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、通過汽輪機帶動發(fā)電機發(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 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、并將熱鹽儲存罐中、當(dāng)要發(fā)電時翻開產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動透平發(fā)電機.產(chǎn)生蒸汽后低溫鹽回到冷鹽儲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：聚光倍數(shù)高易到達(dá)高溫、反射光線一次完成簡單高效、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)獨立電站,光學(xué)效率高、啟動損失小.用于小型獨立電站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?zāi)Ｐ驮囼災(zāi)Ｐ图夹g(shù)開發(fā)風(fēng)險低中高低RJ含儲能有限制

3、可以電池/、口互補系統(tǒng)設(shè)計是是是無本錢$/m26302754752003,100 320275200$/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 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%.可以看出定日鏡價格貴,但隋制鏡技術(shù)提升本錢大幅下降,預(yù)計到 2022年發(fā)電本錢會到達(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,估計要在100-300MW以上時才比擬經(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:國內(nèi)外開展情況4.1: 國外至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 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.07-08二年中,世界上太陽能熱發(fā)電的在建裝機容量是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、無污染等特點而具有 明顯的市埸前景.09年6月29日,國際能源署SolarPACES組織、歐洲太陽能熱發(fā)電協(xié)會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?.報告預(yù)測到2030年聚光型 太陽能熱發(fā)電簡稱CSP將能滿足全球7%的電力需求,至I 2050年可提升到25%. 報告認(rèn)為 槽式CSP已經(jīng)是可靠且得到示范證實的技術(shù),在建和運行的發(fā)電站裝機容量已接近 2000 MW, 主要位于西班牙和美國.CSP發(fā)電站具有調(diào)度水平,并且可以通過結(jié)合新的儲能技術(shù)和其他可再生能源或傳

8、統(tǒng)能源的混 合運行概念予以增強.這一特點可解決可再生能源存在的一個最重要的缺點：變化大、不可預(yù)測 且不可調(diào)度.未來十年里CSP在世界一些日照最強的地區(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營維護(hù)本錢中產(chǎn)生 學(xué)習(xí)效應(yīng).美國、以色列、澳大利亞、德國等是太陽能利用的技

9、術(shù)強國,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、美國等已建有13個太陽能熱電廠.德國將在西班牙建二個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.目前國際上最大的太陽能塔式發(fā)電站是西班牙PS20裝機容量20MW.綠色和平國際與歐洲熱發(fā)電工業(yè)協(xié)會預(yù)計到 2022年裝機容量將達(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,業(yè)務(wù)覆蓋西班牙和美國兩國市場,并不斷向其他國家和 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).比利時已開發(fā)出本錢更低的平面鏡聚能器,模塊化設(shè)計規(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: 國內(nèi)至2022年我國一次能源需求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“國家中長期科學(xué)和技術(shù)開展規(guī)劃綱要2022-

12、2022年規(guī)劃重點研究任務(wù).“十一五期間國家863方案設(shè)立了 “太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范重點工程,其目 標(biāo)是完成1MW太陽能塔式實驗電站,設(shè)立了總體設(shè)計技術(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、實驗平臺建設(shè)等 5個課題.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)改委立項批準(zhǔn),現(xiàn)已通過環(huán)境評價和并網(wǎng)批準(zhǔn),建成后估計年發(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.中國工程院院士張耀明教授取得了自動跟蹤太陽

13、、聚光和集熱等方面的技術(shù)突破,國內(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埸建成并網(wǎng)發(fā)電.目前國內(nèi)已擁有自主知識產(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)可以對幾百面 反射鏡進(jìn)行同時跟蹤、高溫直通管實現(xiàn)國產(chǎn)化可產(chǎn)生550度以上高溫蒸汽.中國于09年1月啟動了太陽能利用行動方案, 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,我國現(xiàn)有122個測點、其中97個具有多 年太陽時空幅射法直數(shù)據(jù)并制有太陽時空幅射法直分布圖.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