直接对接收器管道内的流动性工质，进行加

2、热升温。工质种类可以是：水、导热油、熔盐、空气等。如图1所示，工质以水为例，当水被加热升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由水蒸汽发生器生成高压蒸汽。随后，送往蒸汽轮机发电机组进行发电。发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐储存。到此，就完成了一个工质循环周期。这就是目前国际上，所进行的塔式太阳能光热发电的过程原理。2B●塔式太阳能光热发电过程原理图图13C●塔式太阳能光热发电核心技术目前，在塔式太阳能发电系统中，还存在两个关键性技术难题，一直久攻不下。其一，是定日镜远距离跟踪技术。它

3、的实施难度在于：如何在低成本条件下，实现远距离高精度精确跟踪。由于是远距离跟踪，对定日镜而言，任何微小的传动间隙，都将造成反射光线在到达几百米远处的靶目标之后，出现如图2所示情形。即在风力推动下，光斑晃动经常脱离靶目标，结果造成聚焦温度急剧下降。因此，客观要求定日镜超低速跟踪传动系统，其多级齿轮减速传动，必须达到无间隙传动标准。显然，这是一道加工制作攻坚难题。在现实制作中，为了达到齿轮无间隙传动要求，就必须采取最极致精密的加工制作手段。然而，在提高齿轮制作精度的同时，所付出的成本代价，却高的惊人。由于传动系统造价过高，导致定日镜

4、价格，远远背离市场需求。可是，离开齿轮传动，又别无他法可求。4图2图3混合传动方式为了降低跟踪成本。目前，定日镜二维跟踪传动模式。如图3所示，普遍采取混合传动方法。即水平方位角采用齿轮无间隙传动，垂直高度角采用丝杆伸缩传动。丝杆伸缩传动成本虽低。但因丝杆伸缩传动属于非线性跟踪。由于它的运动数学模型不规范，导致数字化电气跟踪实施难度增大。并造成二维跟踪控制无法统一。由于丝杆伸缩传动，还存在转动范围偏小，造成定日镜反光镜面无法向下翻转。这对定日镜的镜面保护极为不利，不能避开：沙尘、风暴、雨雪、冰雹来袭。因此，这种定日镜无法适应在沙漠

5、气候条件下运行工作。为了摊薄传动系统制作成本；为了进一步扩大塔式太阳能发电规模。不得不将定日镜的面型尺寸造得十分巨大。目前，单台定日镜面积，已扩展到一百多平方米。这样做的结果，势必带来抗风不利，造成定日镜支撑耗材和基础设施大量增加。由于每台大型定日镜，都是由数十面分镜组成。一座大型定日镜场，若安装一千多台定日镜。就需要面对数万面分镜，在野外半人工高空作业条件下，对大型镜面逐一进行吊装操作，和完成精确定位及跟踪校准。其繁琐程度和工作量之大，是可想而知的。因此，推行大型化定日镜和高塔建造，不仅需要消耗大量的人力、物力、财力、运力。而

6、且，受安装条件限制，工程进度，十分缓慢；安装效率，难以提高。总之，为了提高定日镜跟踪精度及降低跟踪成本。六十多年来，人们不懈做出各种努力，尝试过许多办法。但是，效果却不尽理想。目前，定日镜传动系统制作成本依然很高，竟高达定日镜造价的百分之五十左右。由于定日镜占整个塔式发电系统设备比重很大。因此，定日镜造价过高，是导致塔式发电成本，一直居高不下的主要原因之一。所以，定日镜跟踪技术，是塔式发电的核心技术；是开启市场化大门的密钥。5其二，是塔式发电规模化的问题。众所周知，发电规模越大，发电成本就越低。只有当太阳能发电达到一定规模时，才

7、具备市场开发潜力。而理想的发电规模，须在300M瓦以上。这相当于定日镜场扩建规模，若按目前定日镜分布密度，来进行测算镜场面积的话，则需要达到二十几平方公里。而目前世界上，最大的定日镜场建成面积，还不足半平方公里。显然，这与理想扩容目标，相去甚远。究其主要原因，是因为当定日镜场扩建规模，达到一定程度之后。各种镜场不利参数制约，就会接踵而至。结果造成整体效率，呈现锐减下降趋势。如图4、图5、图6所示，为当今世界上，最为典型的几种定日镜场设计取向。不难看出这几种布局方式，都不同程度存在以下几方面问题：1.定日镜在高塔四周分布，太阳入射

8、角变化较大，所引起的余弦效应损失增大，造成采光效率下降。2.随着定日镜场不断增大，后排定日镜间隔也在拉大。当镜场大到一定程度之后。定日镜分布密度就会越来越低，所造成的采光密度和土地利用下降率，也会越来越大。3.定日镜场纵深越大，聚焦距离就越远，所造成的散焦损失就