新能源全部ppt課件2分析

新能源技術(shù)明廷臻能源與動力工程學(xué)院工程熱物理系RenewableEnergyTechnology9/18/20231新能源技術(shù)明廷臻RenewableEnergyTechn§2.太陽能的熱利用§2-1.平板型集熱器§2-2.真空管集熱器§2-3.太陽能熱水器§2-4.太陽房太陽灶§2-5.太陽能干燥§2-6.太陽能儲存9/18/20232§2.太陽能的熱利用§2-1.平板型集熱器8/6/202工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的干燥過程耗能量§2-5.太陽能干燥產(chǎn)品耗能1噸紅棗1噸標(biāo)煤1噸煙葉2噸標(biāo)煤1噸橡膠38kg柴油或1.2m3木材1噸絲綿2噸標(biāo)煤1噸谷物70kg標(biāo)煤我國總糧產(chǎn)量需耗煤20M噸，相當(dāng)于20%的農(nóng)村商品能源，占全國能耗2.4%。我國在收獲季節(jié)，因?yàn)?zāi)害性天氣的影響，全國農(nóng)村（包括國營農(nóng)場）每年糧食霉?fàn)€發(fā)芽損失5M噸，嚴(yán)重時超過10M噸。9/18/20233工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的干燥過程耗能量§2-5.太陽能干燥產(chǎn)品耗能1噸現(xiàn)有干燥方式人工攤曬方法：干燥周期長、曬場占地面積大（谷物干燥曬場面積為農(nóng)田面積的1~2%），且易受蠅、蟲、灰塵污染及陣雨襲擊，影響產(chǎn)品質(zhì)量或造成嚴(yán)重變質(zhì)。太陽能干燥設(shè)備干燥：可以充分利用太陽輻射，有效提高干燥溫度，使得干燥時間縮短，同時可解決干燥物料被污染的問題，天氣變化也不致使物料變質(zhì)，因而可得到優(yōu)等產(chǎn)品。9/18/20234現(xiàn)有干燥方式人工攤曬方法：干燥周期長、曬場占地面積大（谷物干太陽能干燥：以太陽能代替常規(guī)能源來加熱最常用的干燥介質(zhì)是空氣的干燥過程，通過熱空氣與濕物料接觸并把熱量傳遞給濕物料，使其水分汽化并被帶走，從而實(shí)現(xiàn)物料的干燥。太陽能干燥是一個傳熱、傳質(zhì)的過程。太陽能干燥9/18/20235太陽能干燥：以太陽能代替常規(guī)能源來加熱最常用的干燥介質(zhì)是空氣太陽能干燥的方式直接干燥：使被干燥的物料直接吸收太陽能或通過太陽能集熱器；間接干燥：先讓空氣吸收太陽能，加熱后的空氣通過與物料接粗，物料表面獲得熱能后，再傳至物料內(nèi)部，水分從物料內(nèi)部，以液態(tài)或氣態(tài)方式擴(kuò)散，使液態(tài)或氣態(tài)方式擴(kuò)散，使物料逐步干燥。干燥過程進(jìn)行的條件：必須使被干燥的物料表面所產(chǎn)生的水汽的壓力大于干燥介質(zhì)中的水汽的分壓力，壓差愈大，干燥得愈迅速。常用的干燥介質(zhì)：空氣。9/18/20236太陽能干燥的方式直接干燥：使被干燥的物料直接吸收太陽能或通過太陽能干燥的優(yōu)點(diǎn)干凈衛(wèi)生，對待干物料和環(huán)境無污染；利用太陽能，取之不盡，不存在能源緊張問題；經(jīng)濟(jì)幸好，干燥時，僅需少量的動力能，操作費(fèi)用低；設(shè)備相對簡單，操作方便，使用壽命長。溫升低。完全依靠太陽能，干燥介質(zhì)的溫升低，僅能使空氣溫度上升到40~70℃，所以一般只能用于低溫干燥；間斷性和不穩(wěn)定性。受緯度、季節(jié)、天氣及晝夜的影響較大。我國只有在夏季或春末秋初才有較強(qiáng)的太陽輻射可利用，陰雨天和夜間不能干燥；分散性大，熱值低。單位面積太陽輻射量有限。效率低太陽能干燥的缺點(diǎn)9/18/20237太陽能干燥的優(yōu)點(diǎn)干凈衛(wèi)生，對待干物料和環(huán)境無污染；溫升低。完干燥力學(xué)干燥靜力學(xué)：解決干燥過程中，物料和干燥介質(zhì)初態(tài)和終態(tài)的關(guān)系，進(jìn)行物料衡算。干燥動力學(xué)：掌握物料含水分的性質(zhì)和汽化過程的特征，解決干燥速度和干燥效率等。9/18/20238干燥力學(xué)干燥靜力學(xué)：解決干燥過程中，物料和干燥介質(zhì)初態(tài)和終態(tài)干燥靜力學(xué)物料含水率：濕基含水率，干基含水率9/18/20239干燥靜力學(xué)物料含水率：濕基含水率，干基含水率8/6/2023干燥過程排水量計(jì)算干燥前后物料中的絕干物料量不變：干燥過程排水量m：9/18/202310干燥過程排水量計(jì)算干燥前后物料中的絕干物料量不變：干燥過程排干燥過程空氣消耗量計(jì)算干燥作業(yè)兩個目標(biāo)：一方面使物料中的水分汽化，另一方面用干燥的空氣把所汽化的水分帶走。根據(jù)濕空氣的性質(zhì)可計(jì)算出完成預(yù)定干燥任務(wù)所需要的空氣量。單位空氣消耗量：從濕物料中排除1kg水分所需要消耗的空氣量。9/18/202311干燥過程空氣消耗量計(jì)算干燥作業(yè)兩個目標(biāo)：一方面使物料中的水分干燥動力學(xué)物料含水分的分類：按照各種物料的含水狀況分

化學(xué)結(jié)合水：按照一定數(shù)量或比例與化合物結(jié)合生成帶結(jié)晶水的化合物中的水分。此種水分與化合物的結(jié)合力很強(qiáng)，一般常溫干燥難以去除，不予考慮。

物化結(jié)合水：以一定物理化學(xué)結(jié)合力與物料結(jié)合起來的水分。如：物料中的吸附水分，結(jié)構(gòu)水分和毛細(xì)管水分等。此類水分與物料結(jié)合比較穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的結(jié)合力，較難去除，此類水分是物料干燥的任務(wù)之一。

游離水分：存在于物料孔隙或表面的水分。此部分水分對物料起著均勻浸潤作用，水分含量隨物料的浸潤程度不同而不同。此類水分與物料的結(jié)合力較弱，或自由分散于物料表面，在干燥過程中容易去除。9/18/202312干燥動力學(xué)物料含水分的分類：按照各種物料的含水狀況分8/6/按水分去除的難易分結(jié)合水分：包括物料細(xì)胞內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)管中的水分等。由于這種水分與物料的結(jié)合力強(qiáng)，而產(chǎn)生不正常的低氣壓，其蒸氣壓低于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。在干燥過程中，水汽至空氣主體的擴(kuò)散推動力下降，所以物料內(nèi)結(jié)合水分的去除比純水難。非結(jié)合水分：包括存在于物料表面的吸附水分及空隙中的水分，其主要是以機(jī)械方式結(jié)合，與物料的結(jié)合強(qiáng)度較弱。物料中的非結(jié)合水分所產(chǎn)生的蒸汽壓等同于同溫度下純水的飽和蒸汽壓。非結(jié)合水分的去除與水的汽化相同，比結(jié)合水分去除容易。9/18/202313按水分去除的難易分結(jié)合水分：包括物料細(xì)胞內(nèi)的水分、物料內(nèi)毛細(xì)濕物料的干燥過程與物料含水量的特征關(guān)系極大。砂粒、焦炭、石粉等疏松物料，以含有游離水分為主，比較容易進(jìn)行干燥。谷物、煙草、棉織品、瓷坯等，雖含有一定的游離水分，但物化結(jié)合水分含量較多，干燥過程比較緩慢。肉質(zhì)干果、橡膠或蠶絲等特殊物料，干燥難度極大，往往需要使用長時間的緩慢干燥或盡量提高干燥溫度才能完成。9/18/202314濕物料的干燥過程與物料含水量的特征關(guān)系極大。8/6/2023平衡含水量平衡含水量：指一定的物料與參數(shù)一定的濕空氣長期接觸時，物料的最終水分含量。平衡含水率的概念對于研究干燥過程十分重要。因?yàn)樵谌魏我阎蛟谝言O(shè)定的干燥狀態(tài)下，由平衡含水分的關(guān)系，便可決定物料經(jīng)過干燥后，可能達(dá)到的最終水分含量。一定的物料在某特定溫度與水分含量下會有相應(yīng)的水蒸汽壓力。如果物料表面由于水分汽化所產(chǎn)生的水蒸氣分壓力大于此時空氣的水蒸氣分壓力，空氣將從物料表面帶走水分，物料被干燥；反之，物料將從空氣中吸收水分。9/18/202315平衡含水量平衡含水量：指一定的物料與參數(shù)一定的濕空氣長期接觸舉例：溫度30℃，濕基含水率16%時，小麥內(nèi)部的水蒸氣壓力為3.02kPa，燕麥則為3.25kPa。將這兩種物料同時置于溫度30℃，相對濕度75%的濕空氣中，此時空氣的水蒸氣分壓力3.14kPa。結(jié)果：小麥在吸濕，燕麥則被干燥。當(dāng)物料內(nèi)部所維持的水蒸氣分壓力與外界空氣的水蒸氣分壓力相等時，物料的水分含量極為該狀態(tài)下物料的平衡含水率，物料周圍空氣的相對濕度則稱為平衡相對濕度。9/18/202316舉例：8/6/202316各種物料的平衡含水率（%濕基）9/18/202317各種物料的平衡含水率（%濕基）8/6/202317自由水分總的含水量減去平衡含水量就是自由含水量。對于任何吸水材料，固體的溫度、含濕量與結(jié)合水分的蒸汽壓力之間存在一定的關(guān)系。結(jié)合水分是相對濕度的精確函數(shù)。由圖所示為鞣革底皮的含濕量，這種皮子可含有結(jié)合水分高達(dá)其干重的40%，超過該量的水分為非結(jié)合水分。假設(shè)鞣革暴露與空氣中，該空氣相對濕度60%，并且空氣溫度為同一溫度，則其平衡水分為0.2kg/kg干皮。含在皮中的水分超過該量的為自由水分。如果該皮無限長的暴露于同樣的空氣狀態(tài)下，則該水分要排出。9/18/202318自由水分總的含水量減去平衡含水量就是自由含水量。由圖所示為鞣例題9/18/202319例題8/6/202319干燥過程的汽化熱從濕物料中將1kg水分蒸發(fā)所需的熱量，稱為物料干燥過程的汽化熱。物料的汽化熱與物料的水分含量及干燥溫度有關(guān)。干燥初期，物料含水較多，物料汽化熱與自由水分的汽化熱比較接近。隨著物料含水率降低，物料汽化熱逐漸增加，其原因是物料水分汽化時，除了是水分汽化需要消耗能量之外，還需加上克服水分子與物料表面物化結(jié)合力而多消耗的功。溫度越低，消耗的汽化熱越多。9/18/202320干燥過程的汽化熱從濕物料中將1kg水分蒸發(fā)所需的熱量，稱為物汽化熱的計(jì)算阿斯瑪（Othmor.D.F）導(dǎo)出了物料水分汽化時，蒸汽壓力與汽化熱之間的關(guān)系。用于計(jì)算谷物和其他物品在干燥中的汽化熱：9/18/202321汽化熱的計(jì)算阿斯瑪（Othmor.D.F）導(dǎo)出了物料水分汽化干燥動力學(xué)物料含水分的分類：按照各種物料的含水狀況分化學(xué)結(jié)合水，

物化結(jié)合水，游離水分按照去除的難易分結(jié)合水分，非結(jié)合水分9/18/202322干燥動力學(xué)物料含水分的分類：8/6/202322平衡含水量平衡含水量：指一定的物料與參數(shù)一定的濕空氣長期接觸時，物料的最終水分含量。舉例：溫度30℃，濕基含水率16%時，小麥內(nèi)部的水蒸氣壓力為3.02kPa，燕麥則為3.25kPa。將這兩種物料同時置于溫度30℃，相對濕度75%的濕空氣中，此時空氣的水蒸氣分壓力3.14kPa。結(jié)果：小麥在吸濕，燕麥則被干燥。9/18/202323平衡含水量平衡含水量：指一定的物料與參數(shù)一定的濕空氣長期接觸干燥曲線把非常濕潤的物料放在具有一定溫度、濕度和風(fēng)速的熱風(fēng)中，物料的溫度和水分隨著干燥時間而變化。物料含水量隨時間變化的曲線稱為干燥曲線。物料的干燥分為三個重要階段：1.預(yù)熱干燥階段顯熱由熱風(fēng)移向物料表面，表面溫度上升。水分獲得潛熱后蒸發(fā)，蒸發(fā)速度與表面溫度下的飽和蒸汽壓和熱風(fēng)的水蒸氣分壓之差成正比，且隨表面溫度的升高而增加，在顯熱的轉(zhuǎn)移和蒸發(fā)達(dá)到平衡時，表面溫度即保持一定，該溫度為濕球溫度。（圖中A-B階段）9/18/202324干燥曲線把非常濕潤的物料放在具有一定溫度、濕度和風(fēng)速的熱風(fēng)中2.恒速干燥階段達(dá)到B點(diǎn)之后，水分由物料內(nèi)部想表面擴(kuò)散的速度如超過蒸發(fā)速度，加入的熱量完全用于水分蒸發(fā)。此階段物料表面溫度不變，含水率與干燥時間成比例減少。含水率呈直線下降，干燥速度保持一定值，既保持恒速干燥。（圖中B-C）3.減速干燥階段過點(diǎn)C后，水分的內(nèi)部擴(kuò)散速度低于表面的蒸發(fā)速度，物料表面的含水率比內(nèi)部低。隨干燥時間的增長，物料的溫度增高，蒸發(fā)不僅在表面，而且在內(nèi)部進(jìn)行，不過速度比較緩慢。加入的熱量消耗在蒸發(fā)和物料溫度而升高方面，這一階段稱為減速干燥的第一階段。（圖中C-D）干燥繼續(xù)進(jìn)行，表面蒸發(fā)即告結(jié)束，物料內(nèi)部的水分以蒸汽的形式擴(kuò)散到表面上來，這是減速干燥的第二階段，此時干燥速度最低，在達(dá)到與干燥條件平衡的含水率時，干燥結(jié)束。（圖中D-E）9/18/2023252.恒速干燥階段8/6/202325干燥曲線9/18/202326干燥曲線8/6/202326干燥曲線含濕量9/18/202327干燥曲線含濕量8/6/202327太陽能干燥按干燥器（或干燥室）獲得能量的方式可分為三類：集熱器型干燥器溫室型干燥器集熱器—溫室型干燥器太陽能干燥器9/18/202328太陽能干燥按干燥器（或干燥室）獲得能量的方式可分為三類：太陽集熱器型干燥器：由集熱器和干燥室兩部分組成。首先利用太陽能空氣集熱器把空氣加熱到預(yù)定溫度，之后將熱空氣送入干燥室對物料進(jìn)行干燥。攜帶有水蒸氣的排氣直接排入大氣或經(jīng)排濕后返回集熱器循環(huán)使用。9/18/202329集熱器型干燥器：由集熱器和干燥室兩部分組成。8/6/2023溫室型干燥器：結(jié)構(gòu)同太陽能溫室相似。干燥室屋頂用玻璃等透明材料制成，向南傾斜，傾斜度一般比當(dāng)?shù)鼐暥却?5~20°，以使陽光大致垂直照射屋頂。北墻涂黑以加強(qiáng)溫室效應(yīng)和保溫。為了調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，在南墻下方開進(jìn)氣孔，在北墻上方開排氣口。被干燥的物料直接攤放于溫室中的物料架上，接受太陽的直接輻射。9/18/202330溫室型干燥器：結(jié)構(gòu)同太陽能溫室相似。為了調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度集熱器-溫室型干燥器：同時采用集熱器和太陽能溫室的復(fù)合型干燥裝置。物料既可直接由太陽光輻射加熱，又可以通過熱空氣的對流加熱強(qiáng)化干燥過程，因此其干燥效率和產(chǎn)品的干燥質(zhì)量最高。為了晚上能連續(xù)干燥，可在干燥室增設(shè)輔助熱源，如地?zé)?、加熱爐等；也可簡單地在下部加設(shè)儲熱室，其中放置卵石、砂石等蓄熱材料。在白天，通過太陽能將蓄熱材料加熱，晚間蓄熱材料可以向干燥室提供熱風(fēng)，使干燥過程繼續(xù)。9/18/202331集熱器-溫室型干燥器：同時采用集熱器和太陽能溫室的復(fù)合型干燥我國太陽能干燥研究成果9/18/202332我國太陽能干燥研究成果8/6/202332§2.太陽能的熱利用§2-1.平板型集熱器§2-2.真空管集熱器§2-3.太陽能熱水器§2-4.太陽房太陽灶§2-5.太陽能干燥§2-6.太陽能儲存9/18/202333§2.太陽能的熱利用§2-1.平板型集熱器8/6/202太陽能儲存的三個含義：§2-6.太陽能儲存將白天接收到的太陽能儲存到晚間使用；將晴天接收到的太陽能儲存到陰雨天使用；將夏天接收到的太陽能儲存到冬天使用。目前的技術(shù)發(fā)展水平僅限于第一層含義上的儲存。太陽能儲存的三種方式：顯熱儲存潛熱儲存化學(xué)儲存9/18/202334太陽能儲存的三個含義：§2-6.太陽能儲存將白天接收到的太利用蓄熱材料的熱容量，通過升高或降低材料的溫度而實(shí)現(xiàn)熱量的儲存或釋放的過程。對于一定量的蓄熱材料，其比熱容越大，溫度變化越大，儲存的熱量越多。蓄熱材料液體介質(zhì)：水、油和各種有機(jī)溶劑。水的比熱容最大，無毒無臭方便易得，價格便宜。固體介質(zhì)：卵石、磚塊、混凝土、土壤等。顯熱儲存9/18/202335利用蓄熱材料的熱容量，通過升高或降低材料的溫度而實(shí)現(xiàn)熱量的儲9/18/2023368/6/202336利用蓄熱材料在熱作用下發(fā)生相變而產(chǎn)生的熱量儲存過程。由于相變潛熱比顯熱變化大得多，因此，潛熱儲存具有很高的儲熱密度。一般材料的相變有三種：固氣相變、液氣相變、固液相變固液相變最常用，固液相變材料常以英文縮小字母PCM表示（Phasechangematerials）。固液相變儲能系統(tǒng)包括三個部分：具有適當(dāng)相變溫度范圍的相變材料；裝載相變材料的容器；換熱器。PCM：要求熔化熱大、熔點(diǎn)合適、導(dǎo)熱性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕、無毒無污染、不易燃燒、價格低廉、容易獲得。常用材料：CaCl2.6H2O、Na2CO.10H2O、Na2SO4.10H2O等。潛熱儲存9/18/202337利用蓄熱材料在熱作用下發(fā)生相變而產(chǎn)生的熱量儲存過程。潛熱儲存9/18/2023388/6/202338利用化學(xué)反應(yīng)熱的形式來儲存熱能。化學(xué)儲能和釋能由兩個獨(dú)立的步驟完成：一是通過化學(xué)反應(yīng)（一般在高溫下進(jìn)行），產(chǎn)生含能的反應(yīng)產(chǎn)物；二是反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生逆向化學(xué)反應(yīng)又恢復(fù)到原先的物質(zhì)而放出熱量?；瘜W(xué)能比相變潛熱大得多，所以化學(xué)儲能的能量密度最高。用熱水做顯熱儲能的儲能密度：58W.h/kg冰的溶解熱儲能密度：93W.h/kg金屬氫化物中輕的化學(xué)儲能密度：600~2500W.h/kg液態(tài)氫的化學(xué)儲能密度：3300W.h/kg利用太陽能聚焦后的高溫進(jìn)行熱分解制氫（溫度3000K），將太陽能變成化學(xué)能儲存與氫中，氫氣燃燒可釋放大量熱能?；瘜W(xué)儲存9/18/202339利用化學(xué)反應(yīng)熱的形式來儲存熱能?；瘜W(xué)儲存8/6/202339§1.太陽能基礎(chǔ)知識§2.太陽能的熱利用§3.太陽能的熱發(fā)電§4.太陽能光伏發(fā)電§5.太陽能熱氣流發(fā)電太陽能利用技術(shù)

TechnologyofSolarEnergyUtilization9/18/202340§1.太陽能基礎(chǔ)知識太陽能利用技術(shù)

Technology§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況§1-2.太陽能熱電站基本系統(tǒng)§1-3.各種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)§1-4.太陽能熱發(fā)電技術(shù)前景9/18/202341§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況8/6§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況太陽能熱發(fā)電技術(shù)：將吸收到的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)。分類：1.利用太陽熱能直接發(fā)電。例：半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電、真空器件中的熱電子和熱離子發(fā)電、堿金屬熱電轉(zhuǎn)換、磁流體發(fā)電。特點(diǎn)：發(fā)電裝置本體沒有活動部件，但目前發(fā)電量小，尚處于原理性試驗(yàn)階段。2.將太陽能通過熱機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。例：塔式發(fā)電站、槽式發(fā)電站、蝶式發(fā)電站，熱氣流發(fā)電站特點(diǎn)：基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，所不同的是熱能通過太陽能轉(zhuǎn)換而來。9/18/202342§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況太陽能熱發(fā)電技術(shù)：將吸收到的太陽能熱發(fā)電站的發(fā)展時期初戀期蜜月期冷落期冰凍期保溫期解凍期再熱期9/18/202343太陽能熱發(fā)電站的發(fā)展時期初戀期8/6/202343初戀期1878年，巴黎建立了一個小型太陽能動力系統(tǒng)，盤式拋物面反射鏡將太陽光聚焦到置于其焦點(diǎn)處的蒸汽鍋爐，由此產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動一個很小的交互式蒸汽機(jī)運(yùn)行。1901年，美國研制成功7350W的太陽能蒸汽機(jī)，采用70m2的太陽能聚光集熱器，該裝置安裝在美國加州做實(shí)驗(yàn)運(yùn)行。1907~1913年，美國研制成由太陽能驅(qū)動的水泵。1913年，研制成36.8kW太陽能動力機(jī)，安裝在埃及開羅附近，從尼羅河提水灌溉，該裝置采用長的槽型拋物面反射鏡將太陽光聚焦到中心管上，聚光比為4.5：1。9/18/202344初戀期1878年，巴黎建立了一個小型太陽能動力系統(tǒng)，盤式拋物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)電站小型試驗(yàn)裝置，對太陽能熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了廣泛、基礎(chǔ)性的探索和研究。1973年，石油危機(jī)。再次興起太陽能技術(shù)研究。20世紀(jì)80年代初，以色列和美國聯(lián)合組建了LUZ太陽能熱發(fā)電國際有限公司。從成立開始，該公司就一刻不停的集中力量研究開發(fā)槽式拋物面反射鏡熱發(fā)電系統(tǒng)。1981~1991年，全世界建造了裝機(jī)容量為MW級的太陽能熱發(fā)實(shí)驗(yàn)電站20余座，最大發(fā)電功率為80MW，其中最主要的形式是塔式電站。蜜月期9/18/2023451950年，原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)了世界上第一座塔式太陽能熱發(fā)電站小型試9/18/2023468/6/202346冷落期20世紀(jì)80年代，對已建成的太陽能發(fā)電站進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究和分析后，發(fā)表了很多技術(shù)總結(jié)報(bào)告，得出基本結(jié)論：太陽能熱發(fā)電在技術(shù)上雖然可行，但單位容量投資過大，且降低造價十分困難。之后，關(guān)于太陽能熱發(fā)電站逐漸遭到冷落。美國原計(jì)劃擬在1983~1995年間，分別建50~100MW和100~300MW的太陽能熱電站，結(jié)果都沒有實(shí)現(xiàn)。9/18/202347冷落期20世紀(jì)80年代，對已建成的太陽能發(fā)電站進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)冰凍期正當(dāng)人們開始疑慮太陽能熱發(fā)電前景時，LUZ公司1985~1991年間，在美國加州沙漠相繼建成9座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量353.8MW，并投入并網(wǎng)運(yùn)行。經(jīng)過努力，電站的初次投資由1號電站的4490美元/kW降到8號電站的2650美元/kW，發(fā)電成本從24美分/kWh降至8美分/kWh。計(jì)劃到2000年，在加州簡稱總裝機(jī)容量800MW的槽式太陽能熱發(fā)電站，將發(fā)電成本降至5~6美分/kWh。美國政府和州政府與1991年限后取消對太陽能電站的投資減免稅政策，迫使10號電站停建，同年，LUZ公司宣告破產(chǎn)，所有計(jì)劃全部終止。9/18/202348冰凍期正當(dāng)人們開始疑慮太陽能熱發(fā)電前景時，LUZ公司1985保溫期：星星之火對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)，人們并未因此完全終止，1980年美國在加州建成的太陽Ⅰ號塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機(jī)容量10MW，經(jīng)過一段時間試驗(yàn)運(yùn)行，及時做了技術(shù)總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，郵件稱了太陽Ⅱ號，并于1996年1月投入試驗(yàn)運(yùn)行。1992年，德國一家工程公司開發(fā)的一種蝶式斯特林太陽能熱發(fā)電站的發(fā)電功率為9kW，到1995年3月底，累計(jì)運(yùn)行了17000小時，峰值凈效率20%，月凈效率16%，該公司計(jì)劃用100臺這樣的發(fā)電系統(tǒng)建成一座1MW的蝶式太陽能熱發(fā)電示范電站。同時產(chǎn)生了一種新型太陽能熱發(fā)電站稱之為：太陽能熱氣流發(fā)電站。1981年建成，1991~1999年美國、以色列、印度、德國、巴西、加拿大都對其產(chǎn)生了研究興趣。9/18/202349保溫期：星星之火對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)，人們并未因此完解凍期進(jìn)入本世紀(jì)以來，許多研究者對太陽能熱發(fā)電站又開始投入新的熱情。2001年，澳大利亞創(chuàng)建SolarMission公司，計(jì)劃于2003年在澳大利亞Midura建成世界上最高大的太陽能電站——太陽能熱氣流發(fā)電站，發(fā)電功率200MW。該電站由集熱棚、導(dǎo)流塔（習(xí)慣稱之為煙囪）、蓄熱層和透平發(fā)電機(jī)組四個關(guān)鍵部件組成。電站導(dǎo)流塔高1000m，外直徑170m。集熱棚直徑7公里。透平葉片長65m。同時，想建200MW太陽能熱氣流發(fā)電站的國家和地區(qū)有：南非、巴基斯坦、印度、美國（兩度）、巴西、中國。9/18/202350解凍期進(jìn)入本世紀(jì)以來，許多研究者對太陽能熱發(fā)電站又開始投入新再熱期？想建200MW太陽能熱氣流發(fā)電站的國家和地區(qū)。南非——研究再加研究巴基斯坦——怕打仗印度——還沒想好美國（兩度）——先霸占了石油再說巴西——目前也就玩玩而已中國——慢慢等決策吧9/18/202351再熱期？想建200MW太陽能熱氣流發(fā)電站的國家和地區(qū)。8/6§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況§1-2.太陽能熱電站基本系統(tǒng)§1-3.各種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)§1-4.太陽能熱發(fā)電技術(shù)前景9/18/202352§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況8/6§1-2.太陽能熱電站基本系統(tǒng)一、電站熱系統(tǒng)二、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)組成9/18/202353§1-2.太陽能熱電站基本系統(tǒng)一、電站熱系統(tǒng)8/6/202一、電站熱系統(tǒng)常規(guī)熱力發(fā)電廠朗肯循環(huán)系統(tǒng)9/18/202354一、電站熱系統(tǒng)常規(guī)熱力發(fā)電廠朗肯循環(huán)系統(tǒng)8/6/202354朗肯循環(huán)之再熱循環(huán)9/18/202355朗肯循環(huán)之再熱循環(huán)8/6/202355朗肯循環(huán)之回?zé)嵫h(huán)9/18/202356朗肯循環(huán)之回?zé)嵫h(huán)8/6/202356典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)9/18/202357典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)8/6/202357太陽能熱發(fā)電站與常規(guī)電站的區(qū)別汽輪機(jī)發(fā)電部分完全一樣，都是產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。不同點(diǎn)在于：常規(guī)電廠燃燒礦物燃料，太陽能熱電站收集太陽輻射能為能源。因此，結(jié)構(gòu)上，太陽能熱發(fā)電站以太陽能收集器代替常規(guī)電廠中的普通鍋爐。此外，由于太陽輻射能的間斷性及周期性特點(diǎn)，需要再設(shè)置蓄熱子系統(tǒng)或輔助能源子系統(tǒng)。9/18/202358太陽能熱發(fā)電站與常規(guī)電站的區(qū)別汽輪機(jī)發(fā)電部分完全一樣，都是產(chǎn)冬天太陽輻射低，白天短。因此，早上較晚（8時）系統(tǒng)開始集熱，下午較早（17時）停機(jī)。白天太陽能只能供給機(jī)組滿載運(yùn)行80%的能量，其余由輔助能源供給。9/18/202359冬天太陽輻射低，白天短。因此，早上較晚（8時）系統(tǒng)夏天太陽輻射高，白天長。因此，早上較早（7時）系統(tǒng)開始集熱，下午較晚（22時30分）停機(jī)。白天太陽能不僅可供給機(jī)組滿載運(yùn)行，還有多余能量蓄于儲熱槽中，留待晚上與輔助熱源共同供給機(jī)組運(yùn)行，維持到深夜停機(jī)。9/18/202360夏天太陽輻射高，白天長。因此，早上較早（7時）系統(tǒng)二、太陽能電站發(fā)電系統(tǒng)的組成典型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由4各部分組成：聚光集熱子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)輔助能源子系統(tǒng)汽輪發(fā)電子系統(tǒng)9/18/202361二、太陽能電站發(fā)電系統(tǒng)的組成典型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由4各部聚光集熱子系統(tǒng)聚光集熱子系統(tǒng)包括聚光器、接收器和跟蹤裝置。聚光器用于收集陽光并將其聚集到一個有限尺寸面上，以提高單位面積上的太陽輻照度，從而提高被加熱工質(zhì)的工作溫度。聚光方法：平面反射鏡、曲面反射鏡和菲涅爾透鏡，在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，最常用的聚光方式有兩種：平面反射鏡和曲面反射鏡。聚光器是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件，入射陽光首先經(jīng)過它反射到接收器，其性能的優(yōu)劣明顯影響到太陽熱發(fā)電系統(tǒng)的總體性能。9/18/202362聚光集熱子系統(tǒng)聚光集熱子系統(tǒng)包括聚光器、接收器和跟蹤裝置。8聚光器的性能要求1.光學(xué)性能聚光器的鏡面反射率越高越好，一般采用蒸鍍銀或鋁的玻璃或高分子板，為防止氧化，可采用噴涂一層透明硅膠的方法對反射面加以保護(hù)。問題：反射鏡暴露于環(huán)境，保持鏡面清潔是難題。2.機(jī)械性能反射鏡有很好的平整度；具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能抗大風(fēng)；發(fā)射鏡面和保護(hù)膜有很強(qiáng)的粘合度。3.化學(xué)穩(wěn)定鏡面具有很強(qiáng)的耐腐蝕性能。9/18/202363聚光器的性能要求1.光學(xué)性能8/6/202363接收器接收器是通過接受經(jīng)過聚焦的陽光，將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并傳遞給工質(zhì)的部件。在這里，工質(zhì)被太陽輻射能加熱，變成過熱蒸汽，再經(jīng)管道送往汽輪機(jī)。根據(jù)不同的聚光方式，接收器的結(jié)構(gòu)有很大的差別。接收器的關(guān)鍵技術(shù)，是其接受陽光的表面必須涂覆選擇性吸收膜，使對太陽輻射的吸收率比較高，而在接收器表面溫度下發(fā)射率較低。9/18/202364接收器接收器是通過接受經(jīng)過聚焦的陽光，將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芨櫻b置為了使一天所有時刻的太陽輻射能都能通過反射鏡面反射到固定不動的接收器上，反射鏡必須設(shè)置跟蹤裝置。太陽聚光器的跟蹤方式有兩種：單軸跟蹤和雙軸跟蹤（反射鏡面繞一根軸還是兩根軸轉(zhuǎn)動）。實(shí)現(xiàn)跟蹤的方式：程序控制方式和傳感器控制方式程序控制方式：計(jì)算太陽運(yùn)動規(guī)律來控制跟蹤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。缺點(diǎn)是存在累積誤差。傳感器跟蹤方式：由傳感器瞬時測出入射太陽輻射的方向，一次控制跟蹤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。缺點(diǎn)是多云條件下難以準(zhǔn)確定位反射鏡的方向。最終方式：結(jié)合二者，以程序控制為主，以傳感器瞬時測量做反饋，對程序進(jìn)行累積誤差修正。9/18/202365跟蹤裝置為了使一天所有時刻的太陽輻射能都能通過反射鏡面反射到蓄熱子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的組成部分。早晚和白天云遮間歇的時間內(nèi)，都必須依靠儲存的太陽能來維持正常運(yùn)行。夜間和陰雨天一般考慮采用常規(guī)燃料作輔助能源，否則由于蓄熱容量需求太大，將明顯加大整個太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的初投資。蓄熱器就是采用真空或隔熱材料做良好保溫的儲熱容器。蓄熱器中儲放蓄熱材料，通過特種設(shè)計(jì)的換熱器對蓄熱材料進(jìn)行儲熱和取熱。儲熱方式：顯熱儲熱、潛熱儲熱、化學(xué)儲能9/18/202366蓄熱子系統(tǒng)蓄熱子系統(tǒng)是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中必不可少的組成部分。輔助能源子系統(tǒng)配置輔助能源子系統(tǒng)的目的就是維持電站能夠持續(xù)運(yùn)行。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)要求的蓄熱子系統(tǒng)容量太大，以致投資巨大，所以在其中配以常規(guī)燃料做輔助能源，是極其可取的方案。輔助能源子系統(tǒng)就是在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中增設(shè)常規(guī)燃料鍋爐，用于陰雨天和夜間啟動。常規(guī)能源根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉促Y源選定，可選天然氣、石油或煤?，F(xiàn)代太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的最新設(shè)計(jì)概念是建造太陽能和天然氣雙能源發(fā)電站。9/18/202367輔助能源子系統(tǒng)配置輔助能源子系統(tǒng)的目的就是維持電站能夠持續(xù)運(yùn)汽輪發(fā)電子系統(tǒng)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的動力發(fā)電裝置，可選如下幾種：現(xiàn)代汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)動力發(fā)電裝置根據(jù)太陽能集熱系統(tǒng)可能提供的工質(zhì)參數(shù)選定?，F(xiàn)代汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)工作參數(shù)高，適用于大型塔式或槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。斯特林發(fā)動機(jī)的單機(jī)容量小，通常在幾十千瓦以下，適用于蝶式拋物面反射鏡發(fā)電系統(tǒng)。低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)適合于太陽池太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。9/18/202368汽輪發(fā)電子系統(tǒng)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的動力發(fā)電裝置，可選如下幾種：§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況§1-2.太陽能熱電站基本系統(tǒng)§1-3.各種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)§1-4.太陽能熱發(fā)電技術(shù)前景9/18/202369§3.太陽能的熱發(fā)電§1-1.太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況8/6§1-3.各種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)兩種類型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)分散型發(fā)電系統(tǒng)：將拋物面聚光器配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需的供熱溫度。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