太阳能热发电技术综述

1、太阳能热发电技术综述1:技术和原理有三种方式,都是用反射镜聚焦阳光加热水产生蒸汽、通过汽轮机带动发电机发电,区别在于 蒸汽产生方式上.1.1:抛物槽型热发电系统聚光集热系统由抛物槽式聚光镜+接收器+跟踪装置组成+换热系统由予热器+蒸汽发 生器+过热器和再热器组成+发电系统同常规发电设备+蓄热系统显式、潜式、化学储 热三种+辅助能源系统夜间和阴天用辅助发电设备.一般建大于350MW电厂 1.2:塔式热发电平面镜反射阳光到中央接收塔顶收集器,大量能量在高温下熔化一种盐、并将热盐储存罐中、当要发电时翻开产生蒸汽驱动透平发电机.产生蒸汽后低温盐回到冷盐储存罐中并用泵打到塔顶再次加热以为下一热循环用II

2、型.一般建几千MW电厂.特点：聚光倍数高易到达高温、反射光线一次完成简单高效、光热转换效率高、本钱低1.3:蝶型热发电蝶型抛物镜/斯特林系统适用遥远地区独立电站,光学效率高、启动损失小.用于小型独立电站2:比拟2.1:太阳能热发电三种系统比拟槽式系统塔式系统碟式系统菲涅尔系统规模30320MW10-20MW525kW50kW运行温度C390/734565/1,049750/1,382300/500年容量因子2350%2077%25%25%70%峰值效率20%23%24%911%年净效率1116%720%1225%911%商业化情况可商业化示范试验模型试验模型技术开发风险低中高低RJ含储能有限制

3、可以电池/、口互补系统设计是是是无本钱$/m26302754752003,100 320275200$/W4.02.74.42.512.61.32.72.5$/Wp4.01.32.40.912.61.11.30.92.2:各发电系统比拟发电技术直接发电本钱燃料+投资美分/kwh间接外部本钱美分/kwh社会总本钱美分/kwh风力发电3-50.1-0.33.1-5.2太阳能光伏发电15-250.5-115.5-26太阳能热发电II型8-100.1-0.38.1-10.3水力发电3-70-13-8煤电蒸汽透平机3-42-155-19核能发电10-140.2-110.2-15天燃气发电3-51-44-

4、9联合循环发电燃气5-72-67-13生物质能发电7-90.2-37.2-122.3不同发电技术投资本钱发电技术风力发电太阳能光伏发 电太阳能热发电II 型燃煤发电蒸汽透平机燃气透平联 合循环发电投资本钱400-7001500-30003000-5000400-600800-1200美元/KW无燃料本钱无燃料本钱无燃料本钱有燃料本钱有燃料本钱2.4不同发电技术效率比拟发电技术太阳能热发电煤电厂光伏发电晶体硅光伏发电薄膜多结技术总效率 %234012-1520-252.5:塔式太阳能热发电参数可与高温、高压火电站一致,热效率高且设备易配套.美国 Solarone 电站初期投资1.42亿元,其中定

5、日镜52%、发电设备18%、蓄热装置10%、接收器5%、塔3%、 管道及换热器8%、其它4%.可以看出定日镜价格贵,但隋制镜技术提升本钱大幅下降,预计到 2022年发电本钱会到达30-60美元/Mwh 即3-6美分/度.在大规模发电方面,塔式太阳能热发 电将是所有太阳能发电中本钱最低的一种方式.太阳能热发电投资本钱为煤电的 8倍左右,但因其不需燃料那么用电本钱比煤电低20-40倍,隋技术开展太阳能热发电本钱进一步下降,有环保意识的用户更倾向于绿色能源,而煤电将隋通 货膨胀而上升 3条件3.1: 土地：建一个200MW 20万KW太阳能热发电厂需占地3000英亩,但太阳能热发电与光 伏和风力发电

6、比拟不宜模块化,估计要在100-300MW以上时才比拟经济3.2: 光照：太阳光全照射功率大于 1kw/m2,每年大于2000kwh/m2才是经济的3.3: 投资：一个中等的100MW发电厂投资本钱3-5美元/W,发电本钱10-15美分/度4:国内外开展情况4.1: 国外至2022年全世界已装太阳能发电系统总收集阳光面积 9500万平方米,以光照1kw/m、照射时 问50%、平均转化率20%,那么差不多可获电能10GW,但大局部是在低温下使用如水加热等, 高温使用如热电厂等只有 500Mw,不过正地快速增长.07-08二年中,世界上太阳能热发电的在建装机容量是07年之前20年中的8倍,太阳能热

7、发电技术已进入快速开展期.太阳能热发电在可再生能源发电技术中具有本钱低、节能减排作用显著、无污染等特点而具有 明显的市埸前景.09年6月29日,国际能源署SolarPACES组织、欧洲太阳能热发电协会ESTELA和绿色和 平组织联合公布了三方共同撰写的?聚光型太阳能热发电展望2022?.报告预测到2030年聚光型 太阳能热发电简称CSP将能满足全球7%的电力需求,至I 2050年可提升到25%. 报告认为 槽式CSP已经是可靠且得到示范证实的技术,在建和运行的发电站装机容量已接近 2000 MW, 主要位于西班牙和美国.CSP发电站具有调度水平,并且可以通过结合新的储能技术和其他可再生能源或传

8、统能源的混 合运行概念予以增强.这一特点可解决可再生能源存在的一个最重要的缺点：变化大、不可预测 且不可调度.未来十年里CSP在世界一些日照最强的地区有望得到开展.到2022年在建和拟建CSP发电站容量可到达15 000 MW. 然而,CSP仍有一些缺陷尚待解决：首先是本钱,需要从系统到部 件的创新以及制造技术的改良.效率上也仍有很大的提升空间更高的工作温度,更好的集热器 性能等o发电站的最正确规模应比现有的要大目前受制于监管和金融因素,与此相关的储能能力还需要沉着量、温度和本钱等方面加以提升.最后,还需要从建造和降低运营维护本钱中产生 学习效应.美国、以色列、澳大利亚、德国等是太阳能利用的技

9、术强国,在阿尔及利亚、澳大利亚、埃及、希腊、印度、以色列、意大利、墨西哥、摩洛哥、西班牙、美国等已建有13个太阳能热电厂.德国将在西班牙建二个50MW并网的太阳能热电,投资4亿美元8美元/W,用非跟踪式抛物 型聚能器.美国已建成塔式7座2437MW、槽式9座1614MW、蝶式4座 1750MW,目前签订的 热发电装机容量6GW,到2022年电力本钱将从现有13-16美分/度降到8-11美分/度、到2022年 降到7美分/度.目前国际上最大的太阳能塔式发电站是西班牙PS20装机容量20MW.绿色和平国际与欧洲热发电工业协会预计到 2022年装机容量将达1550MW 可减排3.6Mt;2022年达

10、6000MW,可减排 9.12Mt;2022年达21500MW,可减排32.8Mt.西班牙Abengoa 太阳能公司在太阳能热发电行 业的已有20多年太阳能技术开发经验,业务覆盖西班牙和美国两国市场,并不断向其他国家和 地区拓展.当前在西班牙有300MW 太阳能电站正在建设,全球最早的两座商业化塔式电站PS10和PS20 正在运行,3座50MW的槽式电站正在建设,全球最大的低倍聚光光伏电站 正在运行,分别位于阿尔及利亚和摩洛哥的全球第 1座、第2座太阳能/化石燃料联合循环ISCC 电站正在建设.比利时已开发出本钱更低的平面镜聚能器,模块化设计规模到达200MW ,今后太阳能发电十化石能发电煤、

11、燃气等混合发电厂将是开展方向.印度的 40MW太阳能发电+ 100MW燃气 发电的混合电厂就是模式,2022年将建成1500MW这样的混合电厂.4.2: 国内至2022年我国一次能源需求25-33亿吨标准煤,二十世纪九十年代中期酸雨面积达我国面积 30%左右,二氧化硫和二氧化碳排放分别占世界第一、二位.而且已探明我国的煤碳在80年内、石油在15年内、天燃气在30年内将用尽,能源总量供给缺乏和能源结构不合理严重制约了国民 经济的开展,开展可再生能源已是当务之急,到2022年我国的可再生能源将达10%、2050年将达40%甚至更高.开展太阳能热发电技术是“国家中长期科学和技术开展规划纲要2022-

12、2022年规划重点研究任务.“十一五期间国家863方案设立了 “太阳能热发电技术及系统示范重点工程,其目 标是完成1MW太阳能塔式实验电站,设立了总体设计技术、高精度定日镜、高可靠吸热传热和 蓄热方式研究、集中限制、实验平台建设等 5个课题.太阳能热发电电站建在北京市延庆县八达 岭镇大浮坨村,由太阳能吸收塔、镜埸、发电厂房、试验埸组成,占地面积236.8亩,于09年4月19日获北京市发改委立项批准,现已通过环境评价和并网批准,建成后估计年发电量195万度、与火电比拟可节约标煤 663吨、减排二氧化碳2236.6吨、二氧化硫17.8吨、粉尘136.3吨.中国工程院院士张耀明教授取得了自动跟踪太阳

13、、聚光和集热等方面的技术突破,国内首座 70kw塔式太阳能热发电系统于05年10月在南京江宁太阳能试验埸建成并网发电.目前国内已拥有自主知识产权的 100kw槽式太阳能热发电装置.09年华园新能源工程公司与 中科院电工所、清华大学等联手研发太阳能高热利用系统,采用菲涅尔凸透镜技术可以对几百面 反射镜进行同时跟踪、高温直通管实现国产化可产生550度以上高温蒸汽.中国于09年1月启动了太阳能利用行动方案, 设定2022年达分布式利用、2025年达替代式利 用、2035年达规模利用的目标,并建立了太阳能技术研究中央目前,中科院电工所的定日镜、北京天翌洁科技公司定日镜及跟踪系统、北京太阳能研究所高 温集热管、成都奥能知科技公司热管太阳能热发电技术、北工大的熔盐技术、武汉理工的聚光器 反射镜等技术研究都有突破.5:选址原那么5.1: 太阳能法向直射幅射数据调查太阳能法直资源,我国现有122个测点、其中97个具有多 年太阳时空幅射法直数据并制有太阳时空幅射法直分布图.特别是西北茏漠地区的太阳能资源十分丰富,太阳能热发电容量为三峡电站最高发电量的50倍5.2: 空间高分辨率的土地利用和地形坡度和阻挡、用地本钱5.3: 水资源供给太