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解析太陽能光熱發(fā)電三大系統(tǒng)模式及商業(yè)前景
日期:2016-08-19   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:xiaoguang 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
太陽能光熱發(fā)電-形式

一般來說,太陽能光熱發(fā)電形式有槽式、塔式,碟式(盤式)三種系統(tǒng)。

槽式系統(tǒng)

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(gè)槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列,加熱工質(zhì),產(chǎn)生高溫蒸汽,驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

20世紀(jì)80年代初期,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,該公司集中力量研究開發(fā)槽式拋物面聚光反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。從1985年-1991年的6年間,在美國加州沙漠相繼建成了9座槽式太陽能熱發(fā)電站,總裝機(jī)容量353.8MW,并投入網(wǎng)營運(yùn)。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降到8美分/KWh。

為繼續(xù)推動太陽能熱發(fā)電的發(fā)展,以色列、德國和美國幾家公司進(jìn)行使用,他們計(jì)劃在美國內(nèi)華達(dá)州建造兩座80MW槽式太陽能熱電站,兩座100MW太陽能與燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電站。在西班牙和摩洛哥分別建造135MW和18MW太陽能熱發(fā)電站各一座。

建于西班牙的Acurex槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),借助槽形拋物面聚光器將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上,通過管內(nèi)熱載體將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上,通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽,推動汽輪機(jī)發(fā)電。作為太陽能量不足時(shí)的備用,系統(tǒng)配備有一個(gè)輔助燃燒爐,用天然氣或燃油來產(chǎn)生蒸汽。

要提高槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的效率與正常運(yùn)行,涉及到兩個(gè)方面的控制問題,一個(gè)是自動跟蹤裝置,要求使得槽式聚光器時(shí)刻對準(zhǔn)太陽,以保證從源頭上最大限度的吸收太陽能,據(jù)統(tǒng)計(jì)跟蹤比非跟蹤所獲得的能量要高出37.7%。另外一個(gè)是要控制傳熱液體回路的溫度與壓力,滿足汽輪機(jī)的要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常發(fā)電。針對這兩個(gè)控制問題,國內(nèi)外學(xué)者都展開了研究,取得了一定的研究進(jìn)展。

目前,德州華園新能源應(yīng)用技術(shù)研究所與中科院電工所、清華大學(xué)等科研單位聯(lián)手研制開發(fā)的槽式太陽能中高溫?zé)崂孟到y(tǒng),設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、而且安裝方便,整體使用壽命可達(dá)20年,可以很好的應(yīng)用于槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。由于太陽能反射鏡是固定在地上的,所以不僅能更有效地抵御風(fēng)雨的侵蝕破壞,而且還大大降低了反射鏡支架的造價(jià)。更為重要的是,該設(shè)備技術(shù)突破了以往一套控制裝置只能控制一面反射鏡的限制。采用菲涅爾凸透鏡技術(shù)可以對數(shù)百面反射鏡進(jìn)行同時(shí)跟蹤,將數(shù)百或數(shù)千平方米的陽光聚焦到光能轉(zhuǎn)換部件上(聚光度約50倍,可以產(chǎn)生三、四百度的高溫),改變了以往整個(gè)工程造價(jià)大部分為跟蹤控制系統(tǒng)成本的局面,使其在整個(gè)工程造價(jià)中只占很小的一部分。同時(shí)對集熱核心部件鏡面反射材料,以及太陽能中高溫直通管采取國產(chǎn)化市場化生產(chǎn),降低了成本,并且在運(yùn)輸安裝費(fèi)用上降低大量費(fèi)用。這兩項(xiàng)突破徹底克服了長期制約槽式太陽能在中高溫領(lǐng)域內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)障礙,為實(shí)現(xiàn)太陽能中高溫設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化規(guī)?;\(yùn)作開辟了廣闊的道路。

塔式系統(tǒng)

1973年,世界性石油危機(jī)的爆發(fā)刺激了人們對太陽能技術(shù)的研究與開發(fā)。相對于太陽能電池的價(jià)格昂貴、效率較低,太陽能熱發(fā)電的效率較高、技術(shù)比較成熟。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家,都將太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為國家研究開發(fā)的重點(diǎn)。從1981-1991年10年間,全世界建造了裝機(jī)容量500kW以上的各種不同形式的兆瓦級太陽能熱發(fā)電試驗(yàn)電站余座,其中主要形式是塔式電站,最大發(fā)電功率為80MW。由于單位容量投資過大,且降低造價(jià)十分困難,因此太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)逐漸冷落下來。

但對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)并未完全中止。1980年美國在加州建成太陽I號塔式太陽能熱發(fā)電站,裝機(jī)容量10MW。經(jīng)過一段時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行后,在此基礎(chǔ)上又建造了太陽II號塔式太陽能熱發(fā)電站,并于1996年1月投入試驗(yàn)運(yùn)行。

碟式(盤式)系統(tǒng)

盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能動力系統(tǒng)。近年來,盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要開發(fā)單位功率質(zhì)量比更小的空間電源。盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于空間,與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比,具有氣動阻力低、發(fā)射質(zhì)量小和運(yùn)行費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn),美國從1988年開始進(jìn)行可行性研究,計(jì)劃在近期進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn)。例如,1983年美國加州噴氣推進(jìn)試驗(yàn)室完成的盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),其聚光器直徑為11m,最大發(fā)電功率為24.6kW,轉(zhuǎn)換效率為29%。1992年德國一家工程公司開發(fā)的一種盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率為9kW,到1995年3月底,累計(jì)運(yùn)行了17000h,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)組建一座MW的盤式太陽能熱發(fā)電示范電站。

盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)(拋物面反射鏡斯特林系統(tǒng))是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成,接收在拋物面的焦點(diǎn)上,接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃左右,驅(qū)動發(fā)動機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

美國熱發(fā)電計(jì)劃與Cummins公司合作,1991年開始開發(fā)商用的7千瓦碟式/斯特林發(fā)電系統(tǒng),5年投入經(jīng)費(fèi)1800萬美元。1996年Cummins向電力部門和工業(yè)用戶交付7臺碟式發(fā)電系統(tǒng),計(jì)劃1997年生產(chǎn)25臺以上。Cummins預(yù)計(jì)10年后年生產(chǎn)超過1000臺。該種系統(tǒng)適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立電站。

太陽能光熱發(fā)電-商業(yè)化前景

就幾種形式的太陽熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言,槽式熱發(fā)電系統(tǒng)是最成熟,也是達(dá)到商業(yè)化發(fā)展的技術(shù),塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng),而配以斯特林發(fā)電機(jī)的拋物面盤式熱發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的性能指標(biāo),但目前主要還是用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型獨(dú)立供電,大規(guī)模應(yīng)用成熟度則稍遜一籌。

以上三種系統(tǒng)性能比較。三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,其他兩種處在示范階段,有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。三種系統(tǒng)均可單獨(dú)使用太陽能運(yùn)行,安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質(zhì)氣等)互補(bǔ)系統(tǒng)是其突出的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該指出,槽式、塔式和盤式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)同樣受到世界各國的重視,并正在積極開展工作。
 
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來源:新浪地產(chǎn)
 
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