太陽能熱發(fā)電技術(shù)綜述

1、太陽能熱發(fā)電技術(shù)綜述1:技術(shù)和原理有三種方式,都是用反射鏡聚焦陽光加熱水產(chǎn)生蒸汽、通過汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,區(qū)別在于 蒸汽產(chǎn)生方式上.1.1:拋物槽型熱發(fā)電系統(tǒng)聚光集熱系統(tǒng)由拋物槽式聚光鏡+接收器+跟蹤裝置組成+換熱系統(tǒng)由予熱器+蒸汽發(fā) 生器+過熱器和再熱器組成+發(fā)電系統(tǒng)同常規(guī)發(fā)電設(shè)備+蓄熱系統(tǒng)顯式、潛式、化學(xué)儲(chǔ) 熱三種+輔助能源系統(tǒng)夜間和陰天用輔助發(fā)電設(shè)備.一般建大于350MW電廠 1.2:塔式熱發(fā)電平面鏡反射陽光到中央接收塔頂收集器,大量能量在高溫下熔化一種鹽、并將熱鹽儲(chǔ)存罐中、當(dāng)要發(fā)電時(shí)翻開產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電機(jī).產(chǎn)生蒸汽后低溫鹽回到冷鹽儲(chǔ)存罐中并用泵打到塔頂再次加熱以為下一熱循環(huán)用II

2、型.一般建幾千MW電廠.特點(diǎn)：聚光倍數(shù)高易到達(dá)高溫、反射光線一次完成簡(jiǎn)單高效、光熱轉(zhuǎn)換效率高、本錢低1.3:蝶型熱發(fā)電蝶型拋物鏡/斯特林系統(tǒng)適用遙遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立電站,光學(xué)效率高、啟動(dòng)損失小.用于小型獨(dú)立電站2:比擬2.1:太陽能熱發(fā)電三種系統(tǒng)比擬槽式系統(tǒng)塔式系統(tǒng)碟式系統(tǒng)菲涅爾系統(tǒng)規(guī)模30320MW10-20MW525kW50kW運(yùn)行溫度C390/734565/1,049750/1,382300/500年容量因子2350%2077%25%25%70%峰值效率20%23%24%911%年凈效率1116%720%1225%911%商業(yè)化情況可商業(yè)化示范試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)?zāi)Ｐ图夹g(shù)開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低中高低RJ含儲(chǔ)能有限制

3、可以電池/、口互補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是是是無本錢$/m26302754752003,100 320275200$/W4.02.74.42.512.61.32.72.5$/Wp4.01.32.40.912.61.11.30.92.2:各發(fā)電系統(tǒng)比擬發(fā)電技術(shù)直接發(fā)電本錢燃料+投資美分/kwh間接外部本錢美分/kwh社會(huì)總本錢美分/kwh風(fēng)力發(fā)電3-50.1-0.33.1-5.2太陽能光伏發(fā)電15-250.5-115.5-26太陽能熱發(fā)電II型8-100.1-0.38.1-10.3水力發(fā)電3-70-13-8煤電蒸汽透平機(jī)3-42-155-19核能發(fā)電10-140.2-110.2-15天燃?xì)獍l(fā)電3-51-44-

4、9聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃?xì)?-72-67-13生物質(zhì)能發(fā)電7-90.2-37.2-122.3不同發(fā)電技術(shù)投資本錢發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電太陽能光伏發(fā) 電太陽能熱發(fā)電II 型燃煤發(fā)電蒸汽透平機(jī)燃?xì)馔钙铰?lián) 合循環(huán)發(fā)電投資本錢400-7001500-30003000-5000400-600800-1200美元/KW無燃料本錢無燃料本錢無燃料本錢有燃料本錢有燃料本錢2.4不同發(fā)電技術(shù)效率比擬發(fā)電技術(shù)太陽能熱發(fā)電煤電廠光伏發(fā)電晶體硅光伏發(fā)電薄膜多結(jié)技術(shù)總效率 %234012-1520-252.5:塔式太陽能熱發(fā)電參數(shù)可與高溫、高壓火電站一致,熱效率高且設(shè)備易配套.美國(guó) Solarone 電站初期投資1.42億元,其中定

5、日鏡52%、發(fā)電設(shè)備18%、蓄熱裝置10%、接收器5%、塔3%、 管道及換熱器8%、其它4%.可以看出定日鏡價(jià)格貴,但隋制鏡技術(shù)提升本錢大幅下降,預(yù)計(jì)到 2022年發(fā)電本錢會(huì)到達(dá)30-60美元/Mwh 即3-6美分/度.在大規(guī)模發(fā)電方面,塔式太陽能熱發(fā) 電將是所有太陽能發(fā)電中本錢最低的一種方式.太陽能熱發(fā)電投資本錢為煤電的 8倍左右,但因其不需燃料那么用電本錢比煤電低20-40倍,隋技術(shù)開展太陽能熱發(fā)電本錢進(jìn)一步下降,有環(huán)保意識(shí)的用戶更傾向于綠色能源,而煤電將隋通 貨膨脹而上升 3條件3.1: 土地：建一個(gè)200MW 20萬KW太陽能熱發(fā)電廠需占地3000英畝,但太陽能熱發(fā)電與光 伏和風(fēng)力發(fā)電

6、比擬不宜模塊化,估計(jì)要在100-300MW以上時(shí)才比擬經(jīng)濟(jì)3.2: 光照：太陽光全照射功率大于 1kw/m2,每年大于2000kwh/m2才是經(jīng)濟(jì)的3.3: 投資：一個(gè)中等的100MW發(fā)電廠投資本錢3-5美元/W,發(fā)電本錢10-15美分/度4:國(guó)內(nèi)外開展情況4.1: 國(guó)外至2022年全世界已裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)總收集陽光面積 9500萬平方米,以光照1kw/m、照射時(shí) 問50%、平均轉(zhuǎn)化率20%,那么差不多可獲電能10GW,但大局部是在低溫下使用如水加熱等, 高溫使用如熱電廠等只有 500Mw,不過正地快速增長(zhǎng).07-08二年中,世界上太陽能熱發(fā)電的在建裝機(jī)容量是07年之前20年中的8倍,太陽能熱

7、發(fā)電技術(shù)已進(jìn)入快速開展期.太陽能熱發(fā)電在可再生能源發(fā)電技術(shù)中具有本錢低、節(jié)能減排作用顯著、無污染等特點(diǎn)而具有 明顯的市埸前景.09年6月29日,國(guó)際能源署SolarPACES組織、歐洲太陽能熱發(fā)電協(xié)會(huì)ESTELA和綠色和 平組織聯(lián)合公布了三方共同撰寫的?聚光型太陽能熱發(fā)電展望2022?.報(bào)告預(yù)測(cè)到2030年聚光型 太陽能熱發(fā)電簡(jiǎn)稱CSP將能滿足全球7%的電力需求,至I 2050年可提升到25%. 報(bào)告認(rèn)為 槽式CSP已經(jīng)是可靠且得到示范證實(shí)的技術(shù),在建和運(yùn)行的發(fā)電站裝機(jī)容量已接近 2000 MW, 主要位于西班牙和美國(guó).CSP發(fā)電站具有調(diào)度水平,并且可以通過結(jié)合新的儲(chǔ)能技術(shù)和其他可再生能源或傳

8、統(tǒng)能源的混 合運(yùn)行概念予以增強(qiáng).這一特點(diǎn)可解決可再生能源存在的一個(gè)最重要的缺點(diǎn)：變化大、不可預(yù)測(cè) 且不可調(diào)度.未來十年里CSP在世界一些日照最強(qiáng)的地區(qū)有望得到開展.到2022年在建和擬建CSP發(fā)電站容量可到達(dá)15 000 MW. 然而,CSP仍有一些缺陷尚待解決：首先是本錢,需要從系統(tǒng)到部 件的創(chuàng)新以及制造技術(shù)的改良.效率上也仍有很大的提升空間更高的工作溫度,更好的集熱器 性能等o發(fā)電站的最正確規(guī)模應(yīng)比現(xiàn)有的要大目前受制于監(jiān)管和金融因素,與此相關(guān)的儲(chǔ)能能力還需要沉著量、溫度和本錢等方面加以提升.最后,還需要從建造和降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)本錢中產(chǎn)生 學(xué)習(xí)效應(yīng).美國(guó)、以色列、澳大利亞、德國(guó)等是太陽能利用的技

9、術(shù)強(qiáng)國(guó),在阿爾及利亞、澳大利亞、埃及、希臘、印度、以色列、意大利、墨西哥、摩洛哥、西班牙、美國(guó)等已建有13個(gè)太陽能熱電廠.德國(guó)將在西班牙建二個(gè)50MW并網(wǎng)的太陽能熱電,投資4億美元8美元/W,用非跟蹤式拋物 型聚能器.美國(guó)已建成塔式7座2437MW、槽式9座1614MW、蝶式4座 1750MW,目前簽訂的 熱發(fā)電裝機(jī)容量6GW,到2022年電力本錢將從現(xiàn)有13-16美分/度降到8-11美分/度、到2022年 降到7美分/度.目前國(guó)際上最大的太陽能塔式發(fā)電站是西班牙PS20裝機(jī)容量20MW.綠色和平國(guó)際與歐洲熱發(fā)電工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)到 2022年裝機(jī)容量將達(dá)1550MW 可減排3.6Mt;2022年達(dá)

10、6000MW,可減排 9.12Mt;2022年達(dá)21500MW,可減排32.8Mt.西班牙Abengoa 太陽能公司在太陽能熱發(fā)電行 業(yè)的已有20多年太陽能技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn),業(yè)務(wù)覆蓋西班牙和美國(guó)兩國(guó)市場(chǎng),并不斷向其他國(guó)家和 地區(qū)拓展.當(dāng)前在西班牙有300MW 太陽能電站正在建設(shè),全球最早的兩座商業(yè)化塔式電站PS10和PS20 正在運(yùn)行,3座50MW的槽式電站正在建設(shè),全球最大的低倍聚光光伏電站 正在運(yùn)行,分別位于阿爾及利亞和摩洛哥的全球第 1座、第2座太陽能/化石燃料聯(lián)合循環(huán)ISCC 電站正在建設(shè).比利時(shí)已開發(fā)出本錢更低的平面鏡聚能器,模塊化設(shè)計(jì)規(guī)模到達(dá)200MW ,今后太陽能發(fā)電十化石能發(fā)電煤、

11、燃?xì)獾然旌习l(fā)電廠將是開展方向.印度的 40MW太陽能發(fā)電+ 100MW燃?xì)?發(fā)電的混合電廠就是模式,2022年將建成1500MW這樣的混合電廠.4.2: 國(guó)內(nèi)至2022年我國(guó)一次能源需求25-33億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,二十世紀(jì)九十年代中期酸雨面積達(dá)我國(guó)面積 30%左右,二氧化硫和二氧化碳排放分別占世界第一、二位.而且已探明我國(guó)的煤碳在80年內(nèi)、石油在15年內(nèi)、天燃?xì)庠?0年內(nèi)將用盡,能源總量供給缺乏和能源結(jié)構(gòu)不合理嚴(yán)重制約了國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的開展,開展可再生能源已是當(dāng)務(wù)之急,到2022年我國(guó)的可再生能源將達(dá)10%、2050年將達(dá)40%甚至更高.開展太陽能熱發(fā)電技術(shù)是“國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)開展規(guī)劃綱要2022-

12、2022年規(guī)劃重點(diǎn)研究任務(wù).“十一五期間國(guó)家863方案設(shè)立了 “太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范重點(diǎn)工程,其目 標(biāo)是完成1MW太陽能塔式實(shí)驗(yàn)電站,設(shè)立了總體設(shè)計(jì)技術(shù)、高精度定日鏡、高可靠吸熱傳熱和 蓄熱方式研究、集中限制、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)等 5個(gè)課題.太陽能熱發(fā)電電站建在北京市延慶縣八達(dá) 嶺鎮(zhèn)大浮坨村,由太陽能吸收塔、鏡埸、發(fā)電廠房、試驗(yàn)埸組成,占地面積236.8畝,于09年4月19日獲北京市發(fā)改委立項(xiàng)批準(zhǔn),現(xiàn)已通過環(huán)境評(píng)價(jià)和并網(wǎng)批準(zhǔn),建成后估計(jì)年發(fā)電量195萬度、與火電比擬可節(jié)約標(biāo)煤 663噸、減排二氧化碳2236.6噸、二氧化硫17.8噸、粉塵136.3噸.中國(guó)工程院院士張耀明教授取得了自動(dòng)跟蹤太陽

13、、聚光和集熱等方面的技術(shù)突破,國(guó)內(nèi)首座 70kw塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)于05年10月在南京江寧太陽能試驗(yàn)埸建成并網(wǎng)發(fā)電.目前國(guó)內(nèi)已擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 100kw槽式太陽能熱發(fā)電裝置.09年華園新能源工程公司與 中科院電工所、清華大學(xué)等聯(lián)手研發(fā)太陽能高熱利用系統(tǒng),采用菲涅爾凸透鏡技術(shù)可以對(duì)幾百面 反射鏡進(jìn)行同時(shí)跟蹤、高溫直通管實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化可產(chǎn)生550度以上高溫蒸汽.中國(guó)于09年1月啟動(dòng)了太陽能利用行動(dòng)方案, 設(shè)定2022年達(dá)分布式利用、2025年達(dá)替代式利 用、2035年達(dá)規(guī)模利用的目標(biāo),并建立了太陽能技術(shù)研究中央目前,中科院電工所的定日鏡、北京天翌潔科技公司定日鏡及跟蹤系統(tǒng)、北京太陽能研究所高 溫集熱管、成都奧能知科技公司熱管太陽能熱發(fā)電技術(shù)、北工大的熔鹽技術(shù)、武漢理工的聚光器 反射鏡等技術(shù)研究都有突破.5:選址原那么5.1: 太陽能法向直射幅射數(shù)據(jù)調(diào)查太陽能法直資源,我國(guó)現(xiàn)有122個(gè)測(cè)點(diǎn)、其中97個(gè)具有多 年太陽時(shí)空幅射法直數(shù)據(jù)并制有太陽時(shí)空幅射法直分布圖.特別是西北蘢漠地區(qū)的太陽能資源十分豐富,太陽能熱發(fā)電容量為三峽電站最高發(fā)電量的50倍5.2: 空間高分辨率的土地利用和地形坡度和阻擋、用地本錢5.3: 水資源供給太