太阳能热发电设备的基本分类#知识资料

1、太阳能热发电设备的基本分类前言通过阅读网上一些零散的太阳能信息和科普知识，我对太阳能热发电的基本原理和发电设备有了一定的了解。下面，我将做一个简短的总结。太阳能热发电，也称为聚焦太阳能热发电(CSP)，通过大量的镜子以聚焦的方式收集直接的太阳光，加热工作介质，并产生高温高压蒸汽，从而驱动汽轮机发电。总结尽管人类使用太阳能已经有3000多年了，但它作为一种能源和动力使用还不到400年。目前，太阳能热发电主要有四种技术路线：抛物面槽式，技术相对成熟，目前应用最广泛；集热塔类型，最有可能提高效率和降低成本；抛物面碟形天线适合于以低成本构建小规模系统，效率最高且便于模块化部署。分类插槽类型塔式碟型发展

2、形势中高温工艺热，联网发电运行(最高机组容量为80MW)，总装机容量为354 MW。该过程在高温下是热的，并且在网络上运行(最高单位容量是10MW，并且另一个10MW发电站正在建设中)。独立的小规模发电系统构成一个大规模的联网电站(最高机组容量为25 kW，目前设计的机组容量为10 kW)。优势1.具有商业运行经验(1.210千瓦时)，潜在运行温度可达到500(商业运行温度已达到400)。2.商业化的年净效率为14%。3.最低材料要求。4.模块化或联合操作是可能的储热可以用来降低成本。1.从中期来看，它的转换效率很高，潜在工作温度超过1000(10MW电站实现565)。2.它能在高温下储存热量

3、。3.它可以联合操作。1.非常高的转换效率，峰值效率为30%。2.模块化或联合操作。3.它正处于实验演示阶段。不足之处导热油和工作介质的使用将工作温度限制在400，并且只能停留在中温阶段。在实验演示阶段，商业化的投资和运行成本需要验证。商业化的可行性需要证明。大规模生产的预计成本目标需要确定太阳能热发电通常被称为集中太阳能发电。与传统电站不同，它们通过收集太阳辐射获得热能，并将热能转化为高温蒸汽，驱动汽轮机发电。目前，太阳能热发电根据太阳能收集方式可分为(1)太阳能槽式发电；(2)太阳能塔式热发电；(3)太阳能碟式热发电。槽式太阳能热发电基本原则：槽式系统使用抛物面圆柱形槽镜将太阳光聚焦在管状

4、接收器上，并加热管中的传热介质以产生蒸汽，蒸汽驱动传统的汽轮机发电导言：槽式发电是最早商业化的太阳能热发电系统。下图显示了槽式太阳能热发电系统。它采用大面积槽式抛物面反射器将太阳光聚焦反射到直线接收器上，通过管道中的热载体将水加热成蒸汽，在热转换装置中产生高压过热蒸汽，然后将蒸汽送入常规的汽轮发电机发电。槽式抛物面太阳能电站的功率为101000兆瓦，是目前所有太阳能热电站中功率最高的。一般来说，接收太阳光的太阳能电池板采用模块化布局，许多太阳能电池板通过串并联在南北轴线方向上均匀分布。为了确保发电的稳定性，通常将化石燃料发电机添加到发电系统中。当阳光不稳定时，化石燃料发电机补充发电，以确保发电

5、的稳定性和实用性。一些国家建立了示范装置，对槽式发电技术进行深入研究。发展历史：早在1973年，也就是石油危机前数百年，利用阳光开发可再生能源的研究工作就开始了。石油危机的爆发引发了可再生能源的现代发展。最早的测试是在19世纪60年代，当时奥古斯特穆舒特的第一辆太阳能汽车在玻璃密封的铁锅里产生蒸汽来驱动汽车。20世纪80年代，美国的约翰爱立信使用槽式抛物面太阳能收集器来驱动热空气风扇。然后在20世纪初，奥博瑞亚斯的第一辆商用太阳能汽车出现了。1907年，德国艾伦的威廉迈耶博士和斯图加特的阿道夫雷姆沙特申请了抛物面槽式太阳能集热器的蒸汽生产专利。他们使用抛物面槽接收器吸收太阳辐射，并直接产生蒸汽

6、发电。1912年，在这个专利的基础上，舒曼和男孩设计了一个45kW的蒸汽电动泵，由槽式抛物面太阳能集热器产生的蒸汽驱动。该集热器长62米，光的总直径宽4米，总直径面积1200米。1916年，德国议会还批准了一笔20万马克的赠款，用于在非洲西南部地区进行槽式抛物面太阳能集热器的演示试验。不幸的是，第一次世界大战的爆发和近东石油的发现阻碍了这一计划的实现。1977年石油危机后，槽式抛物面太阳能集热器再次引起人们的兴趣。在此期间，美国能源部(DOE)和德国联邦研究与技术部(Federal Ministry of Research and Technology)都在支持配备槽式抛物面太阳能集热器的加热

7、装置和水泵系统的开发。国际能源机构(IEM)的九个成员国参加了总功率为500千瓦的示范试验，该试验于1981年投入运行；从1977年到1982年，Acurex的10000米系统在美国的一个示范工厂安装和使用。1991年，加利福尼亚槽式抛物面太阳能热利用电站的成功运行，促进了南欧和其他太阳辐射丰富的发展中国家太阳能热利用计划的发展。自1998年以来，欧盟支持的DISS(直接太阳能蒸汽)计划和欧洲槽计划，以及西班牙和摩洛哥的研究计划，已经开始开发欧洲槽式抛物面太阳能技术。2000年，德国联邦议会决定实施一项为期三年的太阳能发电投资计划，计划资金的三分之二用于槽式抛物面太阳能热发电项目。随着制造技术

8、的不断改进，建造成本从5976美元/千瓦降低到3011美元/千瓦，发电成本从26.3美分/千瓦时降低到12美分/千瓦时。当发电成本降低到8美分/千瓦时，太阳能热发电可以与传统的化石能源发电相比。增加热能储存设备，槽式发电效率可提高7%，80MW电站光电转换效率可达13.8%。热能储存设备可以储存余热，保证发电的稳定性。同时，它也为太阳能独立发电提供了保障。目前发展的技术方向是直接蒸汽(DSG)技术。典型的正温度系数发电厂的功率范围为30-150兆瓦，工作温度约为400摄氏度。塔式太阳能热发电工作原理：塔式太阳能热发电使用大量定向反射镜(定日镜)将阳光聚集在安装在塔顶的中央热交换器(接收器)上。

9、接收器通常可以收集100兆瓦的辐射功率并产生1100摄氏度的高温。发展历史：1950年，前苏联设计了世界上第一个塔式太阳能热发电站小型实验装置，并对太阳能热发电技术进行了广泛的基础探索和研究。1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山脉东部建造了一座1兆瓦的太阳能炉。1980年，美国在加利福尼亚建造了太阳能热发电站，装机容量为10兆瓦。经过一段时间的试运行，太阳二号塔太阳能热电站在此基础上建成，并于1996年1月投入试运行。塔式太阳能热发电技术最初使用蒸汽，可以直接驱动汽轮机发电；然而，由于太阳能随气候变化，蒸汽参数难以控制，热损失很大。20世纪90年代初，美国发明了一种盐塔太阳能热发电装置，利

10、用盐熔体作为热载体，建立了一个10MW的实验电站。所用的盐熔体由硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物组成，价格低廉，导热性好，可以在常压下储存在大容器中。然而，当系统启动时，熔融盐流经的管道具有相对较高的凝固点(120至140)，应进行预热。在20世纪80年代后期，一些人提议使用空气作为热载体；虽然空气的导热性不好，但它的工作温度范围宽，操作简单，无毒。它不仅可以与蒸汽驱动的汽轮机连接，还可以直接用高温空气驱动燃气轮机，效率更高；在该方案中，聚焦的光被投射到可呼吸的材料(例如金属丝编织物)上，并且空气穿过被加热的材料。由于空气和集热材料之间的接触面积大，传热快，效率高，空气可以被加热到70的高温.在

11、盐塔太阳能热利用发电站中，熔融盐从冷盐储槽泵入接收器加热，温度从265升至565，然后通过热交换被送到热盐储槽产生蒸汽，然后在放热和冷却后返回冷盐储槽。美国1996年至1999年建造的两座10MW电站的运行结果表明，该设备对技术故障的容忍度较差，但可以找到解决办法。例如，为了防止腐蚀，在接收器管道中使用新材料；另一个例子是在盐循环系统中使用潜水泵，这可以简化控制系统，减少昂贵且容易失效的阀门，确保排空系统的正常运行并减少故障的发生。由于这两个发电站中定日镜的长期使用和早期制造水平低，目前已经出现了一系列问题，并且正在开发新的和更大的定日镜。美国最近成功开发和测试的新组件使人们相信盐塔太阳能热发

12、电完全可以商业化。碟式太阳能热发电工作原理：在碟式系统中，入射太阳光通过曲面聚焦镜聚焦在焦点上，斯特林发动机直接放置在焦点上发电。导言：碟式(又称碟式)太阳能热发电系统是世界上最早的太阳能发电系统，是太阳能发电效率最高的太阳能发电系统，最高可达29.4%。碟式系统的主要特点是采用碟式(碟式)抛物面镜聚光器，这是一种点聚焦聚光器，可以将传热介质加热到750左右，驱动发动机发电。这个系统可以独立运行。作为偏远无电地区的小电源，一般功率为1025Kw，电容器直径约为10 15m；它也可以用于较大的用户连接几个到十个设备并联形成一个小型太阳能热电站。发展历史：早在1878年，一个小型的太阳能发电站就在

13、巴黎建立了，这是一个小型的聚光太阳能热发电系统。碟形抛物面反射镜将阳光聚焦在位于焦点处的蒸汽锅炉上，由此产生的蒸汽驱动一个小型互动蒸汽机运行。碟式斯特林太阳能热发电系统于1983年在加州喷气推进实验室完成。其聚光器直径为11m，最大发电量为24.6千瓦，转换效率为29%。1901年，美国工程师成功地开发了一台7.35千瓦的太阳能蒸汽机，使用了一台70平方米的太阳能聚光器，安装在加利福尼亚进行实验操作。1992年，德国一家农业工程公司开发的碟式斯特林太阳能热发电系统的发电能力为9 kW，到1995年3月底，该系统已经运行了17000小时，峰值净效率为20%，月净效率为16%。该公司计划建造一个1

14、MW圆盘太阳能热发电示范电站，拥有100个这样的发电系统。1991年，美国火力发电计划与康明斯公司合作，开始开发7 kW碟式/斯特林发电系统，5年投资1800万美元。1996年，康明斯向电力部门和工业用户交付了7套盘式发电系统，并计划在1997年生产25套以上。康明斯预计在10年内生产超过1000台。该系统适用于偏远地区的独立电站。美国热能发电计划也开发了一个25千瓦的碟式发电系统。25kw是一种经济规模，因此成本较低，适合大型离网和并网应用。该试验于1996年在电力部门进行，并于1997年开始运行。下表是世界上太阳能碟式热电站的列表。概观在这三个系统中，只有槽式发电系统已经商业化。从1981

15、年到1991年的十年间，美国加利福尼亚州莫哈韦沙漠共建成9座槽式太阳能热电站，总装机容量为353.8兆瓦(最小装机容量为14兆瓦，最大装机容量为80兆瓦)，总投资10亿美元，年总发电量为8亿千瓦时。太阳能热发电技术和其他太阳能技术一样，在不断改进和发展，但其商业化程度还没有达到热水器和光伏发电的水平。太阳能热发电正处于商业化的前夕。专家预测，太阳能热发电将在发达国家商业化，并在2020年前逐步扩展到发展中国家。与几种形式的太阳能热发电系统相比，塔式热发电系统的成熟度不如抛物面槽式热发电系统，而带斯特林发电机的抛物面碟式热发电系统主要用于偏远地区的小规模独立供电，大规模应用的成熟度稍逊一筹。应该指出的是，槽式、塔式和盘式太阳能热发电技术也受到世界各国的重视，并正在积极开展工作。美国政府的太阳能热发电发展计划将三种热发电技术并列：塔式、槽式和盘式，旨在满足不同高层应用的需求。中国的发展状况：太阳能热发电在中国起步较晚。在太阳能热发电领域，槽式太阳能热发电涉及的关键技术是聚光器，其中聚光透镜、跟踪驱动装置和线聚焦集热管是实现槽式太