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1、太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展####################摘要：太陽能是一種用之不盡、取之不竭的清潔能源，在能源與環(huán)境問題日趨嚴峻的今天，很多國家都對太陽能發(fā)電技術(shù)進行了研究和實踐，并取得了一些成果。太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的一種有效方式，目前有槽式、碟式和塔式三種典型的太陽能光熱發(fā)電方式。比之傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式，太陽能有其環(huán)保的優(yōu)勢，但是也存在一些問題需要去克服。隨著人類對清潔能源的需求太陽能發(fā)電技術(shù)將會得到更加深入的發(fā)展。關(guān)鍵詞：太陽能光熱發(fā)電CPS應(yīng)用發(fā)展趨勢1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概述能源與環(huán)境問題是當今世界
2、面臨的兩個重要問題，隨著化石能源的日趨枯竭，一次能源的利用成本也不斷增加，由于大量的燃燒礦石燃料，使環(huán)境問題日益嚴重，溫室效應(yīng)、空氣污染越來越引起人們的重視。近年來一些可再生能源受到了人們的推崇，為各國所重視。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，利用太陽能直接發(fā)電是緩解甚至解決能源問題的一種有效方式，世界各國也都在做積極的努力，已經(jīng)有很多太陽能發(fā)電項目投入運行，太陽能發(fā)電技術(shù)在未來有著廣闊的發(fā)展前景。太陽能是太陽通過輻射的方式想宇宙空間釋放的能量，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太
3、陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的。它們實質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風能、等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1369W/m2。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kW/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kW/m2，相當于有102000TW的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地熱能資源除
4、外），雖然太陽能資源總量相當于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這圖1世界各國太陽能發(fā)電裝機容量些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。2.太陽能光熱發(fā)電方式的類型和應(yīng)用作為一種廣泛的清潔能源，太陽能有很多利用方式。太陽能發(fā)電、太陽能熱水器、太陽能采光采暖、太陽能干燥等，其中太陽能光熱發(fā)電也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電（ConcentratingSolarPower，簡稱CSP），可以大規(guī)模集中利用太陽能的方式，是一種解決能源問題的有
5、效途徑。太陽能熱發(fā)電技術(shù)就是利用光學(xué)系統(tǒng)聚集太陽輻射能，用以加熱工質(zhì)，生產(chǎn)高溫蒸汽。驅(qū)動汽輪機組發(fā)電，簡稱光熱發(fā)電技術(shù)。他與光伏發(fā)電相比，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運行成本低等優(yōu)點。根據(jù)聚光方式的不同，光熱發(fā)電技術(shù)可分為三種方式：塔式太陽能熱發(fā)電、槽式太陽能熱發(fā)電和碟式太陽能熱發(fā)電技術(shù)。三種聚光集熱方式的不同在數(shù)量上的直接體現(xiàn)就是聚光比的不同。聚光比即吸收體的平均能流密度和入射能流密度之比。這三種方式都可以大致地分為太陽能集熱系統(tǒng)、熱傳輸和交換系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)三個基本系統(tǒng)。但是因為他們各自聚光比不同，導(dǎo)致能夠達到的集熱溫度也不同，所
6、以三種聚光方式對應(yīng)的三個組成系統(tǒng)也有不同程度的差異。2.1槽式聚光發(fā)電系統(tǒng)槽式聚光是利用拋物線的光學(xué)原理，聚集太陽輻射能。拋物線縱向延伸形成的平面稱為拋物面，它能將平行于自身軸線的太陽輻射匯聚到一條線（帶）上，提高能量密度，易于利用。在這條太陽輻射匯集帶上布置有集熱管，用來吸收太陽能，并將其轉(zhuǎn)化為熱能。目前的集熱管一般為真空式玻璃集熱管。集熱管由外部的玻璃管和內(nèi)部的西熱管構(gòu)成，兩管之間空隙抽真空阻止熱量損失。吸熱管有不銹鋼制成，內(nèi)部有工質(zhì)流動，在不銹鋼管的表面涂有黑色的吸熱薄膜，薄膜對太陽光有較高的吸率，同時在紅外波普段有較低
7、的發(fā)射率，這樣就能夠有效地吸收太陽能。這種聚光系統(tǒng)還需要設(shè)置控制系統(tǒng)來適應(yīng)太陽能光在一天中角度的變化。槽式聚光吸熱系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為集熱管內(nèi)導(dǎo)熱流體的熱能，燃后用高溫工質(zhì)去加熱給水產(chǎn)生蒸汽去沖轉(zhuǎn)汽輪機發(fā)電。槽式太陽能聚光系統(tǒng)的聚光比為20到80，以油為導(dǎo)熱流體的聚熱溫度最高為300到400℃，以混合硝酸鹽為導(dǎo)熱流體最高能使集熱溫度達到550℃，后者對于提高發(fā)電效率而言更具有優(yōu)勢，但是總的發(fā)電效率還是較低。另外，為了克服太陽能在時間上分布不均的特點，還要設(shè)置蓄熱系統(tǒng)，或者是用其他燃料作為補充調(diào)整。從20世紀八十年代開始，世界上很
8、多國家都開展了槽式太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)的研究和建設(shè)。表1列出了一些著名的槽式太陽能發(fā)電站。目前，美國、以色列、澳大利亞、德國等國家是太陽能利用大國，也是槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)強國。其中美國魯茲LUZ公司是槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的典范，在1985~1991年間，美國在南加州先后建
