0引言

能源是國民經濟的命脈在社會的可持續發展過程中起著舉足輕重的作用太陽能作為可再生能源以其分布廣泛清潔永久等特點成為最理想的替代能源得到世界各國的廣泛重視與研究其中太陽能發電是研究的重中之重

太陽能發電主要分為光伏發電與熱發電兩種基本形式熱發電又稱為聚焦型太陽能熱發電ConcentratingSolarPowerCSP利用鏡面的聚焦作用將太陽能的熱量收集起來通過換熱裝置提供高溫蒸汽推動汽輪機進而帶動發電機發電按照太陽能采集方式熱發電可劃分為槽式碟式塔式3種

1槽式碟式塔式熱發電簡介

1.1槽式太陽能熱發電系統

槽式太陽能熱發電系統是將多個槽型拋物面聚光集熱器串聯或并聯排列而成槽型拋物面反射鏡將太陽光聚焦到線性集熱管上加熱傳導液產生高溫高壓蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電槽式太陽能熱發電系統的反射鏡鏡面為單曲拋物線聚光形式為線聚光槽式太陽能熱發電裝置如圖1所示

槽式太陽能熱發電系統與碟式塔式相比結構相對緊湊集熱器等裝置一般安裝于地面安裝維護較方便且經濟效益不受生產規模的限制是目前最成熟的太陽能熱發電技術據統計截至2009年全世界運行的太陽能槽式熱發電站占全部太陽能熱發電站的88%占在建項目的97.5%

由于槽式拋物面聚光集熱器是一種線聚焦集熱器其主要缺點是集熱器散熱面積大輸熱管道復雜熱損失較大

1.2碟式太陽能熱發電系統

碟式太陽能熱發電系統是采用碟狀拋物面反射鏡將太陽光聚焦到集熱器上傳熱介質流經集熱器被加熱驅動汽輪機運轉進而帶動發電機發電一般在焦點上安裝斯特林發電機發電碟式太陽能熱發電系統的反射鏡鏡面為雙曲拋物面聚光形式為點聚光碟式太陽能熱發電裝置如圖2所示

由于槽式拋碟式太陽能熱發電系統為點聚光聚光面積小發電效率高最高可達29.4%;系統占地面積小制造成本低單機容量一般為5～25kW適合建立分布式能源系統

碟式太陽能熱發電系統由于規模較小所以初投資較高商業化程度較低

1.3塔式太陽能熱發電系統

塔式太陽能熱發電系統是采用眾多定向反射鏡將太陽光發射到設置于高塔頂端的集熱器上加熱集熱器中的水產生水蒸氣驅動蒸汽機啟動汽輪機進而帶動發電機發電塔式發電系統的反射鏡一般為平面鏡塔式太陽能熱發電裝置如圖3所示

塔式太陽能熱發電系統反射鏡制備相對簡單聚光倍數高熱轉化率高可以實現大功率發電但其造價高可靠性有待加強

2聚光太陽能熱發電技術的發展現狀及趨勢

2.1國外太陽能熱發電發展現狀

1950年蘇聯設計制造了世界上第一座塔式太陽能熱發電站的小型實驗裝置;20世紀80年代～90年代初太陽能熱發電進入發展高峰期據統計期間興建的功率大于500kW以上的太陽能熱發電站就有20多座隨后10年由于太陽能熱發電站建設投資大造價高熱發電進入低谷期;近年由于能源危機和環境惡化太陽能熱發電又引起人們的重視重新進入了一個研究高峰期

2007年西班牙設計制造的PS10太陽能熱發電塔是歐洲首座商業用塔式太陽能熱發電站裝機容量11MW年平均發電效率可以達到10.5%;2009年PS20太陽能熱發電站正式動工預計2013年竣工到時候可以滿足18萬個家庭日常需求用電量

2.2國內太陽能熱發電發展現狀

我國太陽能熱發電技術起步較晚直到20世紀70年代才開始一些基礎研究近些年在國家政策的扶持帶動下太陽能熱發電技術發展取得了一定的進步但是與發達國家相比仍存在較大差距

2005年10月江蘇南京70kW塔式太陽能熱發電系統成功并網發電;2010年12月我國首座兆瓦級太陽能熱發電站大唐天威10MW太陽能熱發電試驗示范項目開工;2011年2月內蒙古鄂爾多斯50MW槽式太陽能熱發電站完成示范招標計劃投資16億元年發電1.2億kWh目前由中國科學院電工研究所在北京市延慶縣進行的1MW塔式太陽能熱發電項目正在實驗中中國建筑材料科學研究總院玻璃院與西安航空動力有限公司合作的碟式太陽能熱發電示范線已經建成蘭州大成科技有限公司北京電影機械研究所益科博能源科技上海有限公司等一系列太陽能熱發電項目都在研究開發當中

2.3太陽能熱發電發展趨勢

由于目前太陽能熱發電的成本和傳統能源發電成本相比較高因此能否大幅度降低發電成本是其能否實現商業化的關鍵隨著聚焦式太陽能熱發電技術的迅猛發展槽式太陽能熱發電以其成熟的技術得到各大能源公司的青睞降低成本優化結構提高效率是今后槽式熱發電技術的主要目標

3結語

在能源日漸缺少和環境惡化的形勢下太陽能熱發電作為一種完全清潔的發電方式必將得到大力發展在國家政策的重視和大力支持下隨著各種技術瓶頸的解決和成本的降低太陽能熱發電必將得到廣泛應用