塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的定日鏡課件

當(dāng)今的能源與環(huán)境形勢(shì)與傳統(tǒng)發(fā)電的比較太陽(yáng)能熱發(fā)電簡(jiǎn)介塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電中的定日鏡存在問(wèn)題實(shí)例大綱當(dāng)今的能源與環(huán)境形勢(shì)大綱1能源形勢(shì)我國(guó)能源生產(chǎn)近年來(lái)快速增長(zhǎng)，2005年一次能源生產(chǎn)總量達(dá)１８．６４億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)１５．２％。其中，發(fā)電量達(dá)２１８７０億千瓦時(shí)，增長(zhǎng)１４．５％；煤炭生產(chǎn)超速增長(zhǎng)，產(chǎn)量達(dá)１９．５６億噸，漲幅１７．３％；原油產(chǎn)量增長(zhǎng)２．９％。但電力供應(yīng)仍有較大缺口，煤炭供不應(yīng)求，天然氣供應(yīng)仍將出現(xiàn)季節(jié)性短缺。對(duì)于我國(guó)能源的短缺有兩種辦法。一是尋找資源加大對(duì)外進(jìn)口。二是開發(fā)新能源，尤其是可再生能源。而解決問(wèn)題的根本方法是第二個(gè)。能源形勢(shì)我國(guó)能源生產(chǎn)近年來(lái)快速增長(zhǎng)，2005年一次能源生產(chǎn)總2大氣污染程度在加劇，北京成了世界上塵污染最嚴(yán)重的城市之一。水環(huán)境污染也日益突出。環(huán)境污染從城市向農(nóng)村擴(kuò)展。某些物種滅絕、植被破壞、土地退化，以及全球性的環(huán)境問(wèn)題正嚴(yán)重地威脅著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境的改善。

據(jù)我國(guó)專家偏保守的估計(jì)，每年由于環(huán)境污染和生態(tài)破壞所造成的經(jīng)濟(jì)損失占我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值(GNP)）的9％左右。環(huán)境污染大氣污染程度在加劇，北京成了世界上塵污染最嚴(yán)重的城市之一。水3尋找一條出路可再生能源太陽(yáng)能熱發(fā)電尋找一條出路可再生能源太陽(yáng)能熱發(fā)電4塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的參數(shù)可與高溫、高壓火電站一致，這樣不僅使太陽(yáng)能電站有較高的熱效率，而且也容易獲得配套設(shè)備。雖然這種電站的建設(shè)費(fèi)用十分昂貴，美國(guó)的ＳｏｌａｒＯｎｅ電站初次投資為１．４２億美元，成本比例為：定日鏡５２％、發(fā)電機(jī)組、電氣設(shè)備１８％、蓄熱裝置１０％、接收器５％、塔３％、管道及換熱器８％、其它設(shè)備４％。但隨著制鏡技術(shù)的提高和規(guī)模的增大，定日鏡成本將大幅度降低。Ｓｕｎｌａｂ基于８．７ＧＷ規(guī)模預(yù)計(jì)到２０２０年塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本最終可達(dá)到約３０～４０＄ＭＷｈ，即每度電３～４美分；Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ基于２．６ＧＷ規(guī)模預(yù)計(jì)到２０２０年塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本最終可達(dá)到５０～６０＄ＭＷｈ，即每度電５～６美分。與常規(guī)化石能源發(fā)電相比，如果算上環(huán)境污染的成本，那么塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的前景將更加廣闊。美國(guó)能源部主持的研究結(jié)果表明；在大規(guī)模發(fā)電方面，塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電將是所有太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中成本最低的一種方式。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的參數(shù)可與高溫、高壓火電站一致，這樣不僅使太5

他沒有一般煤炭，石油等礦物燃料產(chǎn)生的有害氣體和廢渣，因而不污染環(huán)境，被稱作“干凈能源”．到處都可以得到太陽(yáng)能，使用方便，安全．成本低廉，可以再生．表3為世界幾座大型太陽(yáng)熱發(fā)電裝置。

他沒有一般煤炭，石油等礦物燃料產(chǎn)生的有害氣體和廢渣，因而不6塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的定日鏡課件7塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的定日鏡課件85)定日鏡場(chǎng)反射面積大于10000平方米，光場(chǎng)年平均效率不小于75%;國(guó)家863計(jì)劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域“太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范”5)定日鏡場(chǎng)反射面積大于10000平方米，光場(chǎng)年平均效率不小9塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的定日鏡群塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的定日鏡群10定日鏡的各組成部件反射鏡鏡架及基座跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)定日鏡的各組成部件反射鏡11鏡表面形狀由于定日鏡距位于接收塔頂部的太陽(yáng)能接受器較遠(yuǎn)要求：

i.

使陽(yáng)光經(jīng)定日鏡反射后不致產(chǎn)生過(guò)大的散焦把95%以上的反射陽(yáng)光聚集到集熱器內(nèi)

ii.

克服由于太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的象差－反射鏡鏡表面形狀－反射鏡12陳氏曲面鏡

其表面是高次曲面；采用了聚光與跟蹤的設(shè)計(jì)思路；比傳統(tǒng)幾何鏡面（球面或拋物面等）的聚光倍數(shù)大幅提高。缺點(diǎn)為加工技術(shù)和成本較高；大型化難度較大。因此主要用于小型碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電站陳氏曲面鏡13竟面材料

要求：質(zhì)量輕，耐風(fēng)沙，機(jī)械強(qiáng)度高張力金屬膜反射鏡和玻璃反射鏡竟面材料14張力金屬膜反射鏡優(yōu)點(diǎn)由于鏡面是用0.2—0.5mm厚的不銹鋼等金屬材料制作而成，可以僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)定日鏡的內(nèi)部壓力調(diào)整定日鏡的焦點(diǎn)。缺點(diǎn)為反射率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜

(圖）玻璃反射鏡優(yōu)點(diǎn)重量輕，抗變形能力強(qiáng)，反射率高，易清潔張力金屬膜反射鏡15濕化學(xué)法或磁控濺射法制備（四層結(jié)構(gòu)的第二表面鏡）玻璃（沉積鏡子的基體）銀層（反射層）銅層（保護(hù)金屬銀同時(shí)作為過(guò)渡層，降低銀和保護(hù)漆之間的內(nèi)應(yīng)力）漆層（形成保護(hù)膜）要求：很好的平整度；整體鏡面曲線具有很高的精度——加工誤差不超過(guò)0.1。圖濕化學(xué)法或磁控濺射法制備（四層結(jié)構(gòu)的第二表面鏡）圖16鏡架及基座

適應(yīng)：風(fēng)沙天氣——機(jī)械強(qiáng)度緊急情況——便于轉(zhuǎn)移獨(dú)臂支架式（圖）具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較易密封等優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)定性差、為了達(dá)到機(jī)械強(qiáng)度，防止被大風(fēng)吹倒，必須耗大量鋼材和水泥材料為其建鏡架和鏡座其建造費(fèi)用相當(dāng)驚人圓形底座式（圖）穩(wěn)定性較好，機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，且運(yùn)行能耗少。但其結(jié)構(gòu)比獨(dú)臂支架式復(fù)雜且其底座軌道的密封防沙問(wèn)題也有待進(jìn)一步解決鏡架及基座適應(yīng)：17三、跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)l

方位角－仰角跟蹤方式l

自－旋仰角跟蹤方式方位－角仰角跟蹤方式

是指定日鏡運(yùn)行時(shí)采用轉(zhuǎn)動(dòng)基座(圓形底座式)或基座上部轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（獨(dú)臂支架式）來(lái)調(diào)整定日鏡方位變化，同時(shí)調(diào)整鏡面仰角的方式。自旋—仰角的方式

是指采鏡面自旋，同時(shí)調(diào)整鏡面仰角的方來(lái)實(shí)現(xiàn)定日的運(yùn)行跟蹤，這是新的聚光跟蹤理論推倒出的一種新的跟蹤方法，也叫“陳氏跟蹤法”。陳氏跟蹤法比傳統(tǒng)的聚光跟蹤方法能更有效的接收太陽(yáng)能。三、跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18傳動(dòng)方式：齒輪傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)或兩者結(jié)合的方式由于：平面鏡的微小變化都將造成反射光在較大范圍的明顯偏差要求：消耗功率最小跟蹤精確性好制造成本最低能滿足沙漠環(huán)境要求具有模塊化生產(chǎn)可能性密封符合要求傳動(dòng)方式：齒輪傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)或兩者結(jié)合的方式19四、控制系統(tǒng)方式：程序控制傳感器控制程序、傳感器混合控制四、控制系統(tǒng)20控制系統(tǒng)均采用微機(jī)作上位機(jī)，系統(tǒng)由終端機(jī)和上位機(jī)兩極組成，終端控制器將采集到的各傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)串行總線發(fā)到上位機(jī)，或執(zhí)行上位機(jī)發(fā)來(lái)的動(dòng)作指令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)聚光器跟蹤太陽(yáng)，見（圖10上位機(jī)）、（圖11單軸太陽(yáng)傳感器）、（圖12控制器）。

控制系統(tǒng)均采用微機(jī)作上位機(jī)，系統(tǒng)由終端機(jī)和上位機(jī)兩極組成，終21（圖10上位機(jī)）、（圖11太陽(yáng)傳感器）、（圖12控制器）（“閉環(huán)”控制方式原理流程圖）（圖10上位機(jī)）、（圖11太陽(yáng)傳感器）、（圖12控制器）（22存在問(wèn)題成本較高技術(shù)要求較高大規(guī)模生產(chǎn)難度大存在問(wèn)題成本較高23五、實(shí)例南京江寧塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站定日鏡南京江寧塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站定日鏡是張耀明院士及其團(tuán)隊(duì)自行開發(fā)的。創(chuàng)造性解決塔式太陽(yáng)能系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件定日鏡技術(shù)方案不盡合理的難題，有望大幅降低定日鏡價(jià)格，實(shí)現(xiàn)投資大幅降低，從而加快塔式發(fā)電商業(yè)的步伐。（圖）五、實(shí)例南京江寧塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站定日鏡（圖）24圓形底座式的“玻璃—金屬框架”結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)4.85m寬4.85m定日鏡反射面積約為20平方米鏡面中心點(diǎn)高2.0米鏡面采用反射率大于等于90%的背面銀鏡，銀鏡背面有玻璃背板起保護(hù)作用每面定日鏡由9塊小凹曲面鏡構(gòu)成，整面定日鏡成一定曲度，符合反射光的聚光要求定日鏡采用閉環(huán)式控制方式，每面定日鏡裝有兩個(gè)傳感器，一個(gè)是調(diào)節(jié)光斑精度的光敏傳感器，另一個(gè)是調(diào)大范圍位移的位移傳感器。定日鏡跟蹤定位精度約為2mrad.南京江寧塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站定日鏡相關(guān)信息圓形底座式的“玻璃—金屬框架”結(jié)構(gòu)，相關(guān)信息25在沙漠上建起農(nóng)場(chǎng)！GO在沙漠上建起農(nóng)場(chǎng)！GO26謝謝！謝謝！27

張力金屬膜定日鏡返

回（圓形底座式）張力金屬膜定日鏡返回（圓形底座式）28下一張下一張29返回西班牙120平方米定日鏡（左）返回西班牙120平方米定日鏡（左）30太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)返回太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)返回31返回河海大學(xué)和南京玻璃纖維院合作研制40m2的定日鏡返回河海大學(xué)和南32專家認(rèn)為，明智的能源投資是在光照豐富的沙漠地帶，而不是鈾礦或者石油鉆井。返回專家認(rèn)為，明智的能源投資是在光照豐富的沙漠地帶，而不是鈾礦或333—6mm玻璃保護(hù)起漆30nm銅