第三章 太陽能光熱介紹ppt課件

1、甘肅分公司2011年12月一、前言一、前言20072007年發(fā)改委年發(fā)改委可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，到，到20102010年底全國(guó)建成太陽能年底全國(guó)建成太陽能熱發(fā)電總?cè)萘繉⑦_(dá)熱發(fā)電總?cè)萘繉⑦_(dá)50MW50MW，到，到20202020年達(dá)年達(dá)200MW200MW。20082008年年3 3月，發(fā)改委又發(fā)布月，發(fā)改委又發(fā)布可再生能源十一五規(guī)劃可再生能源十一五規(guī)劃，提出建設(shè)若干個(gè)太陽，提出建設(shè)若干個(gè)太陽能光伏示范電站和太陽能光熱示范電站，到能光伏示范電站和太陽能光熱示范電站，到20102010年，太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到年，太陽能發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到300MW300MW，到，到20202

2、020年達(dá)到年達(dá)到1800MW1800MW。 20092009年年7 7月月2424日，日，人民日?qǐng)?bào)人民日?qǐng)?bào)發(fā)表題為發(fā)表題為五項(xiàng)新能源技術(shù)特別值得關(guān)注五項(xiàng)新能源技術(shù)特別值得關(guān)注的的報(bào)告，其中太陽能熱發(fā)電技術(shù)列在首位報(bào)告，其中太陽能熱發(fā)電技術(shù)列在首位 。20102010年年1010月月國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定明確提出明確提出要要“加快太陽能熱利用技術(shù)推廣應(yīng)用，開拓多元化的太陽能光伏光熱發(fā)電市加快太陽能熱利用技術(shù)推廣應(yīng)用，開拓多元化的太陽能光伏光熱發(fā)電市場(chǎng)場(chǎng)”，首次將光熱發(fā)電與光伏發(fā)電并列。，首次將光熱發(fā)電與光伏發(fā)電并列。一、前言一、

3、前言1010月月2525日國(guó)家電網(wǎng)公司劉總在日國(guó)家電網(wǎng)公司劉總在集團(tuán)公司調(diào)研時(shí)強(qiáng)調(diào)，新能源集團(tuán)公司調(diào)研時(shí)強(qiáng)調(diào)，新能源產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)實(shí)施沿海風(fēng)電開發(fā)，產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)實(shí)施沿海風(fēng)電開發(fā)，同時(shí)積極發(fā)展光熱技術(shù)，以技同時(shí)積極發(fā)展光熱技術(shù)，以技術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略制勝。術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略制勝。 20112011年初，從規(guī)劃立項(xiàng)起歷時(shí)年初，從規(guī)劃立項(xiàng)起歷時(shí)7 7年的首個(gè)規(guī)模化光熱發(fā)電項(xiàng)目終于招標(biāo)；年的首個(gè)規(guī)?；鉄岚l(fā)電項(xiàng)目終于招標(biāo)；5 5月發(fā)改委發(fā)布月發(fā)改委發(fā)布產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011(2011年本年本) )，鼓勵(lì)類新增的，鼓勵(lì)類新增的新能源門類中，太陽能光熱發(fā)電位于首位。新能源門類中，太陽能光熱發(fā)電位于首位。

4、二、太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展二、太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展1950年，原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)了世界上第一座太陽能塔式電站，建造了一個(gè)小型試驗(yàn)裝置。1980年美國(guó)在加州建成太陽I號(hào)塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機(jī)容量10MW 。1996年1月美國(guó)在太陽I號(hào)的基礎(chǔ)改建的太陽II號(hào)塔式太陽能熱發(fā)電投入試驗(yàn)運(yùn)行。 從19811991年，全世界建造的太陽能熱發(fā)電站（500kw以上）約有20余座，發(fā)電功率最大達(dá)80MW。 80年代中期，經(jīng)過對(duì)已建成的太陽能熱發(fā)電站的總結(jié)，認(rèn)為太陽能熱發(fā)電技術(shù)可行，但投資過大且降低成本比較困難，使各國(guó)的太陽能熱發(fā)電站建設(shè)逐漸冷下來。路茲太陽能熱發(fā)電國(guó)際有限公司從1985年至1991年在美國(guó)加州沙漠建成9

5、座槽式太陽能熱電站，總裝機(jī)容量3538MW。二、太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展二、太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展 在“六五”期間建立了一套功率為lkW的太陽能塔式熱發(fā)電模擬裝置和一套功率為lkW的平板式太陽能低溫?zé)岚l(fā)電模擬裝置。 2007年6月1日，國(guó)內(nèi)首座70千瓦的太陽能塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)在南京通過鑒定驗(yàn)收。2010年7月1日，亞洲首座塔式太陽能光熱發(fā)電站在北京延慶動(dòng)工興建。我國(guó)首臺(tái)碟式太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)樣機(jī)，由浙江華儀康迪斯太陽能科技有限公司自主研發(fā)。過去一年多，有不同企業(yè)在四川、青海、甘肅、寧夏等多個(gè)地區(qū)提出了數(shù)個(gè)太陽能光熱發(fā)電項(xiàng)目，規(guī)模從（兆瓦）到不等，各大電力集團(tuán)已開始謀劃太陽能光熱發(fā)電項(xiàng)目。 二、太陽能

6、熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展二、太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展 三、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作三、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作 原理原理 太陽能熱發(fā)電技術(shù)是利用聚光設(shè)備將太陽光聚集后，通過超白玻璃、吸熱膜層材料、高溫儲(chǔ)熱材料等轉(zhuǎn)化為足夠溫度的熱能進(jìn)行儲(chǔ)存，然后接入類似火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)生高溫高壓蒸氣的驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于整個(gè)發(fā)電過程中的熱源來自于太陽能，因此稱為太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。 在光照強(qiáng)度高的時(shí)間里，其工作模式為通過鏡場(chǎng)集熱后將一部分熱能通過儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)存，另一部分熱能將轉(zhuǎn)移至發(fā)電系統(tǒng)來維持發(fā)電。在光照強(qiáng)度不高的時(shí)間里，鏡場(chǎng)集熱系統(tǒng)不進(jìn)行工作，儲(chǔ)熱系統(tǒng)通過將儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)移至發(fā)電系統(tǒng)來維持發(fā)電。 三、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理

7、三、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)一般由集熱子系統(tǒng)、熱傳輸子系統(tǒng)、蓄熱與熱交換子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)等組成。 儲(chǔ)能系統(tǒng)的存在，光熱發(fā)電的年發(fā)電小時(shí)數(shù)可接近傳統(tǒng)熱電的發(fā)電小時(shí)數(shù)。 四、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)基本四、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)基本類型類型1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 在這條焦線上安裝管狀太陽能集熱器，以吸收聚焦后的太陽輻射能，對(duì)傳熱工質(zhì)加熱，在熱交換器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其特點(diǎn)是聚光集熱器是由許多分散布置的槽形拋物面鏡聚光集熱器串、并聯(lián)組成。 聚光鏡面從幾何上看是將拋物線平移而形成的槽式拋物面，它將太陽光聚焦在一條直線上，形成太陽光焦線。1 1、槽式

8、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光集熱子系統(tǒng)熱交換子系統(tǒng)發(fā)電子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)輔助能源子系統(tǒng)聚光鏡接收器跟蹤裝置真空管式、腔式 南北、東西、極軸 預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器 需要設(shè)置工作流體在接收器和輔助能源系統(tǒng)之間循環(huán)的切換裝置 蓄熱的方式主要有顯式、潛式和化學(xué)蓄熱三種方式 在夜間或陰雨天，一般采用輔助能源系統(tǒng)供熱 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 成像聚光太陽能集熱器 聚光太陽能集熱器由聚光器與接收器組成，成像聚光太陽能集熱器通過聚光器將太陽輻射聚焦在接收器上形成焦點(diǎn)（或焦線），以獲得

9、高強(qiáng)度太陽能。 聚光集熱器是一套光學(xué)系統(tǒng)，聚光器一般由反射鏡或透鏡構(gòu)成，主要有拋物面反射鏡、菲涅耳透鏡、菲涅耳反射鏡三種。 聚光器接受太陽光的投影面稱為光孔（或“開口”），聚光器把照射到光孔的輻射匯聚到接受器上，如果聚光器光孔面積為A1，接受器受聚光面積為A2，則有：C=A1/A2， C稱為“聚光比”，是聚光集熱器的聚光程度的特征參數(shù)。 拋物面聚光集熱器拋物面聚光集熱器 由拋物線沿軸線旋轉(zhuǎn)形成的面稱為旋轉(zhuǎn)拋物面，由拋物線向縱向延伸形成的面稱為拋物柱面。在凹面覆上反光層就構(gòu)成拋物面聚光器。根據(jù)光學(xué)原理，與拋物鏡面軸線平行的光將會(huì)聚到焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)在鏡面的軸線上，見圖（a）。把接收器安裝在反射鏡的焦

10、點(diǎn)上，當(dāng)太陽光與鏡面軸線平行時(shí)，反射的光輻射全部會(huì)聚到接收器，見圖（b）。1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 太陽能聚光集熱器 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 成像聚光太陽能集熱器 旋轉(zhuǎn)拋物面集熱器的立體圖，由旋轉(zhuǎn)拋物面構(gòu)成的聚光器與安裝在焦點(diǎn)上的點(diǎn)狀接收器組成。旋轉(zhuǎn)拋物面聚光集熱器的聚光比范圍非常高，約500至3000，最高聚熱溫度500度至3000度。 拋物柱面集熱器也叫槽式集熱器，由于柱狀拋物面的光線是會(huì)聚到一條線（帶）上，故接收器是長(zhǎng)條形的，一般由管狀的接收器安裝在柱狀拋物面的焦線上組成。拋物柱面聚光集熱器的聚光比范圍約20至80，最高聚熱溫度250

11、度至400度。 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 成像聚光太陽能集熱器 普通凸透鏡的原理大家都知道，平行于透鏡主光軸的平行光通過凸透鏡后將會(huì)聚到焦點(diǎn)上。若需直徑較大的透鏡則會(huì)很厚，不但非常笨重還會(huì)使透光性下降由于透鏡的性能取決于其表面，在保證表面形狀的條件下把透鏡壓扁，菲涅耳透鏡把透鏡分成許多圓環(huán)，每個(gè)圓環(huán)在保持對(duì)應(yīng)半徑處的鏡面曲線下盡量薄一點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)可制造直徑大又輕的凸透鏡。 菲涅耳透鏡聚光集熱器菲涅耳透鏡聚光集熱器 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 成像聚光太陽能集熱器 圓形菲涅耳透鏡聚光集熱器的聚光比范圍比較高，約100至1000，最高聚熱溫度30

12、0度至1000度 菲涅耳透鏡也可以做成柱面，稱為線性菲涅耳透鏡，其接收器也為圓管狀，線性菲涅耳透鏡聚光集熱器的聚光比范圍約6至30，最高聚熱溫度100度至200度 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 成像聚光太陽能集熱器 菲涅耳反射鏡聚光集熱器菲涅耳反射鏡聚光集熱器 既然有菲涅耳透鏡也就有菲涅耳反射鏡，顯示了菲涅耳反射鏡的原理，它把原來厚的拋物面分成小段放在一個(gè)平面上。 顯示了用菲涅耳反射鏡制作的菲涅耳反射鏡聚光集熱器，它是長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，也稱線性菲涅耳反射聚光器。線性菲涅耳反射鏡聚光集熱器的聚光比范圍約15至50，最高聚熱溫度200度至300度1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太

13、陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 聚光器將普通太陽光通過放置在一定結(jié)構(gòu)支架上的反射鏡，在跟蹤機(jī)構(gòu)的幫助下，使其發(fā)射的太陽光聚焦形成能量密度的光束，照射放置在焦線的集熱管吸熱面，加熱洗熱工質(zhì)。聚光器應(yīng)滿足以下要求：(1)具有較高的反射率；(2)具有良好的聚光性能；(3)有足夠的剛度；(4)有良好的抗疲勞能力；(5)有良好的抗風(fēng)能力；(6)有良好的抗腐蝕能力；(7)有良好的運(yùn)動(dòng)性能；(8)有良好的保養(yǎng)、維護(hù)、運(yùn)輸性能。 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 聚光器聚光器反射鏡支架反射材料基材保護(hù)膜(1)便于清掃或者替換；(2)具有良好的耐候性；(3)重量輕且要有一定的強(qiáng)度；(4)價(jià)格要合理。 管式支架

14、扭矩盒式支架重量盡量小制造簡(jiǎn)單集成簡(jiǎn)單壽命長(zhǎng)。 集熱管 熱管式真空集熱管直通式金屬玻璃真空集熱管聚焦式真空集熱管雙層玻璃真空集熱管空腔集熱管1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 集熱管1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 集熱管集熱管必須滿足以下五個(gè)條件： (1)吸熱面的寬度要大于光斑帶的寬度，以保證聚焦后的陽光不溢出吸收范圍；(2)具有良好的吸收太陽光的性能；(3)在高溫下具有較低的輻射率；(4)具有良好的導(dǎo)熱性能；(5)具有良好的保溫性能。 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 跟蹤機(jī)構(gòu)槽型拋物面反射鏡安裝東西方向 南北方向 定期調(diào)整 采用單軸跟蹤

15、方式 地軸方向 采用極軸跟蹤方式 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 跟蹤機(jī)構(gòu)極軸式跟蹤極軸式跟蹤 槽式太陽能集熱器由于較長(zhǎng)，其主轉(zhuǎn)軸與槽鏡柱面平行，主轉(zhuǎn)軸與地軸平行安裝，在圖中槽鏡背面的藍(lán)線是主轉(zhuǎn)軸線，下面綠色地面上的綠線是南北方向線，與槽鏡垂直的藍(lán)線是槽形拋物面中心法線，紅色大圓是太陽視軌跡，紅色圓柱是接收器，鏡面上綠色與黃色線是太陽光線。集熱器繞主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)就可以跟蹤太陽，由于槽鏡與春秋分時(shí)的太陽光垂直，其他時(shí)間偏差也不大，可獲得最多的太陽光，在緯度低的地方尤其明顯。但其槽鏡長(zhǎng)度受到限制，短的槽鏡使集熱管的活動(dòng)接頭大量增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，實(shí)際上很少應(yīng)用。 1 1、槽式太陽

16、能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 跟蹤機(jī)構(gòu)南北向布置南北向布置 槽式太陽能集熱器主轉(zhuǎn)軸與槽鏡柱面平行，主轉(zhuǎn)軸按南北方向安裝并與地面平行，在圖中槽鏡背面的藍(lán)線是主轉(zhuǎn)軸線，下面綠色地面上的綠線是南北方向線，與槽鏡垂直的藍(lán)線是槽形拋物面中心法線，紅色大圓是太陽視軌跡，藍(lán)色大圓是與主轉(zhuǎn)軸垂直的法線轉(zhuǎn)動(dòng)zhua平面（也與地面垂直），紅色圓管是接收器，鏡面上綠色與黃色線是太陽光線。 南北向槽式太陽能集熱器平行于地面安裝，可使用較長(zhǎng)的槽鏡與集熱管，管間連接也方便，適合建造大型的太陽能場(chǎng)，由于平行與地面，在緯度較高的地區(qū)太陽較低，對(duì)太陽能的接受也就少了一些，但在低緯度地區(qū)就好很多 。1 1、槽式太陽能熱發(fā)電

17、系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 跟蹤機(jī)構(gòu)東西向布置東西向布置 槽式太陽能集熱器按東西方向布置，在下面圖中綠色地面上的綠線是東西方向線，紅色大圓是太陽軌跡的平面，與槽鏡垂直的藍(lán)線是槽形拋物面中心法線，它在太陽軌跡的平面上，紅色圓管是接收器，鏡面上綠色與黃色線是太陽光線。當(dāng)太陽從東方到西方均可把太陽光聚集到集熱管上，只不過只有正午時(shí)才是垂直于槽鏡面，所獲太陽能最多，在上午與下午由于陽光斜射，所獲太陽能要少些，在早上與晚上，雖有陽光但能得到的太陽能很小，這是它最大的缺點(diǎn)。在槽鏡背面也有轉(zhuǎn)軸，僅用于定時(shí)調(diào)整槽鏡的俯仰角。東西方向布置的槽式太陽能集熱器調(diào)整簡(jiǎn)單，調(diào)整量也小，幾乎一整天只需微調(diào)一次即可，結(jié)構(gòu)與

18、調(diào)整簡(jiǎn)單是最大的優(yōu)點(diǎn)。 控制方式開環(huán)閉環(huán)開閉環(huán)相結(jié)合控制室發(fā)出控制命令 有測(cè)量、有執(zhí)行、有反饋 1 1、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 菲涅爾系統(tǒng)就是簡(jiǎn)化了的槽式系統(tǒng)，用一組平板鏡來取代槽式系統(tǒng)里的拋物面型的曲面鏡聚焦。通過調(diào)整控制平面鏡的傾斜角度，將陽光反射到光熱管中，實(shí)現(xiàn)聚焦加熱。 相比于拋物面式的曲面鏡，平面反射鏡制造難度低，因此大大降低了初始投資成本，但聚焦精度比槽式差。 2 2、菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、菲涅爾太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用實(shí)時(shí)跟蹤太陽的定日鏡群，將陽光聚集到一個(gè)固定在接收塔頂部的接收器上，接收器上的吸熱器吸收由定日鏡系統(tǒng)反射來的高熱流密度輻射

19、能，并將其轉(zhuǎn)化為工作流體（熔融鹽）的高溫?zé)崮?。高溫工作流體通過管道或傳遞到位于地面的蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電；或?qū)a(chǎn)生的高溫?zé)釟饬髦苯油苿?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 聚光子系統(tǒng)集熱子系統(tǒng)發(fā)電子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)輔助能源自系統(tǒng) 具有規(guī)模大、熱傳遞路程短、熱損耗少、聚光比和溫度較高等特點(diǎn)，極適合于大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 非成像聚光太陽能集熱器 聚光太陽能集熱器由聚光器與接收器組成，非成像聚光太陽能集熱器顧名思義是聚光器的光線不是會(huì)聚到一點(diǎn)（或一

20、線）上，而是會(huì)聚到一塊接收器的面上，也可獲得高強(qiáng)度太陽能。非成像聚光太陽能集熱器形式較多，主要有球形面聚光集熱器、復(fù)合拋物面聚光集熱器、條形面聚光集熱器、塔式集熱器等 球形面聚光集熱器球形面聚光集熱器 球形面聚光集熱器也稱為SRTA集熱器，反射鏡是球面的，入射的平行光會(huì)聚在一個(gè)較小的區(qū)域，接收器是面狀的，當(dāng)光線略有傾斜時(shí)，反射高仍能會(huì)聚到接收器上。球形面聚光集熱器的聚光比范圍約50至150，最高聚熱溫度300度至500度。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 非成像聚光太陽能集熱器 復(fù)合拋物面聚光集熱器復(fù)合拋物面聚光集熱器 復(fù)合拋物面聚光集熱器也稱為CPC集熱器，聚光器由兩片拋

21、物面組成，接收器也為面狀，在兩個(gè)拋物面中間。橙色光線是與中心軸線平行的入射光線，將全部會(huì)聚在接收器上，當(dāng)入射光傾斜時(shí)，進(jìn)入光孔的入射光仍能會(huì)聚到接收器上，圖中綠色光線就是最大傾斜角度的入射光。一些內(nèi)聚光真空集熱管使用CPC集熱方式。復(fù)合拋物面聚光集熱器的聚光比范圍約3至10，最高聚熱溫度100度至150度。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 非成像聚光太陽能集熱器 條形面聚光集熱器條形面聚光集熱器 條形面聚光集熱器也稱為FMSC聚光集熱器，聚光器由多條固定的平面反射鏡組成，平面反射鏡按一定的角度傾斜，使入射光會(huì)聚到接收器上。由于反射鏡是平面鏡不能會(huì)聚光，故接收器是面狀，當(dāng)面較寬

22、時(shí)也允許入射光略有傾斜。條形面聚光集熱器的聚光比范圍約20至50，最高聚熱溫度250度至300度。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 非成像聚光太陽能集熱器 多平面聚光集熱器多平面聚光集熱器 多平面聚光集熱器也稱為塔式集熱器，接收器安裝在高塔頂部，在塔周圍分布許多平面鏡（定日鏡），所有定日鏡都把太陽光反射到塔頂?shù)慕邮掌魃希赃_(dá)到聚光目的。每個(gè)定日鏡都有跟蹤機(jī)構(gòu)，保證太陽在任何位置都把陽光反射到接收器上。塔式集熱器多用在太陽能發(fā)電站。多平面聚光集熱器的聚光比范圍約1000至3000，最高聚熱溫度500度至2000度。定日鏡是一種由鏡面(反射鏡)、鏡架(支撐結(jié)構(gòu))、跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及

23、其控制系統(tǒng)等組成的聚光裝置，用于跟蹤接收并聚集反射太陽光線進(jìn)入位于接收塔頂部的集熱器內(nèi)。 定日鏡的總體性能應(yīng)達(dá)到如下基本要求：鏡面反射率高、平整度誤差??；整體結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度高、能夠抵御8 級(jí)臺(tái)風(fēng)襲擊；運(yùn)行穩(wěn)定、聚光定位精度高；操控靈活、緊急情況可快速撤離；可全天候工作；可大批量生產(chǎn)；易于安裝和維護(hù)工作壽命長(zhǎng)等。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 定日鏡在塔式太陽能熱發(fā)電站中，由于定日鏡距位于接收塔頂部的太陽能接收器較遠(yuǎn)，為了使陽光經(jīng)定日鏡反射后不致產(chǎn)生過大的散焦，把95%以上的反射陽光聚集到集熱器內(nèi)，目 前國(guó)內(nèi)外采用的定日鏡大多是鏡表面具有微小弧度 ( 16 ) 的平凹面鏡。

24、從鏡表面形狀上講，主要有平凹面鏡，曲面鏡等幾種。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 定日鏡3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 定日鏡(1)是張力金屬膜反射鏡，其鏡面是用0.2 0.5mm厚的不銹鋼等金屬材料制作而成，可以通過調(diào)節(jié)反射鏡內(nèi)部壓力來調(diào)整張力金屬膜的曲度。這種定日鏡的優(yōu)點(diǎn)是其鏡面由一整面連續(xù)的金屬膜構(gòu)成，可以僅僅通過調(diào)節(jié)定日鏡的內(nèi)部壓力調(diào)整定日鏡的焦點(diǎn)，而不像玻璃定日鏡那樣由多塊拼接而成。這種定日鏡自身難以逾越的缺點(diǎn)是反射率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 從鏡面材料上看，主要有兩從鏡面材料上看，主要有兩種反射鏡種反射鏡(2)玻璃反射鏡。目前已建成投產(chǎn)的塔式熱電站的定

25、日鏡以及待建、擬建的塔式熱電項(xiàng)目等均采用玻璃反射鏡。它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，抗變形能力強(qiáng)，反射率高，易清潔等。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 定日鏡 定日鏡架主要有兩種，一種是鋼板結(jié)構(gòu)鏡架，其抗風(fēng)沙強(qiáng)度較好，對(duì)鏡面有保護(hù)作用，因此鏡本身可以做得很薄，有利于平整曲面的實(shí)現(xiàn)；另一種是鋼框架結(jié)構(gòu)鏡架，這種結(jié)構(gòu)減小了鏡面的重量，即減小了定日鏡運(yùn)行時(shí)的能耗，使之更經(jīng)濟(jì)。鏡面支架與鏡面之間的連接主要可采取以下三種方法： 在鏡面最外層防護(hù)漆上粘結(jié)上陶瓷墊片，用于與支撐物的連接；用膠粘結(jié)；用鉚釘固定。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器塔式接收器是把太陽光能轉(zhuǎn)換成熱能的裝

26、置，根據(jù)采用的導(dǎo)熱介質(zhì)不同而不同，目前主要有外部受光型與空腔型。 外部受光型接收器外部受光型接收器 太陽光照射到接收器的吸熱部件上再傳給導(dǎo)熱介質(zhì)，一些技術(shù)類似于太陽能集熱器，但塔式接收器的工作溫度很高，體積大，受光面積至少比一個(gè)平面定日鏡面積要大許多。 排管式接收器是示意圖，若干直管排成圓筒狀，每根管上端接上聯(lián)管、下端接下聯(lián)管，所有直管通過聯(lián)管并聯(lián)，排管表面涂覆吸熱材料。上聯(lián)管與下聯(lián)管外有保溫層與外殼（圖中未表示）。導(dǎo)熱介質(zhì)從下聯(lián)管進(jìn)入通過排管從上聯(lián)管出，會(huì)聚的陽光加熱排管，導(dǎo)熱介質(zhì)也就被加熱了。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器翅管式接收器示意圖，去掉部分排管，空出部

27、分安裝翅片（吸熱板），翅片是導(dǎo)熱良好的耐溫金屬，緊密焊接在排管上，排管與翅片涂覆吸熱材料。會(huì)聚的陽光加熱翅片與排管，排管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)也就被加熱了。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器如同普通太陽能集熱器一樣，塔式接收器也有采用熱管式接收器。不同的是這是高溫?zé)峁埽瑹峁芟虏糠质俏鼰岫?，焊有翅片（吸熱板），是接受陽光的區(qū)域；熱管上部分是放熱段，也焊有翅片，是把熱量傳送給工作介質(zhì)的地方，翅片加大熱管的傳熱面積，所有熱管放熱段均密封在聯(lián)箱內(nèi)。 熱管內(nèi)用鈉或鉀或鋰或相關(guān)合金等，利用其熔液的蒸發(fā)相變來傳熱。鈉的熔點(diǎn)是97.7度，沸點(diǎn)是883度；鉀的熔點(diǎn)是63.4度，沸點(diǎn)是759度；鋰

28、的熔點(diǎn)是180.5度，沸點(diǎn)是1347度。 以上三種接收器的太陽光直接照射在熱管上，再傳給工作介質(zhì)，也稱為外部受光型接收器，這種接收器的優(yōu)點(diǎn)是它可以接收來自塔四360范圍內(nèi)定日鏡反射、聚焦的太陽光，有利于定日鏡鏡場(chǎng)的布局設(shè)計(jì)和太陽能的大規(guī)模利用；但是，由于其吸熱體外露于周圍環(huán)境之中，存在著較大的熱損失，因此接收器熱效率相對(duì)較低。 能否像普通集熱器那樣加上玻璃外套抽真空，事實(shí)上很困難，因?yàn)榻邮掌黧w積太大。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器直接照射太陽能接收器直接照射太陽能接收器 直接照射太陽能接收器也稱空腔式接收器

29、，這類接收器的特點(diǎn)是接收器向工質(zhì)傳熱與入射陽光加熱受熱面在同一表面發(fā)生，同時(shí)，空腔式接收器內(nèi)表面具有幾近黑體的特性，可有效吸收入射的太陽能，從而避免了選擇性吸收涂層的問題。 但采用這類接收器時(shí)，由于陽光只能從其窗口方向射入，定日鏡場(chǎng)的布置受到一定的限制。 直接照射太陽能接收器主要包括無壓腔體式接收器和有壓腔體式接收器兩種 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器 無壓腔體式太陽能接收器對(duì)其吸收體有一定的光學(xué)及熱力學(xué)要求，通常要求具有較高的吸熱、消光、耐溫性和較大比表面積、良好的導(dǎo)熱性和滲透性。早期的腔體式太陽能接收器采用金屬絲網(wǎng)作為吸收體，具有較大吸收表面的多空結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)吸收

30、體裝于聚焦光斑處或稍后的位置，從周圍吸入的空氣在通過被聚焦光照射的金屬網(wǎng)時(shí)被加熱至700。由于多采用空氣作為傳熱介質(zhì)，腔體式太陽能接收器具有環(huán)境好、無腐蝕性、不可燃、容易得到、易于處理等特點(diǎn)，其最主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。 存在熱容量低的缺點(diǎn)，一般來說其性能不會(huì)高于管狀接收器 。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 接收器 有壓腔體式接收器的結(jié)構(gòu)與無壓腔體式接收器的結(jié)構(gòu)大體相似，在腔體式接收器加裝了一個(gè)透明石英玻璃窗口，一方面使聚焦太陽光可以射入接收器內(nèi)部，另一方面可以使接收器內(nèi)部保持一定的壓力。提高壓力后在一定程度上帶來的湍流有效地增強(qiáng)了空氣與吸收體間的換熱，以此降低吸收體的熱應(yīng)力

31、。有壓腔體式接收器具有換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，代表著未來發(fā)展方向。但窗口玻璃要同時(shí)具有良好透光性和耐高溫及耐壓的要求，在一定程度上制約了它的發(fā)展。 圖為南京江寧70kW塔式太陽能熱發(fā)電站腔式接收器 與槽式集熱器不同的是塔式集熱器的管路短，工作溫度高，接收器的工作介質(zhì)通常采用熔鹽液，熔鹽液在接收器中加熱到600余度輸送到高溫儲(chǔ)熱裝置，在熱交換裝置將水加熱成高溫蒸汽后進(jìn)入低溫儲(chǔ)熱裝置保存（約280度）。熔液泵再把低溫的熔鹽液送入接收器加熱。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 熱傳輸與交換 為了避免高溫熔鹽液溫度的散失，在接收器就近的地方安裝熱交換器，下圖是在塔架上安裝熱交換器。高溫熔鹽

32、在高溫?zé)峤粨Q器中把中間介質(zhì)（傳熱油之類）加熱到500余度，傳熱油在儲(chǔ)熱裝置內(nèi)儲(chǔ)存并通過熱交換器產(chǎn)生高溫蒸汽。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 熱傳輸與交換 對(duì)于腔體式接收器則直接把高壓空氣加熱到1千多度去推動(dòng)氣輪機(jī)，推動(dòng)氣輪機(jī)后的氣體仍有較高溫度，再通過熱交換器加熱水生成蒸汽，水蒸氣再去推動(dòng)汽輪機(jī)，有效利用熱量。 3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 塔式太陽能熱發(fā)電遠(yuǎn)景亞洲首座MW級(jí)塔式“大漢”電站近年來，一種新的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念得到了廣泛的關(guān)注，即所謂向下反射式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)也有一個(gè)塔，但塔頂只有一個(gè)中央反射鏡，吸熱器設(shè)置在地面。位于地面的反射鏡場(chǎng)

33、將太陽輻射聚焦到中央反射鏡，中央反射鏡再將其向下反射到吸熱器上。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 這種系統(tǒng)采用了一種帶復(fù)合拋物面聚光鏡（簡(jiǎn)稱CPC）的熔融鹽吸熱器，從中央反射鏡反射來的聚焦太陽輻射進(jìn)入CPC后被二次聚焦，在進(jìn)入腔式吸熱器。由于經(jīng)過兩次聚焦，輻射熱流密度大大提高，整個(gè)吸熱器可以制作的更緊湊。 向下反射式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)既保留了塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚焦比高、規(guī)模大的優(yōu)點(diǎn)，又較好的解決了塔頂吸熱器熱損失大、安裝維護(hù)成本高等問題。3 3、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 4 4、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)拋物面反射鏡，將入射陽光聚

34、焦在焦點(diǎn)上，放置在焦點(diǎn)處的太陽能接收器收集較高溫度的熱能，加熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組；或在焦點(diǎn)處直接放置太陽能斯特林發(fā)電裝置。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)整個(gè)碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)安裝于一個(gè)雙軸跟蹤支撐裝置上，實(shí)現(xiàn)定日跟蹤，連續(xù)發(fā)電。碟式系統(tǒng)的吸熱器一般為腔式，與斯特林發(fā)電機(jī)相連，構(gòu)成一個(gè)緊湊的吸熱、做功、發(fā)電裝置，整個(gè)裝置安裝于拋物面的焦點(diǎn)位置，吸熱器的開口對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。 4 4、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 5 5、其他太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、其他太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 太陽能熱氣流發(fā)電 太陽能熱氣流發(fā)電也稱太陽煙囪發(fā)電。其工作原理是利用太陽能將集熱器內(nèi)的空氣加熱，熱空氣由于煙囪作

35、用在煙囪內(nèi)上升，推動(dòng)風(fēng)機(jī)做功發(fā)電。這種發(fā)電系統(tǒng)的集熱器是由透明材料建造的大棚，棚頂?shù)闹醒胗跓焽柘噙B，棚的四周開放。在太陽的輻照下，棚內(nèi)空氣被加熱上升，推動(dòng)風(fēng)機(jī)做功；同時(shí)環(huán)境空氣被源源不斷的吸入棚內(nèi)，維持系統(tǒng)的循環(huán)。整個(gè)吸熱器實(shí)際就是一個(gè)溫室，其內(nèi)外溫差可達(dá)35，在煙囪內(nèi)形成的上升氣流速度可達(dá)15m/s。圖為西班牙太陽能熱氣流發(fā)電試驗(yàn)電站5 5、其他太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、其他太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 太陽能熱池發(fā)電站 太陽能熱池是一個(gè)鹽水池，由3層不同濃度的鹽水構(gòu)成。上層是很薄的低濃度鹽水或清水，稱為上對(duì)流層，起透光和保溫作用，同時(shí)減少外界對(duì)底部鹽水層的擾動(dòng)；下層是飽和鹽水，稱為下對(duì)流層，是太陽能池吸熱、蓄熱層，其最高溫度可超過100；兩者之間是非對(duì)流層，其濃度自上而下逐漸增加，起到防止上下層池水對(duì)流的作用。池的底部一般鋪有襯墊及保溫層，防止池水泄露，減少熱損。 第一步，發(fā)電所用的熱水來自水池蓄熱層，當(dāng)熱水達(dá)到一定溫度時(shí)，用水泵從蓄熱層上部將熱水抽至池外。 第二步，熱水被送進(jìn)蒸發(fā)器的螺旋管里，熱水的熱能將環(huán)繞蒸發(fā)器的低沸點(diǎn)的有機(jī)液體加熱變成氣體。這種氣體驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 第三步，從氣輪機(jī)中出來的氣體，經(jīng)過冷凝器凝縮成液體，又被送回蒸發(fā)器。而通過蒸發(fā)器降溫后的熱水，被用