太陽能光熱發(fā)電技術(shù)特點和應(yīng)用前景

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1、太陽能光熱發(fā)電特點及應(yīng)用前景一太陽能光熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟特性二太陽能光熱發(fā)電國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三2太陽能光熱發(fā)電發(fā)展前景（一）太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的戰(zhàn)略地位3光熱發(fā)電是通過“光-熱-功”的轉(zhuǎn)化過程實現(xiàn)發(fā)電的一種技術(shù)。光熱發(fā)電在原理上和傳統(tǒng)的化石燃料電站類似，兩者最大的區(qū)別在于輸入的能源不同。光熱發(fā)電利用能源為太陽能，通過聚光器將低密度的太陽能聚集成高密度的能量，經(jīng)由傳熱介質(zhì)將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，通過熱力循環(huán)做功實現(xiàn)到電能的轉(zhuǎn)換。太陽能熱發(fā)電實質(zhì)是太陽能熱利用方式之一。從其發(fā)電原理上來看，是一種綠色能源的綠色利用方式，且太陽能資源是世界上分布最廣泛的取之不盡、用之不竭的

2、可再生能源。從這個意義上看，太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展對于人類經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。（二）太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的技術(shù)類型4聚光太陽能熱發(fā)電（CSP）太陽能半導(dǎo)體溫差發(fā)電太陽能煙囪發(fā)電太陽池發(fā)電太陽能熱聲發(fā)電聚光光熱發(fā)電是現(xiàn)今最具商業(yè)化利用前景的技術(shù)形式。根據(jù)聚光方式的不同，聚光光熱發(fā)電可進一步分為點聚焦和線聚焦兩大系統(tǒng)。其中，點聚焦系統(tǒng)主要包括塔式光熱發(fā)電和碟式光熱發(fā)電；線聚焦系統(tǒng)主要包括槽式光熱發(fā)電和線性菲涅爾式光熱發(fā)電。槽式電站的關(guān)鍵設(shè)備主要包括聚光器、吸熱管和儲熱器。槽式光熱發(fā)電是最早實現(xiàn)商業(yè)化運行，也是目前全球商業(yè)化運行電站中占比最大的技術(shù)形

3、式。51.槽式光熱發(fā)電太陽能拋物面槽式發(fā)電（圖片：內(nèi)華達1號電站，2007年）槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的特點：一是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低；二是可通過多個聚光-吸熱裝置的串、并聯(lián)組合，構(gòu)成較大容量的光熱發(fā)電系統(tǒng)；三是聚光比不高，一般在50-80，傳熱介質(zhì)溫度也難以提高，一般在400℃左右；四是槽式系統(tǒng)熱傳遞回路長、熱損耗大，系統(tǒng)綜合效率較低，約為11%-15%。塔式電站主要包括定日鏡、太陽塔、吸熱器和儲熱器等。根據(jù)吸熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)的不同，塔式電站主要包括水/蒸汽、熔融鹽和空氣三種。62.塔式光熱發(fā)電太陽能塔式發(fā)電（圖片：GemaSolar電站，2011年）塔式光熱發(fā)電系

4、統(tǒng)的主要特點：一是聚光比較高，一般在300-1000之間，容易實現(xiàn)較高的系統(tǒng)運行溫度（500-1400℃）；二是塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的熱傳遞路程短、熱損耗少，綜合效率高，目前可達到14%左右；三是太陽能塔式發(fā)電適合于大規(guī)模、大容量商業(yè)化應(yīng)用；四是塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)一次性投入大，裝置結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。太陽能碟式-斯特林發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件包括碟式聚光器、斯特林機和傳動系統(tǒng)。73.碟式光熱發(fā)電太陽能碟式-斯特林發(fā)電（圖片：SES電站，2010年）碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)的主要特點：一是聚光比高，一般為1000-3000，運行溫度可接近1000℃，峰值光電轉(zhuǎn)換凈效率

5、可達到30%；二是碟式發(fā)電系統(tǒng)功率較小，一般為5-50kW，單位造價昂貴；三是發(fā)電成本不依賴于工程規(guī)模，既可以作為分布式發(fā)電系統(tǒng)使用，也可以建成MW級的電站并網(wǎng)發(fā)電。線性菲涅爾式發(fā)電系統(tǒng)是簡化的槽式發(fā)電系統(tǒng)，主要部件包括菲涅爾式反射鏡、吸熱管和傳動系統(tǒng)等。84.線性菲涅爾式光熱發(fā)電線性菲涅爾式光熱發(fā)電（圖片：皇明太陽能股份有限公司，2010年）線性菲涅爾式光熱發(fā)電系統(tǒng)的特點：一是聚光器采用平面反射鏡代替拋物面槽式反射鏡，聚光器離地面近、風(fēng)載荷低、結(jié)構(gòu)簡單，布置緊密，用地效率更高；二是由于吸熱管無需進行真空處理，降低了技術(shù)難度和成本，系統(tǒng)總成本相對較低；三是

6、系統(tǒng)聚光比較低、運行溫度不高、系統(tǒng)效率不高。（三）不同聚光太陽能熱發(fā)電方式的技術(shù)特點比較9（四）光熱發(fā)電技術(shù)特性10由于發(fā)電原理不同，聚光太陽能熱發(fā)電出力特性優(yōu)于光伏發(fā)電出力特性。通過增加儲熱單元能夠顯著平滑發(fā)電出力，顯著減小小時級出力波動。根據(jù)不同儲熱模式，可不同程度提高電站利用小時數(shù)和發(fā)電量，提高電站調(diào)節(jié)性能。研究顯示，一座帶有儲熱系統(tǒng)的光熱發(fā)電站，年利用率可以從無儲熱的25%提高到65%。因此，相對經(jīng)濟的儲熱技術(shù)是光熱發(fā)電與光伏發(fā)電等其它可再生能源發(fā)電競爭的一個關(guān)鍵要素。利用長時間儲熱系統(tǒng)，光熱發(fā)電可以更好的滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求。1.通過儲熱改善出力特性

7、美國加州50MWCSP/50MWPV實測帶儲熱裝置的槽式熱發(fā)電系統(tǒng)11不同于其他波動電源，是一種電網(wǎng)友好型電源。帶有儲熱和補燃裝置的太陽能熱發(fā)電站可提高電網(wǎng)的靈活性，提高電網(wǎng)消納波動電源的能力。帶有儲熱和補燃裝置的太陽能熱發(fā)電站具有較好的調(diào)峰性能，可替代化石燃料調(diào)峰電站。由于太陽能熱發(fā)電站的最優(yōu)規(guī)模為20萬千瓦左右，且多位于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的荒漠或人煙稀少地區(qū)，處于網(wǎng)架相對薄弱的電網(wǎng)末端，大規(guī)模遠(yuǎn)距離外送的經(jīng)濟性成為其規(guī)?；_發(fā)利用的制約因素。長距離輸電是提高CSP利用規(guī)模的重要途徑。特別對于美國、南非、印度、中國、巴西等大國。2.具有電網(wǎng)友好性12美國能源部

8、研究項目：未來光熱發(fā)電愿景。采用長距離高壓直流（HVDC）輸電線路