蝶式、槽式 、塔式太陽能發(fā)電區(qū)分詳解

1、幻燈片1太陽能熱發(fā)電種類HAPE*MERGEFORMAT塔式碟式規(guī)模化分布式幻燈片2三種常用太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)SHAPE*MERGEFORMAT_-幻燈片36.3碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) ?碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用旋轉(zhuǎn)拋物面的碟式反射鏡將太陽聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)。 碟式系統(tǒng)的太陽能接收器也不固定，隨著碟形反射鏡跟蹤太陽的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，克服了塔式系統(tǒng)較大余弦效應(yīng)的損失問題，光熱轉(zhuǎn)換效率大大提高 碟式接收器將太陽聚焦于旋轉(zhuǎn)拋物面的焦點(diǎn)上，而槽式接收器則將太陽聚焦于圓柱拋物面的焦線上，因此碟式接收器可以產(chǎn)生高溫。幻燈片4幻燈片6系統(tǒng)特性 高聚光比：500-2000 聚光表面溫度：1000-1300°C

2、 效率高：28-30% 面積不可能太大，因此功率150kW。 太陽能利用效率高：國外文獻(xiàn)報(bào)道：該系統(tǒng)可將85.6kW的輻射能轉(zhuǎn)化成26.75kW的電能，最高效率31.25% 發(fā)電規(guī)模靈活，安裝簡便，不需用水沙漠等缺水區(qū)域可用?；脽羝?系統(tǒng)組成碟式拋物面太陽能聚光器 碟式太陽能集熱器 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)及電輸出系統(tǒng)幻燈片8碟式拋物面太陽能聚光器小聚光鏡組合式結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低間隙，面積利用率低鏡面張膜式結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低聚光鏡拼接式面積利用率高，精度高幻燈片9碟式太陽能集熱器 間接式集熱器 相變換熱，堿金屬（鈉、鉀，鈉鉀合金等） 熱量傳遞快、容量大，溫度恒定相變式、熱管式、混合式 直接式集熱器 溫

3、度分布極不均勻發(fā)電不穩(wěn)定，不均勻幻燈片10斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（引擎） StirlingEngine 蘇格蘭牧師、物理學(xué)家、熱力學(xué)家RobertStirling 1816年，申請專利。 熱機(jī)、外燃機(jī) 理論效率最大效率，卡諾循環(huán)效率-100-150-200I1*_200-150-100-500501001502()010000I90(H)850080007500700065006000550050004500斗0003500300025002000150010005000圖5.J碟式太陽能集熱器上的溫度分布幻燈片11幻燈片12幻燈片13斯特林機(jī) a-型斯特林機(jī)：兩個(gè)獨(dú)立動(dòng)力活塞，熱活塞密封，精密加工 B

4、-型斯特林機(jī)：隔離活塞，直線型氣缸，斯特林申請專利機(jī)型，工藝易實(shí)現(xiàn)，最適用機(jī)型 y-型斯特林機(jī)：與B類似，但動(dòng)力活塞和隔離塊分開，也是最適用機(jī)型燈片14幻燈片15幻燈片17碟式熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 光熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)85%左右，在三類系統(tǒng)中位居首位； 使用靈活，既可以作分布式系統(tǒng)單獨(dú)供電，也可以并網(wǎng)發(fā)電。 氣動(dòng)阻力低、發(fā)射質(zhì)量小，因此近年來研發(fā)主要集中于具有更小單位功率質(zhì)量比的空間電源應(yīng)用領(lǐng)域，今后的研究方向主要是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和降低系統(tǒng)發(fā)電成本兩個(gè)方面?；脽羝?8碟式系統(tǒng)的缺點(diǎn) 1)造價(jià)昂貴，在三種系統(tǒng)中也是位居首位，目前碟式熱發(fā)電系統(tǒng)的初投資成本高達(dá)4.76.4萬元/kW；(2)盡管碟式系統(tǒng)的

5、聚光比非常高，可以達(dá)到2000°C的高溫，但是對于目前的熱發(fā)電技術(shù)而言，如此高的溫度并不需要甚至是具有破壞性的。所以，碟式系統(tǒng)的接收器一般并不放在焦點(diǎn)上，而是根據(jù)性能指標(biāo)要求適當(dāng)?shù)胤旁谳^低的溫度區(qū)內(nèi)，這樣高聚光度的r.0優(yōu)點(diǎn)實(shí)際上并不能得到充分的發(fā)揮； (3)熱儲存困難，熱熔鹽儲熱技術(shù)危險(xiǎn)性大而且造價(jià)高?；脽羝?96.4槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)幻燈片20 槽式拋物面反射鏡將太陽光聚焦到集熱器，加熱傳熱工質(zhì)，在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)簡稱槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),也稱分散型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。 聚光集熱器分散布置，并聯(lián)或串聯(lián)后將工作介質(zhì)匯集到一起 4部分組成；

6、 聚光集熱裝置： 輔助能源裝置： 蓄熱裝置： 汽輪發(fā)電裝置：外熱察竦Thisis機(jī)議班汀;ttfi忡-引#常塊itHLluwenbui亂誦”不當(dāng)之業(yè)厳請?jiān)戱饣脽羝?1太陽能熱發(fā)電原理熱-功-電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)熱-功-電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)聚光集熱子系統(tǒng)幻燈片22SHAPE*MERGEFORMAT白天工作模式1直接發(fā)電聚光集熱子系統(tǒng)幻燈片23SHAPE*MERGEFORMATHAPE*MERGEFORMAT幻燈片266.4.3特點(diǎn) 槽形拋物面鏡集熱器一一線聚焦集熱器，聚光低，吸收器散熱面積大，介質(zhì)溫度一般不超過400°C，屬于中溫系統(tǒng) 集熱器安裝于地面上，安裝和維護(hù)方便，各類集熱器

7、可同步跟蹤，降低控制成本。 缺點(diǎn)是能量集中過程依賴于管道和泵，使得輸熱管路復(fù)雜，熱損失和阻力較大。幻燈片276.4.4槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 20世紀(jì)70年代末，美國、西歐、以色列和日本做了大量研發(fā)工作，取得了較大進(jìn)展。 20世紀(jì)80年代初期，以色列和美國聯(lián)合組建了魯茲（LUZ）太陽能熱發(fā)電國際有限公司。 從成立開始，該公司就集中力量研究開發(fā)槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。 5年后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，可生產(chǎn)14-80MW的系列發(fā)電裝置 19851991期間在美國建成了9座大型商用熱發(fā)電系統(tǒng)，總裝機(jī)容量354MW，并網(wǎng)運(yùn)行，年發(fā)電10.8億度，至今仍在運(yùn)行幻燈片28導(dǎo)熱油為介質(zhì)，水蒸氣工作無蓄熱裝

8、置天然氣補(bǔ)燃幻燈片29 隨著技術(shù)的完善，效率提高，建造費(fèi)用下降，發(fā)電成本下降效率：11.5%13.6% 建造費(fèi)用：59763011美元/千瓦 發(fā)電成本：26.3美分12美分/度 雄心勃勃，計(jì)劃到2000年總裝機(jī)容量800MW，發(fā)電成本降低到5-6美分/度，但最后破產(chǎn)。90-91年石油價(jià)格下跌，經(jīng)費(fèi)減少幻燈片30 西班牙和日本等國的示范工程也取得很好的結(jié)果 西班牙南部阿爾梅里亞建設(shè)了2臺500KW的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，164臺聚光鏡，總集熱面積5362m2,油為集熱和蓄熱介質(zhì)，汽輪機(jī)進(jìn)口溫度285°C，建設(shè)費(fèi)用2800萬馬克。 日本1981年在四國香川縣海邊建設(shè)了2臺1000KW的發(fā)電站，

9、100塊平面反射鏡把太陽光反射到5臺槽式拋物鏡面上進(jìn)行集熱，集熱介質(zhì)為水-水蒸氣，汽輪機(jī)進(jìn)口溫度346C，壓力14X105Pa。建設(shè)費(fèi)用50億日元由于當(dāng)?shù)厝照諚l件差，利用率低，在取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，1984年停止運(yùn)行?；脽羝?1美國太陽能1號電站 內(nèi)華達(dá)州南部的克拉克鎮(zhèn) 當(dāng)?shù)剌椛渲?606kwh/m2a 75MW 1999年前期工作，2006年2月開工建設(shè)，2007年6月投產(chǎn)。 導(dǎo)熱油蓄熱，0.5小時(shí)蓄熱，1700t導(dǎo)熱油。 年發(fā)電1.34億度，投資2.66億美元幻燈片32西班牙Andasol1號和2號 西班牙南部，輻射2136,50MWx2 2006年3月建設(shè)，2008年11月和2009年投產(chǎn)

10、上網(wǎng)電價(jià)27歐分。 熔融鹽蓄熱，7.5小時(shí)蓄熱量 三介質(zhì)，導(dǎo)熱油，熔融鹽，水蒸氣 換熱效率，導(dǎo)熱油最高400C，難以發(fā)揮熔融鹽高溫的優(yōu)勢?；脽羝?3意大利阿基米德電站 意大利西西里島，5MW 熔融鹽蓄熱 兩介質(zhì)：熔融鹽-水蒸氣 真空管入口出口溫度：290、550C 電站效率15.6% 諾貝爾獎(jiǎng)，意大利物理學(xué)家魯比亞主導(dǎo)?；脽羝?4菲涅爾式太陽能發(fā)電系統(tǒng)LS11.2LS3開口血）2.5S5,76長悅）5044R99光學(xué)效率0.7340.7640.86PI7V1821反射面積（聞128235547管內(nèi)流體溫度【口307350390應(yīng)用情況SEGST.SEGSSEGSvn,SEGSVISEGSUSE

11、GSVIISEGIX表2三種衣陽能集熱裝武參數(shù)屋應(yīng)用情況爾反射，線聚焦 結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)易于操作。 美國加州5MW示范，世界上第一個(gè)菲涅爾聚焦電站，水蒸氣介質(zhì)，溫度450°C。 西班牙1.4MW示范，二期項(xiàng)目30MW 皇明，2.5MW示范，鋼管鍍膜。工業(yè)利用和供熱?；脽羝?5菲涅我1槽式木陽能熱電站項(xiàng)目|=：A宀T冊西班牙阿爾梅甲冊0.5燕汽徧環(huán)日本四國番川縣仁尾町19811蒸汽循環(huán)美國抓州莫罕夫沙漠1985-1991354蒸汽循環(huán)西班牙DISS199619992直接利用蕪汽發(fā)電(DSG)希臘克里達(dá)島199750蒸汽循環(huán)2000其他能源與太陽能聯(lián)合運(yùn)幻燈片36計(jì)劃正在建設(shè)的槽式太陽

12、能發(fā)電站BENTWIRE*7PISTONFig.6CrankmechanismHEAT匕E纟F；F；：；:;ftftJfifiFig.1CanandrubberFig.2Airisheated.Fig.3Airiscooled.(a)(b)幻燈片37地點(diǎn)類型裝機(jī)容量IMW澳大利亞菲浬爾透輛13埃及SCCS3080E卩度rsccs35Il伊朗ISCCS/SEGS30-80摩洛哥ISCC/SEGS墨西哥ISCCS西班牙SEGS10-50中國SEGS0.1幻燈片38幻燈片39幻燈片40幻燈片41幻燈片42幻燈片43幻燈片44幻燈片45幻燈片46幻燈片476.5塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 也稱集中型系統(tǒng)

13、，是在空曠平地上建立高大的塔，塔頂安裝固定一個(gè)接收器（相當(dāng)于鍋爐），塔的周圍安置大量的大型反射鏡（稱為定日鏡），每臺配有各自的跟蹤機(jī)構(gòu)，將太陽光聚集并反射到塔頂?shù)慕邮掌魃袭a(chǎn)生高溫，接收器內(nèi)生成的高溫蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電。 整個(gè)系統(tǒng)出4部分構(gòu)成： 聚光裝置： 集熱裝置： 蓄熱裝置：汽輪發(fā)電裝置：幻燈片48特點(diǎn) 高聚光比：200-1000 高溫：聚光比1000時(shí)，接收器中心溫度1200°C。 集中布置，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。 介質(zhì)溫度和壓力高，提高發(fā)電效率。 蓄熱后可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電?；脽羝?96.5.1塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備 反射鏡 要求高溫高壓，因此須要較大的聚光比，需要大量發(fā)射鏡，且有合理

14、的布局，反射率應(yīng)大于80%，自動(dòng)跟蹤太陽要同步。 接收器 太陽能鍋爐，要求體積小、換熱效率高。 蓄熱裝置 選用傳熱和蓄熱性能好的材料作為蓄熱工質(zhì)，一般選用水汽系統(tǒng)，對于高溫大容量系統(tǒng)可選鈉作為熱傳輸介質(zhì)?；脽羝?0幻燈片51幻燈片526.5.2塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)研究進(jìn)展 1950年，原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)了世界上第一座塔式太陽能熱發(fā)電站的小型試驗(yàn)裝置。 20世紀(jì)80年代世界上建成的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集中于美國、西班牙、日本、前蘇聯(lián)等國家，基本上都是試驗(yàn)電站，目的是為大型商業(yè)電站的建設(shè)提供技術(shù)和經(jīng)濟(jì)依據(jù)。 日本和法國電站由于日照條件較差，運(yùn)行兩三年取得經(jīng)驗(yàn)后停運(yùn) 西班牙、歐共體的電站進(jìn)行了長期的試驗(yàn)研究

15、 美國的太陽1號和太陽2號是性能發(fā)揮最好的電站?；脽羝?3 1982年4月，美國加州南部沙漠地區(qū)建成“太陽1號”塔式系統(tǒng) 發(fā)電功率10MW，水汽系統(tǒng) 由1818面反射鏡和高85.5米的高塔組成 后來建設(shè)“太陽2號”系統(tǒng)，并與1996年并網(wǎng)發(fā)電。 近年來，以色列科學(xué)研究院對此系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。 2009年世界上最大的塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)在西班牙建成，20MW幻燈片54西班牙PS10電站 2005年開工建設(shè)，2007年運(yùn)行 容量11MW 造價(jià)3500歐元/KW 鏡場面積7.5萬平方米，定日鏡624面，每面面積120平方米。塔高115米。 吸熱器面積5.4X12米 介質(zhì)為水冰蒸氣，壓力4.5MPa，溫度

16、300C 設(shè)計(jì)效率21%，實(shí)際效率13.41% 水蓄熱，50min。備用：燃?xì)庋a(bǔ)燃，摻燒比12-15%幻燈片55西班牙PS20電站 2009年投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)世界最大的塔式電站 容量20MW 鏡場面積15萬平方米。塔高165米。 熱效率提高10% 設(shè)計(jì)較為保守。蓄熱方式為熱水蓄熱。高壓熱水變壓氣化，產(chǎn)生飽和蒸汽的方式。 美國Solar2號電站提高了蒸汽參數(shù)，16.5MPa,550°C?；脽羝?6熔融鹽為介質(zhì)的塔式電站 Gemasolar太陽能塔式電站，西班牙南部 19.9MW 40%硝酸鉀，60%硝酸鈉 288C565C 設(shè)計(jì)蓄熱15小時(shí) 565C條件下，每天溫降低于1-2C幻燈片57空氣

17、為介質(zhì)的塔式電站 德國示范電站1.5MW，法國2MW 吸熱器：多孔陶瓷，抽吸周邊空氣，帶走陶瓷熱量，空氣加熱至700Co 加熱后的空氣進(jìn)入鍋爐爐膛，加熱水變?yōu)樗魵狻?2005年河海大學(xué)與以色列合作研究，70KW塔式電站，空氣介質(zhì)，溫度1000Co幻燈片58塔式吸熱器 與鍋爐類似 以水為介質(zhì)的吸熱器均有汽包，吸熱段分為未飽和水、兩相流、和過熱蒸汽段。 以熔融鹽為介質(zhì)的吸熱器均為液相換熱過程?；脽羝?9 吸熱器熱損失： 輻射損失、對流損失、傳導(dǎo)損失 吸熱器黑色，輻射后白色 輻射溫度超過1200C，沒有耐高溫透光材料，吸熱器敞開布置。對流損失大?；脽羝?0世界最大塔式太陽能發(fā)電裝置幻燈片61ISE

18、GS太陽能發(fā)電廠幻燈片62 NRG能源公司占一半股權(quán) BrightSource和Google公司持有另一半股權(quán)幻燈片63環(huán)保爭議美國魚類和野生動(dòng)物組織擔(dān)心電廠產(chǎn)生的高熱會(huì)殺死金雕和其他受保護(hù)動(dòng)物物種 太陽能廠的建地為沙漠陸龜(deserttortoise)的棲息地，傳興建工程之初已造成600只陸龜死亡，導(dǎo)致興建工程一度停擺，Google與BrightSource能源公司請來十多位生物學(xué)家、耗資巨額金錢協(xié)助陸龜遷移到附近的棲息地。 死亡射線 耗資22億美元的“燒鳥項(xiàng)目”幻燈片64幻燈片65太陽能煙囪發(fā)電 在一大片圓形土地上蓋滿玻璃，圓中心建一高大的煙囪，煙囪底部裝有風(fēng)力透平機(jī)。透明玻璃蓋板下被太

19、陽加熱的空氣通過煙囪被抽走，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力透平機(jī)發(fā)電。 1983年，西班牙建成一座太陽熱氣流（即太陽煙囪）發(fā)電站，發(fā)電功率50kW，用于進(jìn)行探索性試驗(yàn)研究?；脽羝?667tHHl-fhEfM1疙葉ytA-VhirfiMEC?t«fAW£IK'.七玉-*!<F:幻燈片太陽能煙囪發(fā)電示意圖幻燈片68幻燈片69西班牙試驗(yàn)裝置 西班牙曼札納市，一個(gè)lOOkw的實(shí)驗(yàn)性電站從1981年已經(jīng)開始運(yùn)行。這座實(shí)驗(yàn)性電站的煙囪高200m，煙囪直徑為10.3m；集熱棚的半徑為126m，其邊緣處與地面的間隙約2m,其中間處距地面8m。 晝夜不停。白天渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min,產(chǎn)生lOOkw的電量