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)電種類錯謀!未找到引用源。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)動而運(yùn)動，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獲轉(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?；脽羝?表1幾種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的性能對比發(fā)電方式槽式系統(tǒng)塔式系統(tǒng)碟式系統(tǒng)規(guī)模30-32010-205-25運(yùn)行溫度/T：390/734565/1049750/1382年容量因子23-50207725峰值

2、效率202324年凈效率/饒11-167201225商業(yè)化情況可商業(yè)化示范試驗(yàn)?zāi)Ｐ图夹g(shù)開發(fā)風(fēng)險低中高幻燈片5實(shí)用文案陽147僅她物做點(diǎn)絲集燒器小你陽能熱發(fā)電裝就幻燈片6系統(tǒng)特性 高聚光比：500-2000 聚光表面溫度：1000-1300C 效率高：28-30% 面積不可能太大，因此功率廣50kW。 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)動機(jī) 發(fā)動機(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

3、式結(jié)構(gòu)簡單，造價低間隙，面積利用率低鏡面張膜式結(jié)構(gòu)簡單，造價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） 熱董傳遞快、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)動機(jī)（引擎） StirIingEngine 蘇格蘭牧師、物理學(xué)家、熱力學(xué)家obertStirIing 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-100-150-200一200-150-100-500501001502001000095009000幻燈片12幻燈片13圖5.4碟式太

4、陽能集熱器上的溫度分布85008000750070006500600055005000450040003500300025002000150010005000幻燈片11斯特林機(jī) a-型斯特林機(jī)：兩個獨(dú)立動力活寒，熱活寒密封，精密加工 3-型斯特林機(jī)：隔離活寒，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0類似，但動力活塞和隔離塊分開，也是最適用機(jī)型燈片14幻燈片15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

5、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)電成本兩個方面?；脽羝?8碟式系統(tǒng)的缺點(diǎn)、 1)造價昂貴，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)的聚光比非常高，可以達(dá)到2000C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咬壞性的。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)危險性大而且造價高。幻燈片196.4槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)幻燈片206.4.1槽式太陽能熱發(fā)電

6、系統(tǒng)組成 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，推動汽輪機(jī)帶動發(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： 聚光集熱裝置： 輔助能源裝置： 蓄熱裝置： 汽輪發(fā)電裝置：竹熱系軟這3030冷卻涉活幕桿帝封昌火頭huvenbai亂譯不當(dāng)Z處敏請招正引甘淆塊曲軸亀Thisis機(jī)酒來幻燈片21太陽能熱發(fā)電原理太陽能陣列聚光集熱子系統(tǒng)幻燈片22熱-功-電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)白天工作模式1直接發(fā)電聚光集熱子系統(tǒng)幻燈片23熱-功-電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)6h9h12h15h

7、18h21h24h3轡固&錯誤!未找到引用源。00也錯誤未找到引用源。266.4.3特點(diǎn) 槽形拋物面鏡集熱器線聚焦集熱器，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?；脽羝?76.4.4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

8、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 1985=991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免»(»(Two圖1SEGS9座電站（系統(tǒng)）年發(fā)電總量導(dǎo)熱油為介質(zhì)，水蒸氣工作無蓄熱裝置天然乞補(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% 建遙費(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±800MW,發(fā)電成本降低到5-6美分/度，但最

9、后謝:產(chǎn)。90-91年石油價格下跌，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，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346'C,壓力14X105Pao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，在職得試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，1984年停止運(yùn)行。幻燈片31美國太陽能1號電站 內(nèi)華

10、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) 上網(wǎng)電價27歐分。 熔融鹽蓄熱，7.5小時蓄熱量 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。幻燈片33意大利阿基米德電站 意大利西西里島，5MW 熔觸鹽蓄熱 兩介質(zhì)：熔融鹽-水蒸氣 真空管入口出口溫度：

11、290、550°C 電站效率15.6% 諾貝爾獎，意大利物理學(xué)家魯比亞主導(dǎo)。幻燈片34菲涅爾式太陽能發(fā)電系統(tǒng)表2三種太陽能集熱裝置參數(shù)及應(yīng)用情況項(xiàng)目LS-ILS-31開口（m）2.555.76長(m)5044899光學(xué)效率0.7340.7640.8聚焦比61:171:182：1反射面積（亦）128235547管內(nèi)流體溫度比）307350390應(yīng)用情況SEGSI、SEGSISEGSVD.SEGSVmSEGSI1SEGSVIISEGIX爾反射，線聚焦 結(jié)構(gòu)簡單，傳動結(jié)構(gòu)易于操作。 美國加州5MW示范，世界上第一個菲涅爾聚焦電站，水蒸氣介質(zhì)，溫度450C。 西班牙1.4MW示范，二期項(xiàng)目3

12、0MW 皇明，2.5MW示范，鋼管鍍膜。工業(yè)利用和供熱?；脽羝?5«1«式末陽能熱電站項(xiàng)目點(diǎn)年份裝機(jī)割t(MW)循環(huán)類型1西班牙阿爾蒸汽循環(huán)19810.5梅里亞蒸汽循環(huán)莫罕夫沙潦1985-1991354蒸汽循環(huán)西班牙DISS1996-19992直接利用蒸汽發(fā)電(DSG)希臘克里達(dá)島199750蒸汽循環(huán)其他能源與埃及2000120-140太陽能聯(lián)合運(yùn)行電站(ISCCSJ計(jì)劃正在建設(shè)的槽式太陽能發(fā)電站以色列2001100蒸汽循環(huán)印度2002144荼汽循環(huán)摩洛哥ri36西班牙律ai2(X)45DSG美國南部2(X)62x50蒸汽循環(huán)6小時熱存儲美國內(nèi)達(dá)華州200664蒸汽循環(huán)無儲

13、熱230康中太陽ISCCS能占3O-5OMWJFig.4DisplacerpistonrmrPISTONHOTAIRCOLDAlPISTON.COOLHERE!heathere?HOYAIRFig.5Workofpiston(a)(b)片燈幻澳大利亞菲涅爾透鏡13埃及ISCCS30-80印度ISCCS35伊朗ISCCS/SEGS30-80摩洛哥ISCCS/SEGS30-80墨西哥ISCCS30-80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)，是在空曠平

14、地上建立高大的塔，塔頂安裝固定一個接收器（相當(dāng)于鍋爐）.塔的周囤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汽輪機(jī)來發(fā)電。 整個系統(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，接收器中心溫度12009。 集中布置，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?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。幻燈片496.5.1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，且有合理的布局，反射率應(yīng)大于80

15、%,自動跟蹤太陽要同步。 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)，對于高溫大容董系統(tǒng)可選鈉作為熱傳輸介質(zhì)。幻燈片50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 美國的太陽1號和太陽2

16、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來的高塔組成 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#11MW 造價3500歐元/KW 鏡場面積7.5萬平方米，定日鏡624面，每面面積120平方來。塔高115米。 吸熱器面積5.4X12 介質(zhì)為水/水蒸氣，壓力4.5MPa,溫度300C

17、 設(shè)計(jì)效率21%,實(shí)際效率13.41% 水蓄熱，50mino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,550Co幻燈片56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 288C565°C 設(shè)計(jì)蓄熱15小時 565C條件下，每天溫降低于幻燈片57空氣為介質(zhì)的塔式電站

18、 德國示范電站1.5MW,法國2MW 吸熱器：多孔陶逡，抽吸周邊空氣，帶走陶瓷熱量，空氣加熱至700C。 如熱后的空氣進(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1000lCo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。幻燈片59 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120CTC,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61ISEGS太陽能發(fā)

19、電廠幻燈片62 NRG能源公司占一半股權(quán) BrightSource和GoogIe公司持有另一半股權(quán)Ivanpah槪況地點(diǎn)：美國加州伊凡帕旱湖(IvanpahDryLake)占地面積：14.2萬平方千米光伏組件：4,000英畝總體發(fā)電量：392兆瓦(全美太陽能發(fā)電總量的30%)滿足用戶用電需求：14萬戶減少二氧化碳排放：40萬噸/年耗費(fèi)人力&工程造價：2,700位工作人員+22億美元(16億美元為美國卡開工時間：2010年10月竣工肘間：2013年12月運(yùn)行時間：2014年1月幻燈片63環(huán)保爭議 美國魚類和野生動物組織擔(dān)心電廠產(chǎn)生的高熱會殺死金雕和其他受保護(hù)動物物種 太陽能廠的建地為沙漠

20、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，GoogIe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 tvanpah1 h/anpah2Ivanpah3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陽加熱的空氣通過煙囪被抽走，馳動風(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?6Crwe

21、MMprw«l<WWH|E<004ATWVkMSoecrolt幺？燈片CARlofIRMM.RMrWcymbKlMhoMi4MKtfidmOtwriwM»«vwhaMW4*(1MbK»0*lr<«ocaMdCt67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100kw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100kw的電量。晚上集熱棚下的地面把白天吸收的熱釋放出來，推動渦輪機(jī)以1000r/min的速度運(yùn)行，發(fā)電量為40kw?；脽羝?0澳大利亞擬在新南威爾士州建造一座目前世界上最大的太陽能熱力發(fā)電站煙囪式發(fā)電站，發(fā)電容量高達(dá)200MW.為達(dá)到此額