求塔式與槽式太陽能熱發(fā)電？？

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡群，將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上，用以產生高溫，加熱工質產生過熱蒸汽或高溫氣體，驅動汽輪機發(fā)電機組或燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)電，從而將太陽能轉換為電能。

塔式太陽能熱發(fā)電特點

塔式電站的優(yōu)點：

１．聚光倍數高，容易達到較高的工作溫度，陣列中的定日鏡數目越多，其聚光比越大，接收器的集熱溫度也就愈高；
２．能量集中過程是靠反射光線一次完成的，方法簡捷有效；
３．接收器散熱面積相對較小，因而可得到較高的光熱轉換效率。

塔式太陽能熱發(fā)電的參數可與高溫、高壓火電站一致，這樣不僅使太陽能電站有較高的熱效率，而且也容易獲得配套設備。雖然這種電站的建設費用十分昂貴，美國的ＳｏｌａｒＯｎｅ電站初次投資為１．４２億美元，成本比例為：定日鏡５２％、發(fā)電機組、電氣設備１８％、蓄熱裝置１０％、接收器５％、塔３％、管道及換熱器８％、其它設備４％。但隨著制鏡技術的提高和規(guī)模的增大，定日鏡成本將大幅度降低。以美國Ｓｕｎｌａｂ為代表的研究部門以及Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ評估機構對塔式太陽能熱發(fā)電的成本作出了預測 圖１ 。Ｓｕｎｌａｂ基于８．７ＧＷ規(guī)模預計到２０２０年塔式太陽能熱發(fā)電的成本最終可達到約３０～４０＄ ＭＷｈ，即每度電３～４美分；Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ基于２．６ＧＷ規(guī)模預計到２０２０年塔式太陽能熱發(fā)電的成本最終可達到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，那么塔式太陽能熱發(fā)電的前景將更加廣闊。美國能源部主持的研究結果表明；在大規(guī)模發(fā)電方面，塔式太陽能熱發(fā)電將是所有太陽能發(fā)電技術中成本最低的一種方式。

我國塔式太陽能熱發(fā)電技術發(fā)展狀況

隨著太陽能利用技術的迅速發(fā)展，從２０世紀 ７０年代中期開始，我國一些高等院校和科研院所，對太陽能熱發(fā)電技術做了不少應用性基礎試驗研究，并在天津建造了一套功率為ｌｋＷ的塔式太陽能熱發(fā)電模擬裝置。

《中國新能源與可再生能源１９９９白皮書》指出：我國太陽能熱發(fā)電技術的研究開發(fā)工作早在７０年代末就開始了，但由于工藝、材料、部件及相關技術未得到根本性的解決，加上經費不足，熱發(fā)電項目先后停止和下馬。國家“八五”計劃安排了小型部件和材料的攻關項目，帶有技術儲備性質，目前還沒有試驗樣機，與國外差距很大。

近幾年來，中國工程院院士張耀明教授帶領南京春輝科技實業(yè)有限公司 南京玻璃纖維研究設計院三所 科技人員，在太陽能熱發(fā)電研究領域中，取得了自動跟蹤太陽、聚光、集熱等方面的技術突破。由南京春輝科技實業(yè)有限公司、河海大學新材料新能源研究開發(fā)院聯(lián)合建設的國內首座“７０ｋＷ塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)”于２００５年１０月底在南京市江寧太陽能試驗場順利建成，并成功投入并網發(fā)電。經過連續(xù)并網發(fā)電運行測試表明：該發(fā)電系統(tǒng)在運行穩(wěn)定性、操控機動性、安全可靠性等方面均達到研發(fā)建設目標。

系統(tǒng)主要由定日鏡裝置、高溫接收器裝置、燃氣輪機發(fā)電機組以及相應的水冷卻系統(tǒng)、天然氣供氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)的工作原理如圖２(略)所示：

“７０ｋＷ塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)”整體采用了國際先進的技術路線，其中定日鏡具備完全自主知識產權，性能優(yōu)越，價格經濟；接收器采取的是國際上一直處于研究熱點的空腔式高溫接收器，效率高；發(fā)電系統(tǒng)采用的是燃氣輪機發(fā)電機組，符合未來“聯(lián)合循環(huán)”發(fā)展的趨勢。

７０ｋＷ塔式太陽能熱發(fā)電主要技術指標如下：

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)：塔高３３米；額定功率７０ｋＷ；系統(tǒng)效率≥２０％；
定日鏡：３２面２０ｍ２定日鏡；雙軸跟蹤誤差≤２ｍｒａｄ；鏡面反射率≥８５％；
接收器：以空氣為介質的空腔式結構，工作溫度≥９００℃Ｅ，壓力：３ａｔｍ。
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槽式太陽能熱發(fā)電

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串并聯(lián)的排列，加熱工質，產生高溫蒸 汽，驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包括以下五個子系統(tǒng)：

１．聚光集熱子系統(tǒng)。是系統(tǒng)的核心，由聚光鏡、接收器和跟蹤裝置構成。接受器主要有兩種：真空管式和腔式；跟蹤方式采用一維跟蹤，有南北、東西和極軸三種方式。
２．換熱子系統(tǒng)。由預熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。當系統(tǒng)工質為油時，采用雙回路，即接收器中工質油被熱后，進入換熱子系統(tǒng)中產生蒸汽，蒸汽進入發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電。直接采用水為工質時，可簡化此子系統(tǒng)。
３．發(fā)電子系統(tǒng)。基本組成與常規(guī)發(fā)電設備類似，但需要配備一種專用裝置，用于工作流體在接收器與輔助能源系統(tǒng)之間的切換。
４．蓄熱子系統(tǒng)。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在早晚或云遮間隙必須依靠儲存的能量維持系統(tǒng)正常運行。蓄熱的方法主要有顯式、潛式和化學蓄熱三種方式。
５．輔助能源子系統(tǒng)。在夜間或陰雨天，一般采用輔助能源系統(tǒng)供熱，否則蓄熱系統(tǒng)過大會引起初始投資的增加。

典型的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理如圖３（略）所示。

國際槽式太陽能熱發(fā)電技術現(xiàn)狀

西方國家對太陽能利用研究起步較早，可以追溯到１８世紀８０年代，２０世紀初已開始在工業(yè)中應用。目前，美國、以色列、澳大利亞、德國等國家是太陽能利用大國，也是槽式太陽能熱發(fā)電技術強國。

其中美國魯茲 ＬＵＺ 公司是槽式太陽能熱發(fā)電技術應用的典范，在１９８５～１９９１年間，美國在南加州先后建成９座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機容量３５３．８ＭＷ，是世界上規(guī)模最大、成效最高的太陽能發(fā)電工程。

以最為典型的８０ＭＷ裝機容量的ＳＥＧＳⅧ電站為例，其主要技術特征為：槽式拋物面反射鏡東西向放置，采用單軸跟蹤技術。集熱器為性能優(yōu)越的ＬＳ－３型集熱器它使用的是真空管環(huán)形接收器，直徑７０ｍｍ的不銹鋼管裝在同心直徑為１１５ｍｍ圓柱形玻璃套內，玻璃管上涂覆雙層減反射膜，陽光透過率為０．９６５，玻璃管內保持真空以減少熱損失，不銹鋼管表面采用磁控濺射涂覆高溫選擇性吸收涂層，其可見光吸收比達０．９６，紅外發(fā)射比為０．１９， 不銹鋼管和玻璃套管間采用可伐封接；集熱器工作介質為導熱油，工作溫度為３９１℃；整個電站共使用了９００個這樣的太陽集熱器。拋物面反射鏡的開口面積達５４５ｍ２，使用了２２４塊扇形玻璃鏡片，鏡片背面鍍銀，每片鏡片由４個圓形托盤托附在支架上，支架上裝有太陽輻射傳感器，經液壓傳動機構驅動支架跟蹤太陽，如遇惡劣天氣，支架自動翻轉，鏡面開口向下，從而使鏡面和接收器得到保護。ＳＥＧＳⅧ電站的循環(huán)效率為３８．４％，峰值太陽能熱電轉換效率為２４％，年平均太陽能熱電轉換效率為４％，電站的初始投資為２６５０美元 ｋＷ，其發(fā)電的成本為８美分 ｋＷｈ。ＬＳ－３型集熱器的工質是導熱油，整個系統(tǒng)采用雙回路設計，導熱油在換熱子系統(tǒng)中，產生高溫水蒸氣進入汽輪機組發(fā)電。但是雙回路不僅降低了系統(tǒng)效率而且增加了設備投資。ＳＥＧＳⅨ電站采用ＬＳ－４型集熱器，集熱器中直接使用水作工質，使電站的循環(huán)效率達４０％，峰值太陽能熱電轉換效率為２８％，年平均太陽能熱電轉換效率為１７％。以色列Ｓｏｌｅｌ在魯茲公司基礎上進一步發(fā)展，在槽式太陽能熱發(fā)電技術方面取得了更好的成績。預計發(fā)電的成本將降為５．５美分 ｋＷｈ，更具市場競爭力。

槽式太陽能熱發(fā)電另一典范是希臘的克里達電站?？死镞_電站位于希臘風景如畫的克里達島，為了保護這里的自然環(huán)境不被現(xiàn)代化工業(yè)所破壞，希臘政府在島上興建了５０ＭＷ的克里達槽式太陽能熱發(fā)電站，設計壽命２５年，在陰天或晚上采用燃燒礦物燃料方式供熱。

美國內華達州目前正在興建６５ＭＷ的槽式太陽能電站，采用德國肖特公司生產的真空集熱管，預計今年可建成，２００７年可投產。

國內槽式太陽能熱發(fā)電技術現(xiàn)狀

２０世紀７０年代，在槽式太陽能熱發(fā)電技術方面，中科院和中國科技大學曾做過單元性試驗研究。
進入２１世紀，南京春輝科技實業(yè)有限公司和河海大學新材料新能源開發(fā)研究院聯(lián)合組成攻關隊伍，在太陽能熱發(fā)電領域的太陽光方位傳感器、自動跟蹤系統(tǒng)、槽式拋物面反射鏡、槽式太陽能接收器方面取得了突破性進展。目前正著手開展完全擁有自主知識產權的１００ｋＷ槽式太陽能熱發(fā)電試驗裝置，預計２００７年底將成功發(fā)電。