太阳能热发电技术与系统-论文.pdf

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1、太阳能热发电技术与系统中国建筑材料科学研究总院刘超英徐志伟付静穆元春陈玮张洋张凡摘要：能源与环境的突出矛盾，给太阳能利用产业带来了新的契机，从全球太阳能热发电的现状出发，本文介绍了太阳能热发电的工作原理、系统的组成及基本类型，并对三种主流的太阳能热发电技术进行了分析和比较。1引言3太阳能热发电系统的组成随着化石能源日趋紧缺和环保压力不断加大，各典型的太阳能热发电系统由聚光集热子系统、国都在积极探讨开发利用新能源、可再生能源特别是蓄热子系统、辅助能源子系统、监控子系统和热动力太阳能。由于太阳能具有储量的无限性、存在的普遍发电子系统等5个子系统组成，主要部件有定日镜阵性、利用的清洁性和逐渐显

2、现的经济性等优势，使其列、吸热器、传热介质、换热器、储热系统、控制系统、成为人类最为理想的替代能源。因此，研究和开发太汽轮发电机等。阳能发电已成为世界各国实现可持续发展的能源战3．1聚光集热子系统略决策。太阳能热发电是指将太阳光聚集并将其转主要零部件包括聚光器和接收器。聚光器实现化为工作流体的高温热能，然后通过常规的热机或其将低密度的太阳光收集起来，一般分为平面反射聚它发电技术将其转换成电能的技术。太阳能发电技光和曲面反射聚光。平面反射聚光式将太阳能聚集术是目前最有应用前景的发电技术。在高台顶端的接收器，聚光比为1o0～1000，可将接2太阳能热发电系统工作原理收器中的工质加热到500—

3、2000℃；曲面反射聚光太阳能热发电系统(ConcentratingSolarPower，简分为一维抛物面和二维抛物面聚光，一维的聚光比称CSP，也叫聚焦型太阳能热发电)与传统的火力发为10～100，集热温度达到400℃，二维的聚光比为电系统的工作原理基本相同，都是通过Rankine循501000，集热温度达到8001000℃。接收器是聚环、Brayton循环或Stirling循环将热能转换为电能，光装置的集热部件，结合聚光器聚焦的阳光，并将太其根本区别在于热源不同，前者以太阳能为热源，后阳能转化为热能。者则以煤炭、石油或天然气等化石燃料燃烧为热源。3．2蓄热子系统即利用聚光集热器把太阳

4、能聚集起来，将某种工质加对于太阳能热发电，蓄热系统的作用是调节负热到高温，然后经过换热交换器产生高温高压的过热荷、降低设备容量和投资成本，进一步提高太阳能利蒸汽，驱动汽轮机并带动发电机发电，从汽轮机出来用效率和设备利用率，提高太阳能热发电系统的可靠的蒸汽，其压力和温度降低，经过冷凝器冷凝成液体性和经济性，蓄热系统已成为热发电效率的重要因后，由水泵打回热交换器，开始新的循环。由于整个素。蓄热系统是太阳能热发电的关键部分，同时，就发电系统的热源来自于太阳能，因而称为太阳能热发目前的技术发展水平来说也是整个太阳能热利用技电系统。由于太阳能的不稳定性，系统中必须配置蓄术中的薄弱环节。太阳能热发电

5、技术在未来能源领能装置，以便夜间或阴天雨雪天时提供热能，保证连域将发挥着越来越重要的作用，无论对于何种发电系续供电。也可考虑组成太阳能与常规能源相结合的统，蓄热都是一项重要的技术措施，它对于提高系统混合型发电系统，用常规能源补充太阳能的不足。发电效率、降低发电成本、提高系统发电稳定性和可一14—建筑玻璃与工业玻璃2014，№2靠性具有重要的意义。蓄热系统以及采用的储热_丁质各种各样，但是无论采用何种方式都要从技术可行性和经济成本两方面综合考虑。3．3辅助能源子系统在夜间或阴雨天，一般采用辅助能源系统供热，否则蓄热系统过大会引起初始投资的增加。通常采用常规锅炉设备，以维持热动力发电站温度运

6、行。3．4监控子系统监控子系统包括跟踪系统和检测系统。跟踪系统保证聚光器跟踪太阳光视位，聚光系统越大，对跟图1塔式太阳能热发电系统踪精度要求越高。检测系统主要是对太阳能辐射量、环境温度和风速等影响太阳能收集的外界环境变量进行记录和分析。3．5热动力发电子系统太阳能热动力发电系统是利用太阳能做热源的热机循环系统，它利用相变材料加热气体T质而无需电化学电池储能就能够提供连续电源。热动力系统包括Rankine循环、Brayton循环和Stirling循环i种形式。主要部件包括现代汽轮发电机组和燃气轮发电机组(槽式和塔式)、斯特林动力发电(碟式)等。4太阳能热发电系统的类型图2塔式太阳能热发电系

7、统实景按照太阳能集热方式的不同，太阳能热发电系统主要有两大类，即聚焦式和非聚焦式。其中聚焦式系4．2槽式太阳能热发电槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统主要有槽式、碟式和塔式l二种，非聚焦式系统主要统。图4为一个槽式太阳能热发电系统，它采用大有太阳能热气流发电和太阳能池热发电两种。积的槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到线形接4．1塔式太阳能热发电收器(集热管)上，通过管内热载体将水lJJ【l热成蒸汽，塔式电站的聚光系统南数以千