能源利用新技術(shù)-太陽(yáng)能熱發(fā)電

能源利用新技術(shù)-太陽(yáng)能熱發(fā)電第一頁(yè)，共37頁(yè)。1.1光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)

九、太陽(yáng)能熱發(fā)電一、熱發(fā)電系統(tǒng)組成二、塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)三、拋物面槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)四、蝶式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)五、太陽(yáng)能場(chǎng)控制系統(tǒng)第二頁(yè)，共37頁(yè)。太陽(yáng)能熱發(fā)電SolarTowerSolarChimney塔式太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)，利用獨(dú)立追日定鏡群，將陽(yáng)光聚集于塔頂接收器，產(chǎn)生高溫氣體驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。煙囪式太陽(yáng)熱能發(fā)電系統(tǒng)，利用大面積的玻璃制造類似溫室效應(yīng)產(chǎn)生高熱氣體，進(jìn)入煙囪成為一股上升氣流，推動(dòng)渦爐發(fā)電機(jī)。第三頁(yè)，共37頁(yè)。西班牙的太陽(yáng)能電站第四頁(yè)，共37頁(yè)。西班牙塔式電站第五頁(yè)，共37頁(yè)。

太陽(yáng)能二號(hào)第六頁(yè)，共37頁(yè)。太陽(yáng)能發(fā)電集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機(jī)構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，把入射光反射到位于場(chǎng)地中心附近的高塔頂端的接受器上，將太陽(yáng)的能量聚集在一起，加熱來(lái)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電第七頁(yè)，共37頁(yè)。塔式系統(tǒng)圖3

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電聚焦圖圖4塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站實(shí)物圖第八頁(yè)，共37頁(yè)。第九頁(yè)，共37頁(yè)。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電槽式線聚焦系統(tǒng)該系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽(yáng)光聚焦到管狀的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。Luz公司1980年開(kāi)始開(kāi)發(fā)此類熱發(fā)電系統(tǒng)，5年后實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。1985年起先后在美國(guó)加州的Mojave沙漠上建成9個(gè)發(fā)電裝置，總?cè)萘?54MW，年發(fā)電總量10.8億kWh。9個(gè)電站都與南加州愛(ài)堤生電力公司聯(lián)網(wǎng)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，系統(tǒng)效率由起初的11.5％提高到13.6％。建造費(fèi)用由5976美元/kW降低到3011美元/kW，發(fā)電成本由26.3美分/kWh降低到12美分/kWh。第十頁(yè)，共37頁(yè)。槽式系統(tǒng)圖1槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電聚焦圖圖2槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站實(shí)物圖第十一頁(yè)，共37頁(yè)。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)ParabolicTroughParabolicDish大面積單槽式太陽(yáng)能追蹤集光板發(fā)電系統(tǒng)，使熱傳導(dǎo)液受熱汽化，通常搭配蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。碟型太陽(yáng)能追蹤集光板發(fā)電系統(tǒng)，為目前發(fā)電效率最高的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，可搭配斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。第十二頁(yè)，共37頁(yè)。第十三頁(yè)，共37頁(yè)。太陽(yáng)能熱發(fā)電第十四頁(yè)，共37頁(yè)。形式槽式系統(tǒng)碟式系統(tǒng)塔式系統(tǒng)規(guī)模30MW～320MW5kW～50KW10MW～20MW運(yùn)行溫度/℃390/734650/1382565/1049效率20%24%23%商業(yè)化情況可商業(yè)化試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪痉都夹g(shù)開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低高中能否儲(chǔ)能可以可以可以成本:美元/m2630～2753100～320475～200

美元/W4.0～2.712.6～1.34.4～2.5三種太陽(yáng)能熱發(fā)電形式的比較第十五頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)塔式系統(tǒng)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡，將陽(yáng)光聚焦到一個(gè)固定在塔頂部的接收器上，用以產(chǎn)生高溫。80年代初，美國(guó)在南加州建成第一座塔式太陽(yáng)發(fā)電系統(tǒng)裝置－SolarOne。起初，太陽(yáng)塔采用水－蒸汽系統(tǒng)，發(fā)電功率為10MW。1992年，SolarOne經(jīng)過(guò)改裝，用于示范熔鹽接收器和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。由于增加了儲(chǔ)熱系統(tǒng)，使太陽(yáng)塔輸送電能的負(fù)載因子可高達(dá)65%。熔鹽在接收器內(nèi)由288℃加熱到565℃，然后用于發(fā)電。第二座太陽(yáng)塔SolarTwo于1996年開(kāi)始發(fā)電，計(jì)劃試運(yùn)行三年，然后進(jìn)行評(píng)估。SolarTwo發(fā)電的實(shí)踐不僅證明熔鹽技術(shù)的正確性，而且將進(jìn)一步加速30-200MW范圍的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化。第十六頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電SolarOne塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理圖第十七頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電SolarOne塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理圖第十八頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電SolarTwo塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理圖第十九頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電SolarTwo塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理圖第二十頁(yè)，共37頁(yè)。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電塔式系統(tǒng)以色列Weizmanm科學(xué)研究所最近正在對(duì)塔式系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡，將陽(yáng)光反射到固定在塔的頂部的初級(jí)反射鏡——拋物鏡上，然后由初級(jí)反射鏡將陽(yáng)光向下反射到位于它下面的次級(jí)反射鏡——復(fù)合拋物聚光器（CPC），最后由CPC將陽(yáng)光聚焦在其底部的接收器上。通過(guò)接收器的氣體被加熱到1200℃，推動(dòng)一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，500℃左右的排氣再用于推動(dòng)另一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，從而使系統(tǒng)的總發(fā)電效率可達(dá)到25-28%。由于次級(jí)反射鏡接收到很強(qiáng)的反射輻射能，因而CPC必須進(jìn)行水冷。整個(gè)實(shí)驗(yàn)仍處于安裝、調(diào)試階段。第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。新型塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光集熱子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖新型聚光集熱系統(tǒng)1-塔頂旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡；2-光路通道；3-倒置的復(fù)合拋物面聚光器；4-光路通道；5-復(fù)合拋物面聚光器；6-吸收器；7-獨(dú)立跟蹤聚光定日鏡；8-固定結(jié)構(gòu)；9-高塔；10-支撐；11-保護(hù)設(shè)備第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。圖1聚光集熱子系統(tǒng)光路傳播裝置結(jié)構(gòu)示意圖1-塔頂旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡；2-光路通道；3-倒置的復(fù)合拋物面聚光器；4-光路通道；5-復(fù)合拋物面聚光器第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。圖3

單罐熔融鹽系統(tǒng)新型反射塔底式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)（1）新型單罐熔鹽系統(tǒng)第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。

熔鹽吸熱器單鹽罐結(jié)構(gòu)圖優(yōu)點(diǎn)（1）與傳統(tǒng)雙熔鹽罐系統(tǒng)相比投資成本低

（2）熔鹽內(nèi)部溫度高，外面溫度低，散熱減少，有效提高熱能利用率

第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。新型水/水蒸氣系統(tǒng)新型水/水蒸氣系統(tǒng)第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。圖7金屬相變儲(chǔ)熱蒸汽鍋爐結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。塔式系統(tǒng)圖8三種介質(zhì)的熔鹽系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)（1）鈉高溫度場(chǎng)合密度大、導(dǎo)熱率高。（2）液態(tài)鈉傳熱工質(zhì),使蓄熱材料達(dá)較高溫度。（3）鈉熔點(diǎn)低不容易凝固，熔鹽固定罐內(nèi)不必考慮凝結(jié)問(wèn)題。第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。碟式系統(tǒng)圖5碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電聚焦圖圖6多碟太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)物圖第二十九頁(yè)，共37頁(yè)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)第三十頁(yè)，共37頁(yè)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)第三十一頁(yè)，共37頁(yè)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。新型碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)第三十三頁(yè)，共37頁(yè)。計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)熱效率卡諾循環(huán)熱效率所需聚光鏡反射面積(m2)所需混合鹽質(zhì)量(×103kg)有回?zé)釤o(wú)回?zé)嵊谢責(zé)釤o(wú)回?zé)嵊谢責(zé)釤o(wú)回?zé)?.460.3380.689104.317142.