太阳能热发电及其聚光装置的现状与比较

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1、2009年第1期上海电力太阳能热发电及其聚光装置的现状与比较金晓雷，王培红(东南大学能源与环境学院，南京210096)摘要：太阳能热发电技术是可再生能源规模化利用的主要途径之一，太阳能聚光装置是太阳能热发电装置中的核心设备。文章对太阳能热发电及其聚光装置进行了综述，对比分析了目前塔式、槽式、碟式系统的聚光镜及其跟踪方式的优缺点，并对其未来的发展方向进行了展望。关键词：太阳能热发电；塔式系统；槽式系统；碟式系统；聚光器；跟踪方式中图分类号：TK513文献标识码：B比为3001500，运行温度可达1000l500℃。1引言与其它几种发电系统相比较，塔式太阳能热发电太阳能热发电

2、是一种有很大发展潜力的太阳系统获得的关注最为广泛，所建成的示范电站也能发电技术，它是将太阳能聚集起来产生高温热最多。能，加热工作介质来驱动发电机发电。除了高温热能的产生来自太阳之外，其他组成部分与常规发电设备类似口]。聚光类太阳能热发电(以下称太阳能热发电)，即利用聚光集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环持续发电的技术。按集热器类型的不同，聚光式太阳能热发电系统可分为3大类：塔式系统、槽式系统和碟式系统，其中槽式系统在20世纪9O年代初期实现了商业化，其他两种目前处于商业化示范阶段，有巨大的应用前景口]。然而，太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点也给

3、太阳热能的收集和利用提出了很高的要求。21世纪以来，随着新材料的应用、电子技术圈1塔式太阳能热发电系统等高科技的高速发展，太阳能热发电已取得了一2．1塔式系统的聚光装置定日镜作为聚光装置是塔式太阳能热发电系些实质性的进展。在太阳能热发电系统中，聚光接收器作为实现太阳能热发电的技术核心，能否统中不可或缺的重要组成部分，其功能在于跟踪、做到高效率、低成本是太阳能热发电能否实现商捕捉、聚焦和投射太阳光，为整个系统提供所需的太阳能，是实现太阳能热发电的基础]。定日镜业化的关键。是塔式系统中投资最大的部件，国际上在其光学2塔式太阳能热发电性能、结构、控制方式及制造成本等方面上不断投

4、入重要力量进行研究，其中反射镜和跟踪方式是如图1所示的塔式太阳能热发电系统，是利目前研究的核心。用独立跟踪太阳光的定日镜群把太阳光聚焦在中心高塔的接收器上，通过能量的转换把热量传递2．2塔式反射镜反射镜作为定日镜的核心组件，从镜表面形给热传导工质，再由蒸汽发生器产生蒸汽带动蒸汽涡轮发电机产生电能，同时利用冷却塔进行冷状上讲，主要有平凹面镜、曲面镜、球面镜等几种。却再进入接收器进行循环发电]。塔式太阳热发在太阳能塔式热发电站中，由于定日镜距位于接电系统的聚焦方式为点聚焦，通常可达到的聚光收塔顶部的太阳能接收器较远，为了使阳光经定一19—上海电力2009年第1期日镜反射后不致

5、产生过大的散焦，把95以上的用镜自旋，同时调整镜面仰角的方式来实现定日反射阳光聚集到集热器内，目前国内外采用的定镜的运行跟踪。这是陈应天教授利用行与列的运日镜大多是镜表面具有微小弧度(16)的平凹面动来代替点的二维运动的一般理论，应用于太阳镜l5]。为了能够有效地消除太阳光斑的象差，中能的理论与公式进而导出的一种新的跟踪方法，国科技大学陈应天教授发明了“陈氏曲面镜”，其也叫“陈氏跟踪方法”。与传统的聚光跟踪方法相镜表面是高次曲面。这种新的高次曲面比传统几比陈氏跟踪法能更简单、更可靠地实现固定目标何镜面(球面或抛物面等)的聚光倍数提高几倍甚下的跟踪。跟踪太阳运动的部分只限于

6、聚光镜，至十几倍。但这种镜面的加工技术要求和成本较而聚光目标不必同聚光镜一同运动，因而整个系高，大型化的难度较大，主要适用于小型碟式太阳统的机械更简化、成本更低。各种变型的设计可能热发电站。此外还有采用复合蜂窝技术，研制用于不同的工作环境和工作要求，可以使用单个出的超轻型结构的反射面，解决了使用平面玻璃集成线路代替复杂的计算机控制系统，能更加有制作曲面镜的问题。效地接收太阳能_1]。从镜面材料上讲，主要有玻璃反射镜和金属3槽式太阳能热发电膜反射镜。镀银玻璃镜是最常见的玻璃反射镜，大多是用湿化学法或磁控溅射法制备的带有四层如图2所示的槽式太阳能热发电系统，是利结构的第二表面

7、镜，即在作为反射层的银层上覆用槽式抛物面反射镜经串并联排列将太阳聚焦到盖一层铜，用于降低银和保护漆之间的应力，再在管状的接收器上，并将管内传热工质加热，产生过铜层外涂两层保护漆，使外层的保护漆在金属表热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。槽式系统以线面形成一个保护膜。这种镜面具有重量轻，抗变聚焦代替了点聚焦，运行温度一般不超过400℃。形能力强，反射率高，易于清洁等优点，但其安全槽式系统的接收器长，散热面积大，与点聚光系统性差。金属膜反射镜的镜面是用不锈钢等金属材如塔式和碟式相比，其热损耗较大l_1]。槽形抛物料制作而成，可以通过调节